BR112013007209B1 - Aparelho e método para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de particulas sólidas contaminadas com hidrocarbonetos - Google Patents

Aparelho e método para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de particulas sólidas contaminadas com hidrocarbonetos Download PDF

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Abstract

aparelho e método para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de particulas sólidas contaminadas com hidrocarbonetos. é descritos um aparelho e um método para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de partícculas sólidas (29) sendo contaminadas com hidrocarbonetos, onde o aparelho (1) inclui: um recipiente (3) tendo uma porção de entrada passível de fachamento (20) para partículas sólidas; um corpo de sustentação (11) em comunicação fluída com a porção de entrada passível de fachamento (20), onde o corpo de sustentação (11) é arranjado para ser capaz de carreggar partículas sólidas (29) conduzidas através da porção de entrada (20), à medida que o recipiente é conectado a um dispositivo de geração de subpressão (7) para prover uma subpressão no recipiente (3).

Description

APARELHO E MÉTODO PARA FACILITAR SEPARAÇÃO DE HIDROCARBONETOS A PARTIR DE PARTÍCULAS SÓLIDAS CONTAMINADAS COM HIDROCARBONETOS [001] A presente invenção se refere a um dispositivo limpante. Mais particularmente diz respeito a um aparelho e um método para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de partículas sólidas sendo contaminadas com hidrocarbonetos.
[002] Fluídos de hidrocarboneto ligados a partículas sólidas podem ser lançados ao meio ambiente e, assim, poluem e representam risco à saúde. Existirá, portanto, uma necessidade de, de maneira controlada, ser capaz de separar hidrocarbonetos a partir de partículas sólidas.
[003] Exemplos típicos de partículas sólidas contendo fluídos de hidrocarbonetos são: cascalhos sendo trazidos para cima de um poço sendo perfurado em uma zona de carregamento de hidrocarboneto; a chamada areia betuminosa; e hidrocarboneto misturado em partículas sólidas soltas como uma consequência de vazamento de óleo não controlado. Este último pode, por exemplo, ser uma zona de litoral suja por vazamento de óleo no mar, ou sedimentos em um leito do mar contaminado por hidrocarbonetos.
[004] A seguinte descrição é particularmente direcionada para limpeza de cascalhos sendo trazidos para fora de um poço em conexão com perfuração de um poço de petróleo.
[005] No entanto, é para ser entendido que a invenção não é limitada à limpeza de cascalhos, mas é útil para limpeza de partículas sólidas contaminadas tais como as do tipo mencionadas acima.
[006] Em perfuração de um poço de petróleo, pode ter sido perfurado usando líquidos de perfuração à base de água até que a perfuração chegue perto de uma zona de carregamento de hidrocarboneto. Os cascalhos sendo trazidos para a superfície podem conter outros contaminantes, além dos hidrocarbonetos desejados, removidos por meio da presente invenção. Tais contaminantes podem ser tais como polímeros e sais.
[007] Quando em perfuração em uma zona de carregamento de hidrocarboneto, cascalhos sendo trazidos para fora do poço conterão hidrocarbonetos. Dependendo do tipo da rocha, os cascalhos podem conter quantidades relativamente grandes de hidrocarbonetos que pode ser difícil separar a partir das partículas sólidas. O chamado arenito é um tipo de cascalho difícil de limpar dos hidrocarbonetos.
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2/17 [008] Devido ao perigo de poluição, as autoridades, em alguns países, exigem que cascalhos contaminados com hidrocarbonetos e/ou outras matérias consideradas prejudiciais ao meio ambiente devem ser limpos antes de permitir que se depositem. Alternativamente, exigências podem ser feitas para os cascalhos serem depositados em um local de descarte preparado. Tais locais de descarte preparados são muito caros de serem preparados, exigem muito espaço e podem exigir transporte de cascalhos ao longo de grandes distâncias.
[009] Para obedecer às exigências das autoridades é conhecida a realização de um tratamento térmico de cascalhos em instalações de processamento especiais. Em tal processo de limpeza, os cascalhos são aquecidos a uma temperatura tão alta que os hidrocarbonetos são vaporizados para a máxima extensão possível. Para remover hidrocarbonetos de partículas sólidas porosas, exige-se um período de retenção relativamente longo e grandes quantidades de energia. Por esta razão, as fábricas necessitam ser grandes e, então, elas são localizadas em fábricas em terra firme. As partículas sólidas contendo hidrocarboneto precisam, assim, ser trazidas de tais equipamentos de perfuração em alto-mar para as instalações de limpeza. Isso é demorado, custoso e não muito amigável para o meio ambiente.
[0010] A publicação US 2006/0096119 divulga um separador de líquido e sólido compreendendo uma bobina de indução posicionada em torno de uma porção de um alojamento hermético. Dentro de dito alojamento está um transportador configurado para transportar sólidos através do alojamento. Para evitar porções excessivamente quentes do alojamento, o transportador é feito de um material eletricamente condutor, enquanto que o alojamento é feito de um material que é tanto não magnético quanto não condutor de eletricidade. O processo de separação se baseia no aquecimento do material a temperaturas relativamente altas, normalmente 205-260°C, combinadas com vácuo parcial.
[0011] O objetivo da invenção é remediar ou reduzir pelo menos uma das desvantagens do estado de técnica, ou pelo menos prover uma alternativa útil para o estado de técnica.
[0012] O objetivo é alcançado pelas características descritas na seguinte descrição e nas reivindicações subsequentes.
