BR112012032799B1 - Sistema de tubulação, e, método para transportar um fluido - Google Patents

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Abstract

sistema de tubulação, e, método para transportar um fluido. é descrito um sistema de tubulação compreendendo uma tubulação compreendendo um exterior do sistema, a tubulação compreendendo uma parede de tubulação interna; uma camada hidrofóbica interior à parede de tubulação interna; e um líquido interior à camada hidrofóbica e interior à parede de tubulação interna, o líquido compreendendo água e um ou mais hidrocarbonetos.

Description

“SISTEMA DE TUBULAÇÃO, E, MÉTODO PARA TRANSPORTAR UM FLUIDO”
Campo da Invenção
[0001] A invenção diz respeito a sistemas de tubulação e seus métodos de uso.
Fundamentos da Tecnologia
[0002] O pedido de patente PCT WO 2010/17082 descreve mantas de impressão, revestimentos de tubulação, esteiras de transporte, artigos infláveis, recipientes colapsáveis, roupas protetoras e outros tipos de tecidos revestidos que são fabricados com um copolímero bloco termoplástico (TBC). Este TBC pode ser um poliuretano termoplástico (TPU), um copoliéster (COPE), um copoliamida (COPA) ou um poliuretanouréia (TPUU). Também é uma manta de impressão ou manga de impressão e um curado no lugar de revestimento para uma passagem ou tubulação. O TBC é: (I) o produto de reação de (1) um poliol ou poliamina hidrofóbico, (2) um poliisocianato ou um ácido dicarboxílico aromático, e (3) um estensor de cadeia reta contendo 2 a 20 átomos de carbono; ou, (II) o produto de reação de (1) um poliol ou poliamina hidrofóbico, e (2) uma sequência de poliamida telequélica terminada em carboxílico. O pedido de patente PCT WO 2010/17082 está aqui incorporado como referência na íntegra.
[0003] A patente norte-americana US 7.485.343 descreve um método para preparar um revestimento hidrofóbico preparando um sol precursor compreendendo um alcóxido de metal, um solvente, um catalisador básico, um composto de fluoralquila e água, depositando o sol precursor como uma película em uma superfície, tais como um substrato ou uma tubulação, aquecendo a película e expondo a película a um composto de silano hidrofóbico para formar um revestimento hidrofóbico com um ângulo de contato maior que aproximadamente 150°. O ângulo de contato da película pode ser controlado expondo a radiação ultravioleta para reduzir o ângulo de
Petição 870190060662, de 28/06/2019, pág. 5/19 / 7 contato e subsequente exposição a um composto de silano hidrofóbico para aumentar o ângulo de contato. A patente norte-americana US 7.485.343 está aqui incorporado como referência na íntegra.
[0004] A patente norte-americana US 7.344.783 descreve um revestimento hidrofóbico incluindo resinas de silicone silsesquixano sólidas para aumentar a durabilidade. O revestimento hidrofóbico é qualquer composição que aumenta o ângulo de contato a uma superfície, preferivelmente vidro. A durabilidade do revestimento hidrofóbico é preferivelmente aumentada a um ano e meio, mais preferivelmente três anos. A patente norte-americana US 7.344.783 está aqui incorporada como referência na íntegra.
Sumário da Invenção
[0005] Em um aspecto, a invenção fornece um sistema de tubulação compreendendo uma tubulação compreendendo um exterior do sistema, a tubulação compreendendo uma parede de tubulação interna; uma camada hidrofóbica interior à parede de tubulação interna ou uma camada hidrofóbica que se estende na parede da tubulação ao interior da parede de tubulação interna; e uma corrente sólida de fluido interior à camada hidrofóbica e interior à parede de tubulação interna, a corrente sólida de fluido compreendendo água, um ou mais hidrocarbonetos, e sólidos produzidos.
