BR102020003955A2

BR102020003955A2 - Ferramenta tubo jateadora a laser

Info

Publication number: BR102020003955A2
Application number: BR102020003955-5A
Authority: BR
Inventors: Mario Germino Ferreira Da Silva
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2020-02-27
Filing date: 2020-02-27
Publication date: 2021-09-08
Also published as: CN115551666A; US20230111551A1; WO2021168524A1

Abstract

ferramenta tubo jateadora a laser. a presente invenção trata de um tubo jateador a laser para aquecimento de tratamento de remoção de incrustações a ser descido a cabo elétrico, e de um sistema de recirculação com o objetivo de aquecer a solução removedora de incrustação, por dentro da coluna de produção durante o tempo em que a reação estiver acontecendo, visando garantir a eficiência da mesma. a tubo jateadora a laser é um dispositivo semelhante a um cilindro metálico que pode transitar pelo interior de uma coluna de produção, sendo descido a cabo pela própria ação gravidade, e subir pela ação do cabo, podendo recircular e aquecer o fluido. este aquecimento teria a função de compensar a perda de calor da solução removedora devido à troca de calor do riser com o fundo do mar, e a manutenção da temperatura da reação no interior da linha de produção numa faixa ótima de rendimento, visando assim aumentar a eficiência da reação e a redução do tempo necessário para a remoção da incrustação na coluna de produção do poço.

Description

FERRAMENTA TUBO JATEADORA A LASER

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção trata de um tubo jateador a laser para aquecimento de tratamento de remoção de incrustações com aplicação em equipamentos submarinos como colunas de produção, linhas de produção, árvores de natal molhada e manifolde submarino visando melhorar a eficiência da reação do tratamento de remoção da incrustação.

Descrição do Estado da Técnica

[0002] A temperatura do fundo do mar em laminas de água a partir de 700 metros de profundidade permanece em torno de 4 graus Celsius. Os equipamentos submarinos utilizados para o escoamento da produção de petróleo como árvore de natal molhada, linhas de produção, manifoldes, ficam imersas no leito marinho e assim sendo sujeitos a estas temperaturas. A troca de calor destes equipamentos no leito marinho leva a um resfriamento dos fluidos produzidos e ou injetados, que são transportados por estes equipamentos. Em função da distância entre os poços satélites e a unidade estacionária de produção ocorre uma redução de temperatura que leva para a precipitação de componentes dos fluídos produzidos como parafinas, asfaltenos e outros no interior dos equipamentos do sistema de produção. Um outro tipo precipitado que pode ocorrer no interior dos equipamentos de produção submarina são as incrustações de sulfato de bário e ou sulfato de estrôncio em formações areníticas, carbonato de cálcio em formações carbonáticas. Quando existe a ocorrência de incrustações salinas no interior da coluna de produção, pode ocorrer a perda de produção devida a obstruções no interior da coluna de produção. O tratamento de remoção das incrustações salinas é realizado através de bombeio de solução de quelantes que são posicionados no interior da coluna incrustada, onde ocorrem as reações de complexação dos cátions presentes nos sais e desta forma a remoção da incrustação desobstruindo assim a coluna. A eficiência da reação de complexação depende da temperatura, a faixa ótima de temperatura é em torno de 80 °C, entretanto devido à troca de calor com o leito marinho, as distâncias podem chegar a 8 quilômetros, sendo assim quando o tratamento é bombeado ocorre a redução da temperatura chegando na coluna a uma temperatura abaixo do ideal para a reação de complexação.

[0003] O tratamento de remoção de incrustação é comumente bombeado através das linhas de produção e ou de gás lift até o trecho da linha e ou equipamento e deixado por um tempo no interior da linha e ou equipamento como a coluna de produção, para ocorrer a reação de quelação e assim a remoção da incrustação. Entretanto face ao problema de troca de calor com o leito marinho, durante o bombeio e deslocamento do produto químico quelantes, pela linha de gás lift, da plataforma de produção até a linha de produção no trecho onde está a incrustação, ocorre o resfriamento do produto removedor bombeado, devido a troca de calor das linhas com o fundo do mar e assim o rendimento da reação de remoção da incrustação acaba por ter baixa eficiência em função da temperatura com que o tratamento chega na linha de produção no intervalo de interesse a ser tratado.

[0004] O documento US10301912B2 se refere à vários sistemas a laser de alta potência para desobstruir tubulações e manter o fluxo. O sistema a laser reivindicado tem capacidade para fornecer 20kW de potência a um cabo de transmissão longo para fornecer a energia dentro da tubulação. Em geral, os sistemas, ferramentas e métodos do documento são dirigidos para a remoção, a prevenção, gestão, fissuração, clivagem, fusão, alteração, mitigar materiais não desejados (por exemplo, incrustações, depósitos, corrosão ou outras substâncias) a partir de, em, sobre, ou ao redor de estruturas (por exemplo, uma peça de trabalho, área de trabalho, área alvo, superfície alvo ou superfície de trabalho, incluindo a superfície interior). Esses materiais indesejados podem incluir, a título de exemplo, asfaltenos, ferrugem, corrosão, corrosão por produtos, precipitados, ceras, tintas degradadas ou antigas, carbonatos de cálcio, sulfatos de bário, hidratos de gás, ou revestimentos antigos, tintas, revestimentos, ceras, hidratos, micróbios, parafinas, materiais residuais, biofilmes, alcatrões, lamas. Apesar das semelhanças e do mesmo intuito (remoção de incrustações), o documento não revela a mesma estrutura da presente invenção, com módulos possuindo diferentes funções, como bombeio, aquecimento e recirculação.

