BR112013026218B1 - Método e aparelho para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto - Google Patents

Abstract

método e aparelho para limpar condutos de fluido a presente invenção refere-se a um método para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto. o método compreende introduzir uma mangueira flexível em um sistema de conduto de fluido através de um dispositivo de controle de pressão e mover a mangueira flexível em um conduto a ser limpo enquanto uma corrente de fluido flui no conduto. pelo menos uma substância é limpa do conduto bombeando-se um fluido de limpeza em um furo da mangueira flexível e expulsando-se do fluido de limpeza da mangueira flexível para o conduto através de pelo menos uma saída na mangueira flexível. a substância é carregada por pelo menos uma substância na corrente de fluido para uma saída de conduto.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um método e aparelho para o uso na indústria de produção e exploração de hidrocarboneto e particularmente a um método e aparelho para limpar o interior de sistemas de conduto de fluido em instalações de produção e exploração de hidrocarboneto enquanto o fluido está fluindo no sistema de conduto de fluido. Os aspectos da invenção referem-se à limpeza de condutos de água produzida em instalações de produção de hidrocarboneto. Os aspectos alternativos da invenção referem-se à limpeza de risers marinhos (incluindo risers de produção), trabalho de tudo de processo, caixões, drenos fechados, sistemas de troca de calor ou condutos de fluido localizados do riser para o separador ou localizados entre uma chaminé-tocha e uma bomba de exportação em uma instalação de produção e exploração de hidrocarboneto.

[0002] Durante as operações de transporte e produção de hidrocarboneto, é comum que os interiores dos condutos de fluido incluindo oleodutos, furos de poço e umbilicais se tornem sujos. Essa sujeira pode levar ao acúmulo de camadas de detrito, escama ou material particulado no interior dos condutos, o que reduz o diâmetro interno (ID) eficaz do conduto e reduz a taxa de fluxo. A sujeira pode também produzir entupimentos nos condutos de fluido que impedem completamente o fluxo de fluido através do conduto. Material particulado pode se acumular no interior do furo de poço durante a perfuração, conclusão e/ou recondicionamento de um poço. Adicionalmente, areia e outro material particulado podem ser produzidos a partir da formação e se acumular dentro da tubulação de produção e podem bloquear parcial ou completamente o fluxo de fluido através da tubulação de produção, diminuindo a taxa de produção e a eficácia do poço.

[0003] Vários sistemas de limpeza de furo de poço foram desenvolvidos para lidar com esses problemas. Uma técnica envolve o uso da tubulação em espiral, que é um comprimento contínuo longo da tubulação de metal enrolada em um carretel. A tubulação em espiral é esticada pela deformação plástica e inserida no furo de poço. Um fluido de limpeza é circulado através do interior da tubulação em espiral e de volta através do anel entre a tubulação em espiral e o furo de poço. O material particulado no furo de poço é trazido à superfície pelo fluido circulante.

[0004] Ao realizar esse tipo de operação de furo de poço, é necessário empregar procedimentos e equipamento para controlar e reter a pressão no sistema de furo de poço para garantir que o mesmo seja isolado da superfície. Um sistema de controle de pressão típico inclui um cabeçote de injetor que contém um mecanismo de acionamento para empurrar e puxar a tubulação em espiral para dentro e para fora do orifício através de um dispositivo de controle de pressão. Um cabeçote de injetor tem um guia curvo (comumente chamado de pescoço de ganso) que guia a tubulação em espiral de um carretel para o corpo de injetor. O mecanismo de acionamento no cabeçote de injetor inclui várias rodas dentadas com dentes duros ou blocos prendedores de aço dispostos para engatar a superfície externa da tubulação em espiral. Abaixo do cabeçote de injetor está um dispositivo de controle de pressão na forma de um extrator. O extrator contém elementos de obstrução para fornecer uma vedação ao redor da tubulação em espiral e isolar a pressão no furo de poço. Um desviador é localizado abaixo do dispositivo de controle de pressão e funciona para desviar o fluido no anel para longe do equipamento de controle de pressão para ser tratado e/ou recirculado através da tubulação em espiral. Um cortador de tubo projetado para poder cortar o tubo de tubulação em espiral e uma válvula de isolamento são localizados abaixo do desviador e podem ser usado no caso de uma falha catastrófica do sistema.