[0006] Vantagens da invenção incluem um ou mais dos seguintes:
menor formação de depósitos nas paredes da tubulação interiores, tais como hidratos;
transporte de fluidos produzidos com depósitos significativamente menores;
transporte de fluidos produzidos sem depósitos;
uma menor força requerida para limpeza de tubulação; e/ou geração de uma lama fluida na limpeza de tubulação.
Descrição Resumida dos Desenhos
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[0007] A FIG. 1 é um exemplo de um monocamada automontada de acordo com modalidades aqui descritas.
Descrição Detalhada
[0008] Em um aspecto, as modalidades aqui descritas dizem respeito a um sistema e um método para evitar bloqueios de hidrato em conduítes. Especificamente, algumas modalidades aqui descritas dizem respeito a uma tubulação com uma parede interna hidrofóbica e métodos para preparar a mesma para evitar bloqueio de hidrato. Outras modalidades aqui descritas dizem respeito a uma tubulação com uma parede interna hidrofóbica e métodos para preparar a mesma para evitar bloqueio de hidrato.
[0009] Em um outro aspecto, as modalidades aqui descritas dizem respeito a um processo para recondicionar a parede interna de um conduíte para inibir formação de hidrato. Especificamente, algumas modalidades aqui descritas dizem respeito a um processo para recondicionar uma parede interna hidrofóbica de uma tubulação que inclui encharcamento químico.
[00010] Em algumas modalidades da presente descrição, a parede interna de um conduíte (por exemplo, um tubo de aço, tubulação, tubulação de fluxo, etc.) é modificada para ser hidrofóbica ou hidratofóbica para evitar bloqueio de hidrato. No geral, hidratos são compostos de clatrato cristalinos (isto é, compostos de inclusão) formados por hidrocarbonetos e água em condições de temperatura baixa e alta pressão. Entretanto, hidratos também podem ser formados de não hidrocarbonetos, tais como dióxido de carbono, nitrogênio e sulfito de hidrogênio, nas condições de temperatura e pressão adequadas. O termo “hidrocarboneto”, da forma aqui usada, pode incluir tanto hidrocarbonetos quanto não hidrocarbonetos que são usados para formar hidratos. Hidrocarbonetos podem, no geral, incudir alquila, alquenilas, alquinilas, cicloalquila, arilas, alcarilas, e aralquila, por exemplo. Exemplos específicos de hidrocarbonetos que formam hidrato incluem, mas sem limitações, etileno, acetileno, propileno, metilacetileno, n-butano, isobuteno,
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1-buteno, trans-2-buteno, cis-2-buteno, isobuteno, misturas de butano, isopentano, pentenos, argônio, criptônio, xenônio, e misturas destes. O termo “hidrocarboneto” também pode se referir a gás natural. Hidrocarbonetos de gás natural podem incluir metano, etano, propano, butano, nitrogênio, oxigênio, dióxido de carbono, monóxido de carbono, hidrogênio, e sulfito de hidrogênio, por exemplo.
[00011] A formação de hidrato requer a presença de água (mesmo em pequenas quantidades), uma temperatura menor que o limite de formação de hidrato, e uma pressão acima da pressão de formação de hidrato. A taxa de formação de hidrato é aumentada por turbulência que mantém a água, gás, e os elementos de corrente intermisturados. Modificando a parede interna para ser hidrofóbica, a parede preferirá hidrocarbonetos à água. Assim, hidrocarbonetos que fluem através do conduíte umidificarão a parede interna, e evitarão depósitos de hidrato, assim tornando a parede interna hidratofóbica. Isto é vanatajoso sobre os sistemas tradicionais que meramente injetam inibidores químicos em uma corrente que flui através do conduíte em virtude de os produtos químicos não precisarem ser continuamente adicionados.
[00012] O termo “hidrofóbico”, da forma aqui usada, refere-se a uma tendência de não dissolver (isto é, associar) prontamente em água. Uma fração pode ser hidrofóbica preferindo-se ligar ou associar com outras frações ou moléculas hidrofóbicas, excluindo assim as moléculas de água. O termo “hidratofóbica” refere-se a uma tendência de não ser umectada ou coberta por hidratos.