[0013] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de partículas sólidas contaminadas com hidrocarbonetos, onde o aparelho inclui:
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- um recipiente tendo uma porção de entrada passível de fechamento para partículas sólidas; e
- um corpo de sustentação em comunicação fluída com a porção de entrada passível de fechamento, em que o corpo de sustentação é arranjado para ser capaz de carregar as partículas sólidas conduzidas através da porção de entrada;
- em que o recipiente é conectado a um dispositivo de geração de subpressão para prover uma subpressão no recipiente, de tal modo que as partículas sólidas contaminadas com hidrocarbonetos são expostas a uma subpressão; e
- em que o aparelho é adicionalmente provido com bocais conectados a pelo menos uma fonte de fluido para adicionar, a um material compreendendo as partículas sólidas, pelo menos um fluido com ativas de superfície para facilitar a separação dos hidrocarbonetos das partículas sólidas.
[0014] Isso tem vários efeitos vantajosos.
[0015] Uma pessoa versada na técnica saberá que pressão de vapor é a pressão de vapor em equilíbrio com seu próprio estado de fase como líquido ou sólido. Em uma certa temperatura para uma certa substância, há uma pressão onde o gás da substância está em equilíbrio dinâmico com a fase líquida ou a fase sólida da substância. Esta é a pressão de vapor da substância nessa temperatura. Ao induzir subpressão no recipiente, a pressão de vapor e, assim, o ponto de fervura para os hidrocarbonetos, são reduzidos. Isso causa a liberação ou vaporização dos hidrocarbonetos a partir das partículas sólidas em uma temperatura menor do que é o caso para partículas sólidas contaminadas com hidrocarboneto em pressão atmosférica e o aparelho exibe uma melhor eficiência e pode, assim, ser feito em tamanho menor comparado a aparelhos operando em pressão atmosférica.
[0016] A subpressão, ou o quanto a pressão é reduzida em relação à pressão atmosférica, terá que ser adaptada às propriedades do(s) fluido(s) que se deseja limpar a partir das partículas sólidas e à temperatura dos fluídos a serem limpos. A relação entre temperatura e pressão de vapor para fluídos relevantes é fixa e estará disponível para uma pessoa versada na técnica.
[0017] Pelo próprio fato de que o aparelho pode ser feito menor, ele pode ser localizado, por exemplo, em um equipamento de perfuração em alto-mar ou em um equipamento de perfuração em terra firme. O aparelho pode, assim, ser
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4/17 localizado relativamente perto a jusante do orifício do poço. Isso pode ser muito vantajoso no sentido da eficiência energética, que será explicada a seguir.
[0018] O aparelho pode também se tornar uma parte de uma instalação móvel, que pode ser movida a uma localidade desejada, por exemplo, em ligação com limpeza de uma praia contaminada com óleo.
[0019] Uma pessoa versada na técnica saberá que cascalhos trazidos para fora de um poço perfurado dentro da indústria de petróleo podem ter uma temperatura em torno 30-60°C maior do que a temperatura ambiente. Em um processo de perfuração, várias dezenas de toneladas de cascalhos e lama de perfuração podem ser trazidas para cima toda hora. Ao utilizar a alta temperatura dos cascalhos no processo de limpeza, muita energia pode ser economizada que, caso contrário, talvez devesse ser adicionada ao cascalho no processo de limpeza do mesmo.
[0020] Por limpeza no local, as autoridades em alguns países podem permitir o cascalho limpo ser retornado para o mar ou para a área de terra vizinha à área de perfuração quando falamos sobre um poço em terra. Desse modo, a necessidade de transportar os cascalhos ao longo de grandes distâncias será eliminada, o que, entre outras coisas, retém um considerável lucro econômico e ambiental. O manejo dos cascalhos a bordo de um equipamento de perfuração pode também ser simplificado, reduzindo riscos de lesões ao corpo de funcionários.
[0021] Ao realizar o processo de limpeza em subpressão, evaporações dos cascalhos prejudiciais para a saúde podem ser manejadas de uma forma controlada por meio de limpeza adicional e/ou condensação, ou as evaporações podem ser conduzidas para o meio ambiente circundante em uma distância do corpo de funcionários.
[0022] O corpo de sustentação pode ser localizado em uma distância a partir de em todos os aspectos materiais dentro da porção envolvente do recipiente. Isso pode facilitar drenagem de hidrocarbonetos, ambos líquidos e gasosos, a partir das partículas sólidas, particularmente, se pelo menos uma porção do corpo de sustentação é permeável a fluídos.
[0023] Um primeiro dispositivo de canalização, arranjado para ser capaz de canalizar as partículas sólidas para dentro do recipiente, pode constituir a porção de entrada passível de fechamento. Um dispositivo de canalização será capaz de possibilitar deixar partículas sólidas contaminadas com hidrocarboneto dentro do
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5/17 recipiente sem “puncionar” a subpressão e sem gases prejudiciais à saúde escaparem para fora do recipiente através da porção de entrada ou saída.
[0024] Em uma modalidade, as partículas sólidas são trazidas para fora do recipiente através da porção de entrada. A porção de entrada, então, servirá como ambas as porções de entrada e de saída para as partículas sólidas.
[0025] Em uma modalidade alternativa, o aparelho adicionalmente inclui uma porção de entrada passível de fechamento para partículas sólidas e onde a porção de saída está em comunicação fluída com o corpo de sustentação. A porção de saída passível de fechamento pode ser constituída por um segundo dispositivo de canalização arranjado para ser capaz de canalizar as partículas sólidas para fora do recipiente.
[0026] Ao canalizar as partículas sólidas para dentro através do referido primeiro dispositivo de canalização, e para fora através do referido segundo dispositivo de canalização, partículas sólidas podem ser conduzidas continuamente através do recipiente ao mesmo tempo em que a subpressão é mantida. Uma subpressão maior pode, desse modo, ser produzida no recipiente, ou o dispositivo de geração de subpressão pode ser provido com um motor menor.