[0005] Em uso, a tubulação em espiral deve ser empurrada para o furo de poço contra a resistência do equipamento de controle de pressão e a pressão furo de poço e puxada para fora do furo de poço, superando o pelo da tubulação em espiral inserida. O sistema de injetor de tubulação em espiral descrito acima é, portanto, uma peça substancial e pesada do equipamento, com pegada grande e despesa de capital alta. O sistema de injetor de tubulação em espiral também exige uma distância de diversos metros para ser disponível acima da válvula de isolamento para acomodar o injetor e o pescoço de ganso. Isso limita o número de instalações em que as operações de tubulação em espiral podem ser realizadas e pode tornar as operações mais custosas. Esses problemas são particularmente significativos no caso de operações marítimas, por exemplo, em uma torre de uma embarcação flutuante de produção, armazenamento e transferência de petróleo (FPSO) em que o espaço é escasso. Mesmas unidades de tubulação em espiral leves que são usadas em terra firme são ainda peças substanciais do equipamento que são grandes no tamanho e peso no contexto de operações marítimas.

[0006] Assim como a questão do tamanho e peso dos sistemas de injetor de tubulação em espiral, há outras considerações que limitam suas aplicações. Primeiro, entupimentos e restrições podem ocorrer em condutos de fluido de furo estreito que são simplesmente muito pequenos para receber a tubulação em espiral.

[0007] Os sistemas de injetor de tubulação em espiral descritos acima dependem da rigidez da tubulação em espiral para permitir que a mesma seja empurrada em um orifício, ao invés de depender da gravidade somente (como é o caso nas operações de cabo de perfilagem). Entretanto, essa rigidez também tem desvantagens que tornam as intervenções de tubulação em espiral inadequadas para algumas aplicações. Por exemplo, pode não ser possível injetar a tubulação em espiral em um conduto de fluido que tem um trajeto desviado ou convoluto. Em casos extremos, a tubulação em espiral rígida pode não passar através de alguns sistemas de oleoduto curvado ou arqueado. Mesmo onde a passagem é possível, a resistência ao atrito entre a tubulação em espiral e a parede interna do furo de poço limitará a profundidade a qual a tubulação em espiral pode ser posicionada. Embora grampos de redução de atrito tenham sido propostos em algumas aplicações, os mesmos aumentam o diâmetro externo eficaz da tubulação e podem interferir a circulação de fluido. Adicionalmente, a tubulação em espiral pode não passar facilmente por restrições internas no conduto tais como colares.

[0008] Um exemplo de uma aplicação não adequada para operações de limpeza de tubulação em espiral é a limpeza de sistemas de conduto de água produzida e caixões de água ao mar. Quando hidrocarbonetos são produzidos, são trazidos à superfície como uma mistura de fluido produzido. A composição desse fluido produzido em geral inclui uma mistura de hidrocarbonetos ou líquidos ou gasosos, água produzida, sólidos dissolvidos ou suspensos, sólidos produzidos, como areia ou lodo e fluidos injetados e aditivos que podem ter sido usados durante atividades de exploração e produção. A água produzida é separada dos hidrocarbonetos, tipicamente por separação por gravidade em um separador horizontal ou vertical. A água produzida então passa através de condutos de fluido separados para tratamento, armazenamento e descarte. A quantidade de água produzida que é gerada cada ano é muito grande e os operadores devem ter sistemas e processos para gerenciar a água. A água produzida pode, portanto, representar um componente significativo do custo de produção de hidrocarboneto.

[0009] A composição de água produzida varia consideravelmente dependendo da natureza da formação e da exploração dos processos de produção empregados. No entanto, é comum que as superfícies interna de condutos de fluido que transportam água produzida tornem- se depositadas com camadas de incrustação e/ou outro material sólido, com intensificação no conduto para restringir o ID efetivo. Isso pode apresentar problemas consideráveis durante a produção de hidrocarboneto. Uma linha de fluxo de água produzida pode reduzir a taxa de produção, criando uma produção não muito econômica. As linhas de fluxo de água produzida, portanto, precisam ser limpar em intervalos, exigindo desligamento completo da produção por um período de diversas horas enquanto o conduto de água produzido fora de linha é acessado e limpo com o uso de lanças empregadas manualmente em uma extremidade aberta da linha de fluxo. Dificuldades operacionais podem surgir devido ao formato das linhas de fluxo de água produzida (ou seções das linhas de fluxo) que podem seguir trajetos desviados ou intrincados, tornando-os difíceis de limpar por técnicas convencionais.