[00013] Um versado na tecnologia perceberá que pode ser vantajoso preparar a superfície da parede interna de um conduíte antes de modificar (por exemplo, revestimento) a parede. Em particular, preparações de superfície de conduítes de aço são desejáveis para garantir que grupos OH- sejam disponíveis para ligação. O mecanismo de ligação primário de aço com várias modificações ou revestimentos de superfície é por meio de grupos OH
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[00014] Em algumas modalidades da presente descrição, uma etapa de impressão pode ser desejável depois da etapa de preparação da superfície e antes da etapa de modificação ou revestimento. Uma etapa de impressão como esta pode incluir aspergir o conduíte com (ou fluindo através do conduíte) moléculas iniciadoras (por exemplo, siloxano) usadas para ligar com os grupos OH- expostos (da etapa de preparação da superfície) e um revestimento subsequentemente aplicado.
[00015] Em uma modalidade, a parede interna de um conduíte é modificada para ser hidrofóbica ou hidratofóbica atacando moléculas de automontagem na parede interna de um conduíte para formar uma monocamada automontada (SAM). Por exemplo, 14-fenil-l-tetradecanotiol pode ser sintetizado de (comercialmente disponível) 14-fenil-l l-tetradecen-lol. C8-tiol a C18-tiol ou outros SAMs, com químicas similares às moléculas antiaglomeradas hidratadas, pode ser seletivametct adsorvido na interface da parede interna para construir uma monocamada organizada e orientada.
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Alguns SAMs podem ser aplicados em temperaturas menores que 200°F (93,33°C) e pressão atmosférica.
[00016] Antiaglomerados, no geral, agem para evitar que hidratos menores se aglomerem nos cristais de hidrato maior, de maneira tal que os hidratos menores possam ser bombeados através do conduíte. Exemplos de moléculas de antiaglomerado que podem ser revestidas na parede interna de um conduíte incluem brometo de tributilexadecilfosfônio, brometo de tributilexadecilamônio e outros compostos de amônio, fosfônio ou sulfônio alquilados, compostos zwiteriônicos, tais como R(CH3)2N+-(CH2)4-SO331. Figura 1:
[00017] Referindo-se à Figura 1, moléculas com caudas hidrofóbica 10 são anexadas a um substrato 12 para formar um SAM. Em uma modalidade preferida, o substrato 12 é a parede interna de um conduíte (por exemplo, tubulação). Cada molécula 10 tem uma extremidade da cabeça 14 e uma extremidade da cauda 16. A extremidade da cabeça 14 inclui um grupo funcional selecionado para se ligar ao substrato material 12. O substrato material pode incluir aço crômio, liga de aço inferior, aço de titânio, aço inoxidável, qualquer outra liga de aço que pode ser encontrada em tubulações de aço comercialmente disponíveis convencionais, ligas resistentes à corrosão (CRA), CRA com sobrecamadas de ouro, ou outros metais usados para formar um conduíte. Grupos funcionais adequados para uso na extremidade da cabeça 14 incluem, por exemplo, os de 14-fenil-l-tetradecanotiol. A extremidade da cauda 16 inclui uma cadeia 17 e opcionalmente inclui um grupo funcional 18 selecionado para fornecer um SAM hidrofóbico no substrato 12. Grupos funcionais adequados 18 para uso na extremidade da cauda 16 incluem hidrocarbonetos, tais como alcanos, alquenos, alcinos, cicloalcanos, cicloalquenos, cicloalcinos e hidrocarbonetos aromáticos, tais como arilas. Ainda, C8 a C18-tióis, aminas, e fosfatos são SAMs hidrofóbicos que podem ser usados no substrato material para preparar um conduíte
Petição 870190060662, de 28/06/2019, pág. 10/19 / 7 hidrofóbico.
[00018] Em uma outra modalidade, a parede interna de um conduíte é modificada para ser hidrofóbica ou hidratofóbica aplicando-se um revestimento gerado de plasma à parede interna. Exemplos de materiais e métodos de revestimento de plasma podem ser encontrados nas patentes norte-americanas US 7.351.480 e US 7.052.736, que estão aqui incorporadas como referência na íntegra.