[0027] Isso pode ser uma vantagem se o recipiente for adicionalmente alocado em um dispositivo de fornecimento de gás arranjado para ser capaz de compensar o gás a ser evacuado a partir do recipiente por meio do dispositivo de geração de subpressão e um dispositivo de drenagem para líquido separado dos cascalhos durante o processo de limpeza no recipiente.
[0028] O aparelho pode ser provido com um dispositivo capaz de aumentar a temperatura das partículas sólidas. Uma temperatura aumentada nos cascalhos aumentará a evaporação e, assim, a eficiência do aparelho. O dispositivo de elevação de temperatura pode ser pelo menos um dentre uma fonte de calor ou um dispositivo de radiação soltando radiações na faixa de micro-onda.
[0029] O aparelho é conectado a pelo menos uma fonte de fluído para o fornecimento de pelo menos um fluído arranjado para ser capaz de facilitar separação dos hidrocarbonetos e das partículas sólidas. O fluído tem propriedades ativas de superfície adequadas e pode, como por exemplo, ser um agente de lavagem, adicionado para aumentar a eficiência do aparelho. O fluído pode ser um dentre ou uma combinação de duas ou mais dentre água no estado líquido ou estado gasoso, um meio de dissolução de gordura tal como, mas não
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6/17 limitado a, um sabão ou citrus, um óleo, ar ou um gás tal como, mas não limitado a, metano, etano, propano ou butano.
[0030] Revelou-se vantajoso se o fluído for usado em combinação com um dispositivo de elevação de temperatura e, particularmente, em combinação com uma fonte de radiação produzindo radiação na faixa de micro-onda.
[0031] O aparelho pode ser provido com um dispositivo de oscilação arranjado para ser capaz de definir pelo menos uma parte do corpo de sustentação em um movimento vibratório tal que as partículas sólidas sendo suportadas pelo corpo de sustentação são também agitadas em relação ao corpo de sustentação. Isso tem o efeito de aumentar a exposição das partículas sólidas à subpressão, ao mesmo tempo em que testes realizados podem também indicar que a ligação entre as partículas sólidas e os hidrocarbonetos em estado líquido é reduzida quando os cascalhos são vibrados ou agitados e vapor frio pode ser formado. Em referido teste, o dispositivo de oscilação era uma fonte de ultrassom.
[0032] Em uma modalidade da presente invenção, o aparelho é localizado a jusante de um dispositivo filtrador de um tipo conhecido per se de tal forma que a porção de saída do dispositivo filtrador para partículas sólidas é conectada à porção de entrada do aparelho.
[0033] Para evitar que hidrocarbonetos no estado gasoso sejam misturados dentro ao meio ambiente circundante, é vantajoso se a conexão entre referido aparelho filtrador e o aparelho de acordo com a invenção seja impermeável.
[0034] O aparelho filtrador pode ser um aparelho filtrador vibratório, um chamado agitador de xisto de um tipo conhecido per se, ou isso pode ser um aparelho do tipo descrito na patente do requerente NO323519.
[0035] Em uma modalidade alternativa, o recipiente pode ser, adicionalmente, provido com um aparelho filtrador, onde pelo menos uma porção do corpo de sustentação é constituída por um tecido filtrador conectado ao aparelho filtrador. O aparelho filtrador pode, por exemplo, ser do tipo descrito na referida NO323519.
[0036] Em um segundo aspecto da invenção, é provido um método para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir das partículas sólidas contaminadas com hidrocarbonetos pelo uso do aparelho de acordo com o primeiro aspecto da invenção, em que o método inclui as etapas de:
- trazer as partículas sólidas contaminadas para dentro de um recipiente através de uma porção de entrada passível de fechamento e a um corpo de
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7/17 sustentação, o aparelho sendo provido com bocais conectados a pelo menos uma fonte de fluido de fluido com propriedades ativas de superfície
- expor as partículas sólidas a uma subpressão;
- adicionar às partículas sólida fluido da fonte de fluido para facilitar a separação dos hidrocarbonetos das partículas sólidas;
- levar as partículas sólidas para fora através de uma porção de saída passível de fechamento; e
- direcionar os hidrocarbonetos separados a partir das partículas sólidas para fora do recipiente.
[0037] Em uma modalidade, a porção de fornecimento do recipiente é localizada afastada da porção de entrada. As partículas sólidas podem, em uma solução tal, serem trazidas a partir da porção de fornecimento para a porção de saída por meio do corpo de sustentação.
[0038] Em uma modalidade, uma porção de entrada do recipiente é conectada a uma porção de saída do aparelho filtrador de um tipo conhecido per se. Em uma modalidade alternativa, referido aparelho filtrador é localizado integrado no recipiente entre a porção de entrada e a porção de saída do recipiente.
[0039] No que se segue, é descrito um exemplo de uma modalidade preferencial ilustrado nas figures anexas, em que:
Fig. 1 mostra um esboço de princípio de um aparelho de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção;
Fig. 2 mostra em uma escala menor o aparelho da Fig. 1 arranjado a jusante de um aparelho filtrador de acordo com estado de técnica;
Fig. 3 mostra um aparelho de acordo com a presente invenção em que um dispositivo filtrador é arranjado no aparelho; e
Fig. 4 mostra uma modalidade alternativa adicional do aparelho de acordo com a presente invenção, em que o aparelho é provido com uma porção de entrada e saída comum.
[0040] É para ser entendido que as figuras são apenas esboços de princípios e que apenas as partes necessárias para entender a invenção são mostradas. Além disso, uma pessoa versada na técnica entenderá que os esboços podem estar distorcidos em relação às proporções mútuas entre as partes mostradas.
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8/17 [0041] Indicações de localidades mútuas das partes individuais, como “acima”, “abaixo”, “direita” e “esquerda” se referem à posição das partes como mostradas nas figuras.