[0005] O documento US2005217855A1 revela um método e dispositivo para remover incrustações, principalmente de dutos de petróleo. O pig removedor é ligado normalmente a um umbilical que se estende da superfície até a região com incrustações. De uma maneira vedante, o umbilical se estende axialmente através do pig, e os conduites do umbilical terminam dentro da tubulação na porção final do pig de frente para o tampão de hidrato. Depois que o pig é deslocado para a região com incrustação, um fluido disposto com propriedades de dissolução de hidrato, por exemplo, um fluido quente e/ou produtos químicos, circula enquanto o fluido flui de volta por pelo menos outro duto umbilical até a incrustação ser removida. Enquanto esse processo está em andamento, a ferramenta pode avançar simultaneamente à medida que a incrustação é dissolvida. O pig pode então ser bombeado de volta, por exemplo, bombeando fluido através do umbilical, ou pode ser puxado para fora da tubulação, por exemplo, por meio do alimentador e/ou do carretel umbilical. Por utilizar um método e ferramentas diferentes da presente invenção, o documento só se assemelha no aquecimento do local para a remoção de incrustações.

[0006] O documento RU2101468C1 revela um dispositivo para eliminar os depósitos de parafinas ou de betumes que se formam sobre a parede interna de uma canalização, por exemplo, nos elementos tubulares situados no centro de um poço de produção de petróleo ou em uma canalização de transporte de petróleo. Esse dispositivo, que é montado no interior da canalização, comporta um gerador de calor, meios mecânicos de limpeza da parede da canalização, e meios de deslocamento ao longo de canalização. O gerador de calor é constituído por um líquido reagente, que tem uma reação de decomposição exotérmica. Esse líquido é estocado em um reservatório que é conectado, por intermédio de uma válvula, um reator e a uma câmara de decomposição. A câmara de decomposição é provida de bocais, através dos quais jatos de produtos gasosos provenientes da decomposição do líquido reagente são ejetados durante o funcionamento do gerador de calor. Esses jatos aquecem os depósitos de parafinas ou de betumes presentes na parede interna da canalização. O documento apesar de revelar um dispositivo para eliminar os depósitos de parafinas ou de betumes que se formam sobre a parede interna de uma tubulação, esse dispositivo apresenta o inconveniente de só poder funcionar, parando a circulação dos hidrocarbonetos na canalização e não cita a aplicação de laser.

[0007] O documento US20080047712A1 revela um processo para a remoção simultânea de asfalteno e/ou parafina e outras incrustações de um poço que estão ligados a estes tipos de materiais. Este novo processo utiliza uma emulsão de limpeza aquosa única que inclui água, um detergente, um solvente de hidrocarboneto e um ácido, como um ácido mineral para ser colocado em contatado com a tubulação do poço por um período de tempo suficiente para decompor os asfaltenos e/ou parafinas e incrustações. Este é o único passo nesta operação, mas está dentro do escopo aqui com a utilização de uma nova ferramenta de lavagem em combinação com a ajuda deste procedimento. A emulsão é injetada no poço de petróleo através da utilização da ferramenta que combina lavagem por pressão e sobretensão. Depois de a emulsão ter ficado um curto período de tempo no poço, a ferramenta de lavagem é acoplada a uma linha da tubulação do poço de petróleo. A ferramenta é então movida para o fundo do poço e para a superfície de forma repetida. Assim como na presente invenção, o documento revela a utilização de uma ferramenta que é introduzida no poço e auxilia na remoção de incrustações com uma pluralidade de funções, mas não possui o aquecimento a laser e nem o sensor de temperatura que otimiza o processo da invenção.

[0008] Como será melhor detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descritos, de forma prática e eficiente.

Descrição Resumida da Invenção

[0009] A presente invenção trata de um tubo jateador a laser para aquecimento de tratamento de remoção de incrustações a ser descido a cabo elétrico, e de um sistema de recirculação com o objetivo de aquecer a solução removedora de incrustação, por dentro da coluna de produção durante o tempo em que a reação estiver acontecendo, visando garantir a eficiência da mesma. O tubo jateador a Laser é uma ferramenta cilíndrica que pode transitar pelo interior de uma coluna de produção, sendo descido a cabo pela própria ação gravidade, e subir pela ação do cabo, podendo recircular e aquecer o fluido. Este aquecimento teria a função de compensar a perda de calor da solução removedora devido à troca de calor do riser com o fundo do mar, e a manutenção da temperatura da reação no interior da linha de produção numa faixa ótima de rendimento, visando assim aumentar a eficiência da reação e a redução do tempo necessário para a remoção da incrustação na coluna de produção do poço.