[00019] Em certas modalidades, pode ser desejável recondicionar a parede interna de um conduíte. Por exemplo, qualidades hidrofóbicas e hidratofóbicas da parede podem ser degradadas durante remediação do hidrato ou com o tempo. Assim, condicionamento e/ou encharcamento químico da parede interna pode devolver as qualidades hidrofóbicas e hidratofóbicas que foram perdidas.
[00020] Modalidades da presente descrição têm uma vantagem sobre os sistemas que injetam produtos químicos em uma corrente que flui através de um conduíte ou tubulação de fluxo (isto é, sistemas de injeção química). Em sistemas de injeção química, produtos químicos usados para evitar bloqueios de hidrato são varridos para fora de uma corrente que flui através do conduíte e, assim, os produtos químicos devem ser continuamente adicionados. Vantajosamente, modalidades da presente descrição não requerem adição contínua de produtos químicos para evitar bloqueios de hidrato.
[00021] Embora a invenção tenha sido descrita com relação a um número limitado de modalidades, versados na tecnologia, tendo o benefício desta descrição, perceberão que outras modalidades podem ser concebidas que não fogem do escopo da invenção aqui descrita. Desta maneira, o escopo da invenção deve ser limitado somente pelas reivindicações em anexo.

Claims (13)

1. Sistema de tubulação, compreendendo:
uma tubulação compreendendo um exterior do sistema, a tubulação compreendendo uma parede de tubulação interna (12);
uma camada hidrofóbica interior à parede de tubulação interna (12); e, uma corrente de sólidos fluidos interior à camada hidrofóbica e interior à parede de tubulação interna (12), a corrente de sólidos fluidos compreendendo água, um ou mais hidrocarbonetos, e um ou mais outros componentes de corrente de produção, caracterizado pelo fato de que a camada hidrofóbica compreende um inibidor de hidrato cinético.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tubulação é instalada em um ambiente submarino.
3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um ou mais hidrocarbonetos compreendem óleo bruto.
4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a tubulação é instalada em um ambiente tendo uma temperatura ambiente menor do que de 70°F (21,11°C).
5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a tubulação é instalada em um ambiente tendo uma temperatura ambiente menor do que 60°F (15,56°C).
6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado a camada hidrofóbica compreende uma monocamada automontada compreendendo moléculas que expõe caudas hidrofóbicas (16).
7. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a camada hidrofóbica compreende uma monocamada automontada compreendendo moléculas, as moléculas compreendendo um grupo funcional em um extremidade da cauda selecionada do
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2 / 2 grupo que consiste em hidrocarbonetos, alcanos, alquenos, alcinos, cicloalcanos, cicloalquenos, cicloalcinos, hidrocarbonetos aromáticos, arilas; C8 a C18-tióis, aminas, e fosfatos.
8. Método para transportar um fluido, compreendendo: fornecer uma tubulação, a tubulação compreendendo uma parede de tubulação interna (12);
instalar uma camada hidrofóbica interior à parede de tubulação interna (12); e, fluir uma corrente de sólidos fluidos através da tubulação, o fluido interior à camada hidrofóbica e interior à parede de tubulação interna (12), a corrente de sólidos fluidos compreendendo água, um ou mais hidrocarbonetos, e um ou mais outros componentes de corrente de produção, caracterizado pelo fato de que a camada hidrofóbica compreende um inibidor de hidrato cinético.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a corrente de transporte é uma ou mais corrente(s) de poço submarino.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente instalar a tubulação em um ambiente submarino tendo uma temperatura ambiente menor do que 55°F (12,78°C).
11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente conectar uma extremidade da tubulação a uma estrutura de flutuação em um corpo de água.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a estrutura flutuante é selecionada do grupo que consiste em um semisubmersível, uma verga, um FPSO, e um TLP.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que o líquido compreende óleo bruto.
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