[0042] Partes iguais ou equivalentes podem ser indicadas pelo mesmo numeral de referência nas figuras.
[0043] Nas figuras o numeral de referência 1 indica um aparelho de acordo com a presente invenção, onde o aparelho compreende um recipiente fechado 3 que, através de uma linha 5, está em comunicação fluída com um dispositivo de geração de subpressão na forma de uma bomba de vácuo 7.
[0044] Na Fig. 1 um tambor separador (knock-out drum) 9 é colocado em uma porção da linha 5 entre o recipiente 3 e a bomba de vácuo 7. O objetivo do tambor separador 9 é separar líquido a partir do fluxo de fluído do recipiente 3 que, caso contrário, seria carregado através da bomba de vácuo 7.
[0045] O tambor separador 9 é provido com um dispositivo de drenagem não mostrado, conduzindo líquido separado para um recipiente de coleta ou para limpeza adicional. Pelo menos uma parte do liquido separado pode ser adicionada a um líquido de perfuração sendo recirculado para dentro de um poço. O líquido separado pode ser adicionado sem limpeza adicional ou, possivelmente, após realizada a limpeza adicional. Se limpeza adicional deve ou não ser realizada, depende das propriedades do líquido separado comparadas às propriedades do líquido de perfuração.
[0046] Uma porção a jusante da bomba de vácuo 7 pode, correspondentemente, ser conectada a um dispositivo limpante ou pode acabar em uma saída. A saída está, preferencialmente, a uma distância segura do corpo de funcionários e fábricas técnicas potencialmente perigosas.
[0047] Um corpo de sustentação 11 estende-se através do recipiente 3 e, de certa forma, para fora dos lados esquerdo e direito dele. O corpo de sustentação 11 é constituído, na modalidade mostrada na Fig. 1, de um parafuso de alimentação 12 de um tipo conhecido per se arranjado coaxialmente com um dispositivo de manutenção 13, 13'.
[0048] Fora do recipiente 3, que está à direita e à esquerda do recipiente 3 mostrado em Fig. 1, o dispositivo de manutenção 13 é constituído por um corpo tubular circundando completamente o parafuso de alimentação 12. O dispositivo de manutenção 13 pode ser preso às porções de extremidade do recipiente 3, por exemplo, por meio de uma conexão soldada provendo uma conexão impermeável.
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9/17 [0049] Entre as porções de extremidade do recipiente 3 o dispositivo de manutenção 13' é constituído por um corpo em forma de U tendo sua abertura virada para cima. A porção de abertura do corpo 13' é, para propósitos ilustrativos, mostrada em uma linha pontilhada na Figura 1. O objetivo desse dispositivo de manutenção aberto 13' é ser capaz de expor os cascalhos sendo conduzidos através do recipiente 3 por meio do parafuso de alimentação 12 para uma subpressão sendo produzida por meio da bomba de vácuo 7. Fora isso, o dispositivo de manutenção aberto 13' provê um caminho de evacuação para a evaporação dos hidrocarbonetos a partir das partículas sólidas e, também, uma exposição dos cascalhos a fluídos de limpeza, que podem ser introduzidos no recipiente 3 através de uma linha de fornecimento de fluído de limpeza 15. Na modalidade mostrada, a linha de fornecimento de fluído de limpeza 15 é conectada a um dispositivo distribuidor na forma de um número de bocais 17 (cinco mostrados) arranjados para serem capazes de distribuir o fluído de limpeza ao longo de pelo menos porções do dispositivo de manutenção aberto 13'.
[0050] A porção mais baixa do dispositivo de manutenção aberto 13' pode ser constituída, por exemplo, por um cano truncado. Alternativamente, a porção mais baixa do dispositivo de manutenção aberto 13' pode ser provida com uma ou mais porções furadas, tal que a evaporação de hidrocarbonetos a partir das partículas sólidas serão capazes de evacuar a partir do dispositivo de manutenção 13' também através da porção mais baixa do dispositivo de manutenção aberto 13'. As porções furadas podem, por exemplo, ser constituídas por um tecido de triagem ou um cano truncado, furado, ou por outros corpos permitindo fluxo de fluído ao mesmo tempo em que eles são capazes de carregar as partículas sólidas sendo carregadas no dispositivo de manutenção 13' por meio do parafuso de alimentação 12.
[0051] Na Figura 1, os cascalhos são alimentados da direita para a esquerda. A direção de alimentação é ilustrada por uma seta F.
[0052] Um primeiro dispositivo de canalização 20 é conectado um montante, que é uma porção da extremidade à direita do corpo de sustentação
11. O propósito do dispositivo de canalização 20 é ser capaz de dosar partículas sólidas para dentro do corpo de sustentação 11, mas sem ar sendo aspirado continuamente para dentro através do dispositivo de canalização 20. O dispositivo de canalização 20 é de um tipo conhecido per se e, portanto, não será descrito adiante.
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10/17 [0053] Um segundo dispositivo de canalização 22 é conectado a jusante, que é uma porção da extremidade à esquerda do corpo de sustentação 11. O propósito do dispositivo de canalização 22 é ser capaz de carregar partículas sólidas para fora do corpo de sustentação 11, mas sem ar sendo aspirado continuamente para dentro através do dispositivo de canalização 22. Como o dispositivo de canalização 20, o dispositivo de canalização 22 é, também, de um tipo conhecido per se e, portanto, não será descrito adiante.
[0054] Mesmo que o dispositivo de canalização 22 deva ser preferencial, o aparelho de acordo com a invenção, também será capaz de funcionar sem isso e possivelmente sem um dispositivo de carregamento completamente fechado 11 em uma porção a jusante do recipiente 3. Mas, então, ar pode ser aspirado para dentro através do corpo de sustentação 11 e, uma bomba de vácuo mais poderosa 7 será exigida para ser capaz de manter a subpressão desejada no recipiente 3.