[0010] Pelas razões anteriores, os sistemas de limpeza de furo de poço de acordo com a técnica anterior são em geral inadequados para aplicações outras que a limpeza de furos de poço. Particularmente, são inadequados para aplicações aos seguintes: trabalho de tubo de processo, caixotes, condutos de água produzida, elevadores marinhos (incluindo elevadores de produção); drenos fechados; sistemas de troca de calor; ou condutos de fluido localizados entre uma chaminé-tocha e uma bomba de exportação em uma instalação de produção e exploração de hidrocarboneto.

[0011] É um objetivo da invenção fornecer um método e um aparelho para limpar o interior de um sistema de conduto de fluido, que tem aplicação em uma faixa ampla de sistemas de conduto de fluido usados na indústria de produção e exploração de hidrocarboneto.

[0012] É um objetivo adicional da invenção fornecer um método e um aparelho para limpar o interior dos condutos de fluido na indústria de produção e exploração de hidrocarboneto, que evita ou pelo menos mitiga uma ou mais das desvantagens dos métodos e aparelhos da técnica anterior.

[0013] Outro alvo e objetivo da invenção é fornecer um método e um aparelho para limpar o interior de um conduto de fluido em um sistema de transporte e produção de hidrocarboneto enquanto o fluido flui no conduto (isto é, sem a necessidade de cessar ou interromper as operações).

[0014] Alvos e objetivos adicionais da invenção serão tornados aparentes a partir da leitura da seguinte descrição.

Sumário da Invenção

[0015] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto enquanto uma corrente de fluido produzida a partir de um furo de poço flui no conduto de fluido a ser limpo, sendo que o método compreende:

[0016] fornecer uma mangueira flexível, a mangueira flexível tendo um diâmetro interno na faixa de 5 mm a 60 mm e um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 100 vezes o diâmetro interno da mangueira flexível;

[0017] fornecer um módulo alimentador para a mangueira flexível, o módulo alimentador sendo configurado para engatar uma parede externa da mangueira flexível e transmitir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível;

[0018] introduzir a mangueira flexível no conduto de fluido a ser limpo através de um dispositivo de controle de pressão;

[0019] mover uma primeira extremidade da mangueira flexível em um conduto a ser limpo enquanto uma corrente de fluido produzida a partir do furo de poço flui no conduto de fluido a ser limpo;

[0020] limpar pelo menos uma substância do conduto de fluido a ser limpo bombeando-se um fluido de limpeza em um furo da mangueira flexível enquanto uma corrente de fluido produzida a partir do furo de poço flui no conduto de fluido a ser limpo e expulsando-se o fluido de limpeza da mangueira flexível para o conduto de fluido, carregando dita corrente de fluido produzida a partir do furo de poço através de pelo menos uma saída na mangueira flexível; e

[0021] carregar a pelo menos uma substância na corrente de fluido produzida a partir do furo de poço para uma saída de conduto do conduto de fluido a ser limpo.

[0022] O fluido de limpeza pode compreender água e pode ser água do mar. Alternativa ou adicionalmente, o fluido de limpeza pode compreender um solvente e pode compreender pelo menos um aditivo. O solvente pode ser um solvente orgânico. O fluido de limpeza pode compreender um fluido de hidrocarboneto tal como diesel.

[0023] O método pode incluir a etapa de deslocar forçadamente a pelo menos uma substância do conduto jateando-se o fluido de limpeza a partir da mangueira.

[0024] O método pode incluir engatar uma parede externa de uma mangueira flexível pela endentação da parede da mangueira flexível.

[0025] O método pode compreender posicionar a mangueira no conduto pelo menos em parte com o uso de uma força de arrasto transmitida pela corrente de fluido.

