BR102015029501A2 - processo e aparato para separação de dióxido de carbono e injeção bifásica com água - Google Patents

Abstract

processo e aparato para separação de dióxido de carbono e injeção bifásica com água. a presente invenção compreende um aparato e processo para separar dióxido de carbono a ser injetado com água em reservatórios. na invenção, uma fase gasosa com dióxido de carbono e hidrocarbonetos é misturada com uma fase líquida, na qual o dióxido de carbono é dissolvido. assim, a fase gasosa pode ser transportada dentro da especificação em relação ao teor de dióxido de carbono. a fase líquida com dióxido de carbono passa por válvula para promover a liberação do dióxido de carbono. depois dessa liberação, a fase líquida pode ser transportada dentro da especificação em relação ao teor de dióxido de carbono. o dióxido de carbono segue para ser injetado na tubulação com água de injeção, havendo um escoamento bifásico descendente de dióxido de carbono e água. nessa tubulação, a pressão aumenta e o dióxido de carbono vai sendo dissolvido na água até as duas substâncias chegarem ao reservatório.

Description

“PROCESSO E APARATO PARA SEPARAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO E INJEÇÃO BIFÁSICA COM ÁGUA”.

[001] Trata a presente invenção de um processo e aparato inéditos para separação do dióxido de carbono do gás natural e para injeção bifásica com água em reservatórios de hidrocarbonetos. Nesses reservatórios, é comum a produção de dióxido de carbono junto com os hidrocarbonetos. Em campos marítimos ou terrestres de petróleo, condensado e gás natural, a fase líquida e a fase gasosa são segregadas em um separador. Do separador, a fase líquida é processada e depois bombeada para um terminal ou para um navio, em caso de produção no mar. No caso de haver dióxido de carbono na fase gasosa, ele precisa ser separado antes de essa fase gasosa, contendo principalmente gás natural, ser comprimida e transportada para uma unidade de tratamento.

[002] Essa separação do dióxido de carbono da fase gasosa é muito dispendiosa. Geralmente ela exige caros e complexos processos, tais como: absorção com aminas, separação com membranas e peneiras moleculares. A invenção diz respeito a um processo e aparato simples e barato para separação de dióxido de carbono e injeção bifásica com água em reservatórios.

[003] De acordo com a presente invenção, um separador segrega as fases gasosa e líquida provenientes de um reservatório. Do separador, a fase gasosa é comprimida e aquecida e a fase líquida é pressurizada e aquecida. A seguir, essas fases são misturadas. Com essa mistura, o dióxido de carbono presente na fase gasosa se dissolve na fase líquida. Depois dessa dissolução, a fase gasosa está dentro da especificação em relação ao teor de dióxido de carbono. A fase líquida com dióxido de carbono é despressurizada e resfriada para que o dióxido de carbono saia da solução na fase líquida. Depois disso, o dióxido de carbono é comprimido e a fase líquida, com baixo teor de dióxido de carbono, está dentro da especificação em relação ao dióxido de carbono. Depois de comprimido, o dióxido de carbono é injetado em uma tubulação com água proveniente de uma bomba de injeção no reservatório. Tem-se, assim, um escoamento bifásico dióxido de carbono-carbono na tubulação. Como essa tubulação é descendente, pois segue da planta de processamento primário até o poço de injeção, a pressão vai aumentando. O contato da água com o dióxido de carbono ao longo dessa tubulação faz que ele entre em solução total ou parcialmente, até que essas duas substanciais atinjam o reservatório.

[004] O processo de acordo com a presente invenção é adicionalmente explicado por meio do desenho anexo, no qual a Figura 1 mostra esquematicamente a concepção básica da invenção.

[005] A Figura 1 mostra uma mistura de petróleo e gás (1) que chega a um separador de processo (2) instalado em uma unidade de produção. Depois de separada, a fase líquida (3) segue para ser bombeada e aquecida. A fase gasosa com gás natural e dióxido de carbono acima da especificação (4) tem sua pressão elevada em um compressor da fase gasosa do processo (5). Desse compressor, essa fase gasosa escoa para um misturador com a fase líquida (6), onde ocorre intensa mistura da fase líquida (7) com a fase gasosa com elevado teor de dióxido de carbono (8). Essa fase líquida é proveniente de uma bomba (9) e de um aquecedor (10). Nesse misturador, o dióxido de carbono entra em solução na fase líquida. A fase gasosa (11) que deixa o misturador passa a ter baixo teor de dióxido de carbono e está pronta para ser transportada. A fase líquida com dióxido de carbono dissolvido (12) é despressurizada em uma válvula (13) e resfriada. Com isso, o dióxido de carbono sai da solução de depois de separado no vaso (14) está pronto para seguir para o compressor de dióxido de carbono (15) e ser injetado no reservatório e a fase líquida com baixo teor de dióxido de carbono dissolvido (16) está pronta para ser transportada, pois está dentro da especificação em relação ao teor de dióxido de carbono. Do compressor de dióxido de carbono, esse gás segue para uma tubulação de dióxido de carbono (17) para ser injetado em uma tubulação com água (18) proveniente da bomba de injeção de água (19). O dióxido de carbono e a água escoam por uma tubulação descendente (20), que segue da planta de processamento primário para o poço de injeção. Nessa tubulação descendente, a pressão vai aumentando e o dióxido de carbono vai entrando em solução total ou parcialmente na água de injeção até atingirem o reservatório.