[0055] Partículas sólidas limpas de hidrocarbonetos são coletadas em um recipiente tampão 23. As partículas sólidas coletadas, dependendo do grau de limpeza, podem ser depositadas sem limpeza adicional.
[0056] Uma parte dos hidrocarbonetos “vaporizando” conforme eles são carregados através do recipiente 3 em subpressão, ou evaporados a partir das partículas sólidas, antes que qualquer ebulição ocorra, pode ser condensada no recipiente 3. Hidrocarbonetos condensados podem ser drenados para fora de uma porção inferior do recipiente 3. Na modalidade mostrada, hidrocarbonetos separados são drenados para fora através da linha 5 conectada a uma bomba de vácuo 7. A fração líquida dos hidrocarbonetos é separada por meio do tambor separador 9, de um tipo conhecido per se. O tambor separador 9 está em comunicação fluída com um recipiente ou receptáculo, não mostrado, para a coleta e manejo adicional. Em uma modalidade alternativa, mas não mostrada, o recipiente 3 é esvaziado para hidrocarbonetos condensados por meio de uma bomba de drenagem e conduzidos para um recipiente ou receptáculo para coleta e manejo adicional.
[0057] Na Figura 2, o aparelho da Figura 1 é mostrado arranjado conectado a um aparelho filtrador 40 do tipo que é comumente usado na indústria de petróleo para recuperar lama de perfuração valiosa a partir de cascalhos 29. Lama de perfuração a seguir também será referida como fração líquida, enquanto que cascalhos também serão referidos como partículas sólidas ou fração sólida. O aparelho filtrador 40 é na Figura apenas mostrado amplamente em princípio
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11/17 como aparelho filtrador vibratório, um chamado agitador de xisto, incluindo pelo menos um tecido de triagem estacionário 41 sendo definido em movimento oscilante por meio de um “off-set clump weight’ (peso para manter tensão) 41'. Uma pessoa versada na técnica saberá que cascalhos 29 e lama de perfuração, sendo circulados a partir do poço, são conduzidos para dentro do aparelho filtrador 40 como mostrado pela seta I. Como os cascalhos 29 e a lama de perfuração são movidos para baixo do tecido filtrador 41, a fração líquida é separada a partir das partículas sólidas maiores do que a largura da malha do tecido filtrador 41. A fração líquida é coletada e recuperada, enquanto as partículas sólidas são conduzidas para fora do aparelho 40 através de uma porção de saída 43. Na modalidade mostrada, a porção de saída 43 está em comunicação fluída com o primeiro dispositivo de canalização 20 do aparelho 1. As partículas sólidas sendo conduzidas para fora da porção de saída 43 do aparelho de triagem 40 são, desse modo, conduzidas para dentro do primeiro dispositivo de canalização 20 do aparelho 1 e, adicionalmente, para dentro dele como explicado acima.
[0058] O aparelho filtrador pode, como uma alternativa para o aparelho filtrador 40 do tipo agitador de xisto, ser um aparelho filtrador incluindo um tecido filtrador infinito girando em torno de roletes giratórios como aparece na patente norueguesa do requerente NO 323519.
[0059] Uma pessoa versada na técnica saberá que o aparelho filtrador 40 é localizado relativamente imediatamente a montante de uma porção de saída de um poço sendo perfurado. O aparelho filtrador 40, desse modo, receberá cascalhos 29 tendo uma temperatura relativamente alta, tipicamente temperatura 30-60°C mais alta do que no equipamento de perfuração. Ao localizar o aparelho 1 de acordo com a invenção em conexão com um aparelho filtrador 40, esta temperatura alta será utilizada no processo de limpeza.
[0060] No entanto, pode ser desejável, adicionalmente, aumentar a temperatura dos cascalhos a serem limpos de hidrocarbonetos. Tal aumento de temperatura adicional pode ser provido pela localização de um dispositivo de aumento de temperatura em conexão com o aparelho 1. Na modalidade mostrada na Figura 2, o aumento de temperatura é provido parcialmente pelo meio de vapor fornecido através de um bocal 50 arranjado no primeiro dispositivo de canalização 20 e parcialmente por meio de um dispositivo de radiação 34 colocado dentro do recipiente 3 e direcionado para o corpo de sustentação 11. O dispositivo de radiação 34 é preferencialmente uma fonte de micro-onda.
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12/17 [0061] Para aumento adicional em separação de hidrocarbonetos a partir das partículas sólidas sendo conduzidas através do recipiente 3 por meio do corpo de sustentação 11, uma fonte de oscilação 36 é localizada a uma porção do dispositivo de sustentação aberto 13' do corpo de sustentação 11. A fonte de oscilação 36 pode ser uma fonte de ultrassom que, através do dispositivo de manutenção 13', transmite movimento vibratório para os cascalhos 29, sendo acionado através do dispositivo de manutenção 13' pelo parafuso de alimentação 12, tal que os cascalhos 29 também são movidos em relação ao corpo de sustentação 11. Isso tem revelado ter um efeito de “ventilação”, assim a exposição dos cascalhos à subpressão é aumentada.
[0062] Na Figura 3, é mostrada uma modalidade alternativa da presente invenção onde o aparelho 1 aloja um aparelho filtrador 40 em um recipiente fechado. O aparelho filtrador 40 inclui um tecido filtrador infinito 42 girando em torno de quatro roletes giratórios instalados paralelamente espaçados 44. Na modalidade mostrada, o rolete giratório mais elevado 44 para a direita na Figura é conectado a um motor não mostrado, provendo uma rotação no sentido horário do rolete giratório 44 em engate com o tecido filtrador 42. O tecido filtrador 42 será, na sequência, também referido como porção de tecido filtrador mais elevada 42' e a porção de tecido filtrador mais baixa 42”, dependendo de onde está a porção relevante do tecido filtrador 42, em relação aos roletes giratórios 44.