[0026] O método pode compreender bombear o fluido durante o posicionamento da mangueira. O método pode incluir posicionar a mangueira pelo menos em parte com o uso de uma força de jateamento de fluido do fluido de limpeza expelido da mangueira. O método pode incluir jatear o fluido de limpeza em uma direção para trás da mangueira (isto é, uma direção oposta à direção do posicionamento).

[0027] O método pode compreender retrair a mangueira do conduto de fluido enquanto a corrente de fluido flui no conduto.

[0028] O método pode compreender passar uma extremidade distal da mangueira através do dispositivo de controle de pressão e fixar subsequentemente um bocal à mangueira. O método pode incluir as etapas subsequentes de acoplar o aparelho a um sistema de conduto de fluido. Subsequentemente, uma válvula de isolamento pode ser aberta para expor o aparelho ao sistema de conduto de fluido.

[0029] O método pode compreender acoplar um bocal à mangueira após a extremidade da mangueira ser passada através do dispositivo de controle de pressão.

[0030] O método pode incluir expandir uma porção de extensão de bocal de uma primeira posição retraída a uma segunda posição expandida.

[0031] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecido um aparelho para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto, sendo que o aparelho compreende:

[0032] uma mangueira flexível que compreende um furo e pelo menos uma saída, a mangueira flexível tendo um diâmetro interno na faixa de 5 mm a 60 mm e um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 100 vezes o diâmetro interno da mangueira flexível;

[0033] um dispositivo de controle de pressão;

[0034] um acoplamento para uma admissão de um sistema de conduto de fluido;

[0035] pelo menos um módulo de alimentação para engatar a mangueira flexível e transmitir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível para introduzir a mesma através do dispositivo de controle de pressão e para dentro ou para fora do sistema de conduto de fluido; e

[0036] uma bomba configurada para bombear um fluido de limpeza para o furo da mangueira flexível e expelir o fluido de limpeza do conduto de fluido através da pelo menos uma saída na mangueira flexível.

[0037] As modalidades do segundo aspecto da invenção podem compreender recursos preferenciais e/ou opcionais do primeiro aspecto da invenção ou vice-versa.

[0038] Com o uso de uma mangueira flexível, o método e o aparelho de acordo com a invenção superam uma ou mais desvantagens da técnica anterior. Particularmente, a mangueira flexível, em contraste à tubulação em espiral que é usada em aplicações de limpeza de furo de poço, é suficiente flexível para ser injetada em condutos de fluido que têm trajetos desviados ou convolutos, conforme são comumente encontrados em condutos de fluido aos quais a invenção é destinada a ser aplicada (por exemplo, nos condutos de fluido localizados entre uma chaminé-tocha e uma bomba de exportação em uma exploração de hidrocarboneto e instalação de produção). Nesse contexto, a mangueira flexível pode ser uma que possa ser curvada ou flexionada repetidamente sem danos significativos ao material da mangueira. Por exemplo, a mangueira flexível pode ser flexionada ou curvada sem a deformação plástica do material da mangueira e/ou sem transmitir níveis significativos de fatiga.

[0039] A mangueira flexível pode ser uma mangueira compósita que compreende pelo menos uma camada de plástico e pelo menos uma camada de metal. Preferencialmente, a mangueira compreende um núcleo interno plástico (que pode ser poliamida ou polioximetileno), uma camada externa plástica (que pode ser uma poliamida) e pelo menos uma camada de metal disposta entre o núcleo interno e a camada externa. A camada externa pode, portanto, ter um coeficiente menor de atrito que uma superfície de metal da tubulação em espiral. Preferencialmente, a pelo menos uma camada de metal é um revestimento de metal formado de um fio trançado. Preferencialmente, o fio trançado é um fio de aço.

[0040] Para aplicações de limpeza de furo estreito, a mangueira flexível tem preferencialmente um diâmetro interno de aproximadamente 5 mm a 30 mm. Para aplicações de furo maior, tais como linhas de fluxo de água produzida, a mangueira flexível tem preferencialmente um diâmetro interno de aproximadamente 20 mm a 60 mm. Uma modalidade preferencial usa uma mangueira flexível que tem um diâmetro interno de aproximadamente 25 mm e um diâmetro externo de aproximadamente 37 mm.