REIVINDICAÇÕES

Claims (16)

1o) PROCESSO E APARATO PARA SEPARAÇÃO DE DIÓXIDO DE CARBONO E INJEÇÃO BIFÁSICA COM ÁGUA caracterizados por um separador de processo que segrega a fase líquida de hidrocarbonetos da fase gasosa, ambas provenientes de um reservatório; por um compressor da fase gasosa de processo; por uma bomba da fase liquida de processo; por um misturador onde a fase gasosa com alto teor de dióxido de carbono se mistura com a fase líquida e onde o dióxido de carbono é dissolvido na fase líquida; por uma fase gasosa com baixo teor de dióxido de carbono pronta para ser transportada; por uma válvula para redução de pressão de pressão, resfriamento e liberação do dióxido de carbono; por um vaso que separa o dióxido de carbono da fase líquida; por um compressor de dióxido de carbono; por água a ser injetada, por uma bomba de injeção de água; por uma tubulação de injeção de dióxido de carbono; por uma tubulação de injeção de água; e por uma tubulação descendente de injeção onde ocorre um escoamento bifásico dióxido de carbono-água e onde o dióxido de carbono se dissolve na água, tubulação essa que liga a unidade de processamento primário ao reservatório.

2o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizados por poder ser acrescentado um aquecedor a j usante da bomba da fase líquida.

3o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizados por poder ser acrescentado um resfriador a montante ou a jusante da válvula de redução de pressão.

4o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizados pela fase líquida para dissolução do dióxido de carbono poder ser uma solução oleosa ou aquosa, em vez de ser a fase líquida produzida pelo reservatório.

5o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 4 caracterizados pela a fase líquida proveniente do reservatório poder seguir direto do separador para o processo sem passar pela bomba.

6o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 4 caracterizados pela solução oleosa ou aquosa poder ser bombeada e aquecida ou resfriada, respectivamente, para dissolver o dióxido de carbono e despois despressurizada e resfriada ou aquecida, respectivamente, para liberar o dióxido de carbono a ser injetado na tubulação descendente onde ocorre o escoamento bifásico com a água de injeção.

7o) O processo de acordo com a reivindicação 1 caracterizados pela água a ser injetada poder ser proveniente do mar, do rio, do próprio reservatório ou de qualquer outra fonte de água.

8o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizados por poder ser acrescentado no qual o separador, além de outros equipamentos, pode ser instalado no fundo do mar ou em qualquer outro ponto entre o reservatório e a superfície.

9o) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizados pelo dióxido de carbono separado poder ser transportado e injetado em outros campos produtores ou em outros reservatórios, ou transportado para outras unidades de consumo.

10°) O aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por poderem ser instalados agitadores, misturadores mecânicos, borbulhadores ou qualquer outro tipo de equipamento que aumente a área de contato da fase líquida com o dióxido de carbono.

11°) O processo e aparato de acordo com a reivindicação 1 caracterizados pelo dióxido de carbono separado poder ser injetado em qualquer ponto da linha de injeção de água entre as unidades de processamento primário e o reservatório.

12°) O processo e aparato de acordo com reivindicação 1 caracterizados pelo compressor da fase gasosa e a bomba da fase líquida poderem ser os próprios compressores de transporte do gás natural e as bombas de transporte para o terminal ou para o navio, no caso de produção marítima.

13°) O processo e aparato de acordo com reivindicação 1 caracterizados por poder ser dispensado o separador de processo por se tratar de um campo de gás natural.

14°) O processo e aparato de acordo com reivindicação 1 caracterizados por poder não haver necessidade de separação de dióxido de carbono da fase gasosa de hidrocarbonetos, por já existirem unidades de separação instaladas, mas haver necessidade de se injetar o dióxido de carbono no reservatório total ou parcialmente misturado com água.

15°) O processo e aparato de acordo com reivindicação 1 caracterizados pelo dióxido de carbono poder ser injetado, total ou parcialmente, sem misturar com a água ou ser injetado altemadamente com a água.

16°) O processo e aparato de acordo com reivindicação 1 caracterizados pelo reservatório poder ser um aquífero salino ou um aquífero associado a um campo de gás natural, condensado ou petróleo.