[0063] Material, na forma de fluídos ou partículas sólidas, é conduzido para dentro do aparelho 1 e para o tecido filtrador 42 através de uma porção de entrada incluindo um primeiro dispositivo de canalização 20. Material fornecido ao tecido filtrador 42 vai através de um processo de limpeza enquanto é conduzido para uma porção de saída e para fora do aparelho 1 através de um segundo dispositivo de canalização 22.
[0064] Um dispositivo de sucção 46 é localizado entre a porção de tecido filtrador mais elevada 42' e a porção de tecido filtrador mais baixa 42''. A porção mais elevada do dispositivo de sucção 46 é aberta e posicionada muito perto da parte inferior de uma porção de tecido filtrador mais elevada 42'. É para ser entendido que o dispositivo de sucção 46 se estende essencialmente ao longo de todo comprimento como mostrado e toda a largura da porção de tecido filtrador 42'. O dispositivo de sucção 46 é através de uma linha 5 em uma comunicação fluída com uma bomba de vácuo 7 (não mostrada em Fig. 3) como explicado anteriormente.
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13/17 [0065] O dispositivo de sucção 46 tem dois objetivos principais. Primeiramente, o dispositivo de sucção deve prover um fluxo de fluído através da porção de tecido filtrador mais elevada 42' para, assim, prover separação de fluídos a partir das partículas sólidas, por exemplo, separação da lama de perfuração a partir dos cascalhos. O requerente trata disso detalhadamente na patente norueguesa NO 323519. Em segundo lugar, o dispositivo de sucção 46 deve ser capaz de prover uma subpressão no recipiente 3 alojando o aparelho filtrador 40. O propósito da subpressão é diminuir a pressão de vapor dos fluídos que podem ser agregados às partículas sólidas sendo carregadas na porção de tecido filtrador mais elevada 42' a partir da porção de entrada para a porção de saída. Desse modo, a porção de tecido filtrador mais elevada 42' terá a mesma função que o corpo de sustentação 11 descrito na discussão da Figura 1.
[0066] A partir do acima, uma pessoa versada na técnica entenderá que o aparelho 1 terá que ser fornecido com um fluído para obter um fluxo de fluído suficiente através do tecido filtrador. O fluído pode ser fornecido através de um bocal 50 como discutido abaixo.
[0067] Na modalidade mostrada, o dispositivo de sucção 46 cobre essencialmente toda a porção de tecido filtrador mais elevada 42'. Em uma modalidade alternativa (não mostrada), o dispositivo de sucção 46 pode ser posicionado mais perto da porção de entrada do que da porção de saída. A vantagem disso é que, uma maior parte possível dos fluídos sendo trazidos para dentro do aparelho 1 juntamente com as partículas sólidas é removida através do dispositivo de sucção 46 antecipadamente, tal que partículas sólidas “secas” contendo fluídos remanescentes sejam, pelo menos, carregadas para fora do aparelho 1 através da porção de saída. Ainda em outra modalidade alternativa (não mostrada), o dispositivo de sucção 46 é posicionado mais perto da porção de saída do que da porção de entrada. Tal solução pode ser particularmente relevante quando um agente de lavagem é fornecido ao aparelho para facilitar separação entre hidrocarbonetos e as partículas sólidas. Em uma modalidade alternativa adicional (não mostrada), dois ou mais dispositivos de sucção 46 são afastados mutuamente contra a porção de tecido filtrador 42'. Os dois ou mais dispositivos de sucção 46 podem ser todos posicionados mutuamente contra uma parte inferior da porção de tecido filtrador 42', ou pelo menos um pode ser posicionado contra uma parte superior da porção de tecido filtrador 42'. Em outra modalidade alternativa adicional (não mostrada), dois dispositivos de sucção 46
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14/17 são posicionados tendo suas aberturas viradas uma para as outras, mas em ambos os lados da porção de tecido filtrado 42' [0068] Na modalidade mostrada, a parte inferior da porção da tecido filtrador 42' é sustentada contra as hastes de sustentação 48 espaçadamente posicionadas (apenas uma mostrada na Fig. 3). As hastes de sustentação 48 se estendem essencialmente na modalidade mostrada paralelamente à direção longitudinal do tecido filtrador 42, mas podem também se estender diagonalmente a ele. A função primária das hastes de sustentação 48 é prover uma sustentação para a porção de tecido filtrador 42' quando o material, tal como cascalhos 29, é fornecido a ela.
[0069] As hastes de sustentação 48 estão, desse modo, em contato com a porção de tecido filtrador mais elevada 42'. Na modalidade mostrada, as hastes de sustentação 48 são providas com uma fonte de oscilação 36 produzindo vibrações sendo transferidas aos cascalhos. A fonte de oscilação 36 pode ser como uma fonte de ultrassom. Alternativamente ou em adição, a fonte de oscilação 36 pode ser posicionada em um receptáculo cheio de liquido aberto onde as vibrações são transferidas através do líquido para a porção de tecido filtrador 42' como explicado na potente norueguesa NO 326594 pelo requerente.
[0070] Para facilitar separação de hidrocarbonetos das partículas sólidas, pode ser adicionado um fluído adequado ao material em forma de um agente de lavagem como explicado anteriormente. Na modalidade mostrada, o agente de lavagem é adicionado ao material por meio de bocais 50 em comunicação com um ou mais recipientes de agente de lavagem não mostrados. Pelo uso de múltiplos recipientes, o agente de lavagem sendo adicionado, por exemplo, através do primeiro dispositivo de canalização 20, pode ser diferente do agente de lavagem adicionado através de um bocal 50 arranjado acima da porção de tecido filtrador mais elevada 42' e/ou o bocal 50 arranjado abaixo da porção de tecido filtrador mais elevada 42'.