Objetivos

[0010] A presente invenção tem como objetivo prover uma melhor eficiência da reação do tratamento de remoção da incrustação nos sistemas submarinos, por conseguinte a remoção da obstrução do fluxo causado pela incrustação.

[0011] A presente invenção tem como objetivo realizar o bombeio do tratamento com uma temperatura apropriada para a eficiência da reação da reação de complexação.

[0012] A presente invenção tem como objetivo utilizar um dispositivo a ser descido a cabo elétrico dotado de um sistema de aquecimento através de laser, e de um sistema de recirculação com o objetivo de aquecer a solução removedora de incrustação, por dentro da coluna de produção durante o tempo em que a reação estiver acontecendo, visando garantir a eficiência da mesma, minimizando a perda de calor.

[0013] Esses e outros objetivos serão alcançados pelo objeto da presente invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

[0014] A presente invenção será descrita com mais detalhes a seguir, com referência às figuras em anexo que, de uma forma esquemática e não limitativa do escopo inventivo, representam exemplos da mesma. Nos desenhos, têm-se:

- A Figura 1 ilustrando esquematicamente a ferramenta tubo jateadora a laser composta pelo módulo de conexão com cabo elétrico (A), módulo de entrada do fluido (B), módulo de bombeio (C), módulo de aquecimento a laser (D), módulo do sensor de temperatura (E) e ponteira para jateamento de fluido (F);
- A Figura 2 ilustrando uma coluna de produção (1) dentro do poço, conectada a árvore de natal molhada (8) que está conectada a um manifolde (3) através da linha de produção (4), que por sua vez está conectada a unidade estacionária de produção através do segundo trecho da linha de produção (7);

Descrição Detalhada da Invenção

[0015] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de concretizações preferenciais da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essas concretizações particulares.

[0016] A Tubo Jateadora a Laser (10) é um dispositivo cilíndrico concebido para ser utilizado inicialmente com a finalidade de limpar o interior de tubos de produção como a coluna de produção (1). O referido equipamento pode transitar pelo interior de uma coluna de produção (1), sendo descido a cabo pela própria ação gravidade, e subir pela ação do cabo, podendo recircular e aquecer o fluido que estiver ao redor no interior da coluna de produção (1), ao longo do comprimento da região incrustada, de forma a fazer a manutenção da temperatura da reação dos quelantes para a remoção da incrustação. O equipamento (10) consiste em um dispositivo cilíndrico modular, onde os seis módulos são interconectados formando a tubo jateadora a laser (10), como pode ser observado na vista esquemática da figura 1, onde o primeiro módulo é o de conexão com cabo elétrico (A) que fornece energia necessária para o funcionamento dos diodos lasers. O módulo de aquecimento a laser (D) é dotado de diodos lasers que geram o laser e cabos de fibra ótica serão utilizados para conduzir o laser dos diodos lasers para os colimadores, que serão utilizados para liberar a radiação laser no fluido para aquecimento do fluido através do tubo jateador a Laser (10). O módulo de entrada de fluido (B) é por onde as soluções removedoras de incrustação podem entrar provenientes do espaço anular entre a parede interna da coluna de produção para o interior da ferramenta com o objetivo de serem aquecidas pelo Tubo Jet Laser. O módulo de bombeio (C) fará o deslocamento do fluido removedor de incrustação pelo interior da ferramenta. O módulo do sensor de temperatura (E) visa monitorar, informar e controlar a temperatura do fluido e por último a ponteira de jateamento (F) por onde o fluido aquecido no interior da ferramenta será bombeado de volta para o interior da coluna na posição abaixo da ferramenta. O fluxo do fluido pode ser direcionado para equipamentos submarinos, podendo ser direcionado para as operações de remoção de incrustação de colunas de produção e ou até mesmo nas operações de squeeze para inibição de reservatórios tanto areníticos como carbonáticos, como é o caso do pré-sal.

[0017] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações e concretizações particulares acima descritas.

Claims

FERRAMENTA TUBO JATEADORA A LASER, caracterizado por compreender, em arranjo de interconexões:
um módulo de conexão com cabos elétricos (A);
um módulo de entrada de fluido (B);
um módulo de bombeio (C);
um módulo de aquecimento a laser (D);
um módulo do sensor de temperatura (E); e
uma ponteira de jateamento (F).
FERRAMENTA TUBO JATEADORA A LASER, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de entrada do fluido (B) realizar a recirculação do fluido removedor de incrustação.
FERRAMENTA TUBO JATEADORA A LASER, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de sensor de temperatura (E) informar e controlar a temperatura do fluido.
FERRAMENTA TUBO JATEADORA A LASER, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela ferramenta ser descida por gravidade e subida pela ação de um cabo.
FERRAMENTA TUBO JATEADORA A LASER, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela ferramenta ser cilíndrica e metálica.