[0071] O aparelho 1 é alocado adicionalmente em um dispositivo de elevação de temperatura 52. O dispositivo de elevação de temperatura 52 pode ser, por exemplo, um dispositivo de radiação soltando calor e/ou radiação na faixa de micro-onda. O dispositivo de radiação 52 é direcionado para o material na porção de tecido filtrador mais elevada 42'.
[0072] O aparelho 1 na Figura 3 é, desse modo, arranjado para ambos sendo capaz de separar partículas sólidas, acima de um tamanho predeterminado certo, a partir dos fluídos, como conhecido para um aparelho filtrador descrito, por
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15/17 exemplo, na patente norueguesa NO323519 e, ao mesmo tempo, sendo capaz de limpar adicionalmente tal como cascalhos de hidrocarbonetos. O aparelho 1 não exigirá mais espaço do que o espaço exigido pelo referido conhecido aparelho filtrador, mas irá resultar em uma limpeza consideravelmente melhor dos cascalhos 29.
[0073] Para prolongar o tempo de retenção para os cascalhos na porção de tecido filtrador 42', ou seja, aumentar o tempo que os cascalhos são expostos à subpressão, ao mesmo tempo em que a capacidade do aparelho 1 é mantida, dois ou mais tecidos filtradores 42 anexos com roletes giratórios 44 podem ser posicionados parcialmente sobrepostos um ao outro na direção vertical. Em tal modalidade, o dispositivo de sucção 46 mencionado acima pode ser posicionado em uma das, em algumas das, ou em todas as porções de tecido filtrador 42' dos tecidos filtradores 42.
[0074] Hidrocarbonetos sendo limpos a partir das partículas sólidas serão, na modalidade mostrada, conduzidos para fora através da linha 5 juntamente com outros fluídos. Tais outros fluídos podem ser, por exemplo, lama de perfuração ou agentes de limpeza. Em alguns casos, hidrocarbonetos separados podem ser retornados juntamente com a lama de perfuração para dentro de um poço, ou os fluídos conduzidos para fora através da linha 5 podem ser conduzidos para dentro de um dispositivo limpante tal como um separador de um tipo conhecido per se para ser capaz de separar frações de gás a partir de frações líquidas e, possivelmente, ser capaz de separar frações líquidas diferentes uma das outras. Tal limpeza a jusante do aparelho 1, no entanto, não faz parte da presente invenção.
[0075] É para ser entendido que o aparelho 1 mostrado na Figura 3 pode estar em comunicação com aparelho filtrador a montante como mostrado para o aparelho como mostrado na Figura 2. Em tal solução, a primeira tarefa do aparelho 1 será limpar, por exemplo, cascalhos de hidrocarbonetos.
[0076] Na Figura 4, é mostrada uma modalidade alternativa adicional da presente invenção. A modalidade é diferente dos exemplos de procedimentos anteriores em duas áreas. O corpo de sustentação 11 é constituído por um dispositivo de manutenção 13 em forma de um receptáculo aberto, arranjado para ser capaz de segurar partículas sólidas ou cascalhos 29 recebidos estacionários, enquanto ocorre separação de hidrocarbonetos a partir deles e; a porção de entrada 20 é comum com a porção de saída 22.
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16/17 [0077] O dispositivo de manutenção 13 é localizado, de modo liberável, em um ombro 4 dentro de um recipiente 3 e espaçado das porções de parede interna do recipiente 3. O dispositivo de manutenção 13 é provido adicionalmente com furos. Estes são mostrados em linhas pontilhadas.
[0078] O recipiente 3 é provido com uma porção de entrada 20 que pode ser fechada. Na modalidade mostrada, o fechamento da porção de entrada 20 é provido por meio de um fechamento hermético e cobertura removível 20' que é removida quando partículas sólidas são conduzidas para dentro ou sendo despejadas a partir do dispositivo de manutenção 13.
[0079] Um dispositivo de geração de subpressão em forma de uma bomba de vácuo 7 está, por meio de uma linha 5, em comunicação fluída com a porção interna do recipiente 3. Um tambor separador 9 está entre uma bomba de vácuo 7 e uma válvula 8 de um tipo conhecido per se.
[0080] Depois que as partículas sólidas contaminadas são trazidas para dentro do dispositivo de manutenção 13 do recipiente 3, a cobertura 20' é fechada e a subpressão é gerada no recipiente 3 por meio da bomba de vácuo 7. Para facilitar a separação de hidrocarbonetos de partículas sólidas, um agente de lavagem ou fluído de limpeza é conduzido para dentro do recipiente por meio de um dispositivo distribuidor 17. O agente de lavagem é do tipo explicado acima. A alimentação do agente de lavagem é controlada por meio de uma válvula 18 de um tipo conhecido per se. A válvula 18 pode também agir como uma válvula de entrada ou uma válvula de alívio de pressão para a subpressão no recipiente, dessa forma, a cobertura 20' pode ser removida.
[0081] Depois que as partículas sólidas estão suficientemente limpas de hidrocarboneto, a cobertura é aberta e as partículas sólidas são trazidas para fora do recipiente 3, por exemplo, por meio de um dispositivo de ascensão não mostrado.
[0082] O aparelho mostrado na Figura 4 é um processo estático e descontínuo onde o material sendo limpo está em repouso enquanto a limpeza ocorre e onde recipiente 3 está em pressão atmosférica enquanto enchimento e esvaziamento ocorrem.
[0083] Para ser capaz de receber e tratar continuamente partículas sólidas contaminadas, tais como cascalhos 29, dois ou mais aparelhos 1, do tipo mostrado na Figura 4, são exigidos. É, no entanto, para ser entendido que a bomba de vácuo 7 e o tambor separador 9 podem ser comuns para dois ou mais
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17/17 aparelhos 1. O recipiente 3 individual pode ser conectado ou desconectado de uma bomba de vácuo 7 por meio da válvula 8.
[0084] O aparelho 1 mostrado na Figura 4 é particularmente adequado para uso em limpeza, por exemplo, uma zona de litoral suja por vazamento de óleo, onde o material contaminado depois da limpeza deve ser retornado para a zona de litoral e onde o fornecimento contínuo não é tão importante quanto, por exemplo, em um processo de perfuração a bordo de um equipamento de perfuração.
[0085] O aparelho 1, como mostrado nas Figuras 1-4, pode ser provido com sensores e dispositivos de controle para ser capaz de controlar um ou mais parâmetros de temperatura, subpressão, taxa de alimentação e fornecimento de possíveis agentes de lavagem.

Claims (19)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Aparelho (1) para facilitar separação de hidrocarbonetos a partir de partículas sólidas (29) sendo contaminadas com hidrocarbonetos, onde o aparelho (1) inclui: - um recipiente (3) com uma porção de entrada passível de fechamento (20) para partículas sólidas (29); - um corpo de sustentação (11) em comunicação fluída com a porção de entrada passível de fechamento (20), onde o corpo de sustentação (11) é arranjado para ser capaz de carregar as partículas sólidas (29) conduzidas para dentro através da porção de entrada (20), em que o recipiente (3) é conectado a um dispositivo de geração de subpressão (7) para prover uma subpressão no recipiente (3), tal que as partículas sólidas contaminadas de hidrocarboneto são expostas a uma subpressão, caracterizado pelo fato de que o aparelho (1) é adicionalmente provido com bocais (17, 50) conectados a pelo menos uma fonte de fluido para adicionar, a um material compreendendo partículas sólidas, pelo menos um fluido com propriedades ativas de superfície para facilitar a separação dos hidrocarbonetos das partículas sólidas (29).
  2. 2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de sustentação (11) é localizado em uma distância a partir de pelo menos uma porção inferior interna e uma porção superior interna do recipiente (3).
  3. 3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma porção do corpo de sustentação é permeável a fluído.
  4. 4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a porção de entrada passível de fechamento (20) é constituída por um primeiro dispositivo de canalização para ser capaz de canalizar as partículas sólidas (29) para dentro do recipiente (3).
  5. 5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho adicionalmente inclui uma porção de saída passível de fechamento (22) para partículas sólidas (29) e de que a porção de saída (22) está em comunicação fluída com o corpo de sustentação (11).
  6. 6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a porção de saída passível de fechamento (22) é constituída por um segundo dispositivo de canalização arranjado para ser capaz de canalizar as partículas sólidas (29) fora do recipiente (3).
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  7. 7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o corpo de sustentação (11) é móvel tal que partículas sólidas (29) podem ser afastadas da porção de entrada (20).
  8. 8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho (1) é adicionalmente conectado a um dispositivo de elevação de temperatura (52).
  9. 9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de elevação de temperatura (52) é uma fonte de calor.
  10. 10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de elevação de temperatura (52) é um dispositivo de radiação soltando radiações na faixa de micro-onda.
  11. 11. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aparelho é adicionalmente provido com um dispositivo de oscilação (36) arranjado para ser capaz de definir pelo menos uma porção do corpo de sustentação (11) em um movimento vibratório tal que as partículas sólidas (29), sendo carregadas pelo corpo de sustentação (11) são também vibradas em relação ao corpo de sustentação (11).
  12. 12. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o aparelho é arranjado a jusante de um aparelho filtrador (40).
  13. 13. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o recipiente (3) é adicionalmente provido com um aparelho filtrador (40) onde pelo menos uma porção do corpo de sustentação (11) é constituída por um tecido filtrador (42') conectado ao aparelho filtrador (40).
  14. 14. Método para facilitar separação dos hidrocarbonetos a partir das partículas sólidas (29) contaminadas com hidrocarbonetos pelo uso do aparelho conforme a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o método inclui as etapas de:
    - trazer as partículas sólidas contaminadas para dentro de um recipiente (3) através de uma porção de entrada passível de fechamento (20) e para um corpo de sustentação (11, 42'), o aparelho sendo provido com bocais (17, 50) conectados a pelo menos uma fonte de fluido de fluido com propriedades ativas de superfície;
    - expor as partículas sólidas (29) a uma subpressão;
    - adicionar às partículas sólidas (29) fluido da fonte de fluido para facilitar a separação dos hidrocarbonetos das partículas sólidas (29);
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    3/3
    - levar as partículas sólidas (29) para fora através de uma porção de saída (22) no recipiente (3); e
    - conduzir os hidrocarbonetos separados a partir das partículas sólidas (29), para fora do recipiente (3).
  15. 15. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a porção de entrada (20) é posicionada em uma distância a partir da porção de saída (22) e de que as partículas sólidas (29) são trazidas da porção de entrada (20) para a porção de saída (22) por meio do corpo de sustentação (11, 42').
  16. 16. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende prover um aumento de temperatura nas partículas sólidas (29) enquanto estas estão: imediatamente a montante da porção de entrada (20); na porção de entrada (20); no recipiente (3) ou em qualquer combinação destes.
  17. 17. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende definir pelo menos uma porção do dispositivo de manutenção (11, 42') em vibração por meio de um dispositivo de oscilação (36).
  18. 18. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o recipiente (3) é posicionado a jusante de um aparelho filtrador (40).
  19. 19. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende posicionar um aparelho filtrador (40) no recipiente (3).
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