[0041] O raio mínimo de curvatura elástica é um modo conveniente de medir a flexibilidade de uma mangueira. A mangueira flexível pode ter um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 60 vezes o diâmetro interno da mangueira.

[0042] Mais preferencialmente, a mangueira flexível tem ainda mais flexibilidade e tem um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 40 vezes o diâmetro interno da tubulação. Em determinadas modalidades, a mangueira flexível tem um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 20 vezes o diâmetro interno da tubulação. A mangueira pode ter um raio mínimo de curvatura elástica de aproximadamente 12 vezes o diâmetro interno da tubulação em uma modalidade preferencial da invenção.

[0043] A flexibilidade da mangueira é uma distinção clara das aplicações de tubulação em espiral. Tipicamente, a tubulação em espiral tem um raio mínimo de curvatura elástica de cerca de 200 vezes o diâmetro interno da tubulação. A flexibilidade da mangueira da presente invenção oferece várias vantagens. Primeiro, cada mangueira pode ser enrolada em um carretel com um diâmetro menor. Isso permite o armazenamento compacto da mangueira flexível no local de trabalho. Segundo, a flexibilidade da mangueira permite orientações preferenciais do aparelho. Particularmente, a flexibilidade da mangueira permite que o módulo de alimentação ou uma parte do mesmo seja posicionado a um ângulo em relação à câmara. Por exemplo, o módulo de alimentação pode ser localizado substancialmente ortogonal à câmara com um guia apropriado para a mangueira flexível ser localizada entre o extrator e a câmara. Isso permite configurações de economia de espaço alternativas no local de trabalho. Adicionalmente, a flexibilidade da mangueira permite uma colocação mais próxima e uma curvatura maior do guia em comparação a um pescoço de ganso usado em aplicações de tubulação em espiral.

[0044] Uma vantagem adicional de usar uma mangueira flexível é seu peso comparativamente baixo. Isso significa que apesar da flexibilidade inerente das mangueiras limitar sua resistência a forças de injeção altas, o fluido que se move no sistema de conduto de fluido na direção do posicionamento da mangueira facilita sua injeção. Em outras palavras, o fluxo de fluido ajuda a extrair a mangueira dos sistemas de conduto. Ademais, jatear pelo menos uma proporção do fluido de limpeza da mangueira em uma direção para trás da mangueira (isto é, oposta à direção do posicionamento da mangueira) facilita sua injeção. Em outras palavras, o jateamento do fluxo de fluido também ajuda a extrair a mangueira dos sistemas de conduto. Esses efeitos não seriam aparentes com o uso de sistemas de injeção de tubulação em espiral de aço de carbono. O aparelho pode, portanto, compreender um bocal configurado para produzir um jato de fluido para trás que fornece uma força propulsora na mangueira. O bocal pode compreender uma pluralidade de saídas de fluido voltadas para trás que podem ser espaçadas circunferencialmente. Um benefício consecutivo é o uso de forças de injeções menores.

[0045] Preferencialmente, o módulo de alimentação compreende um mecanismo de acionamento. As modalidades da presente invenção usam um mecanismo de acionamento para minimizar os danos de superfície, penetração e/ou esmagamento da mangueira flexível. O módulo de alimentação para mangueira flexível pode ter peso e tamanho significantemente menores que os sistemas de injetor de tubulação em espiral usados em operações de limpeza de furo de poço, o que facilita a aplicação da invenção em uma faixa ampla de sistemas de conduto de fluido.

[0046] Em uma modalidade preferencial, o mecanismo de acionamento compreende pelo menos uma corrente e pode compreender um ou mais blocos acionados por corrente. Os um ou mais blocos de corrente podem compreender um ou mais dentes ou cristas configurados para engatar a uma mangueira flexível. Preferencialmente, os blocos de corrente são configurados para engatar à superfície externa da mangueira flexível formando-se uma endentação na superfície externa, que pode ser formada a uma profundidade de cerca de 1 mm. Preferencialmente, as endentações são formadas a uma profundidade de menos que 1 mm. Essa modalidade permite o engate à mangueira flexível suficiente para injetar ou retrair a mangueira, mas não penetra a mangueira.

[0047] Preferencialmente, os blocos compreendem uma superfície côncava que pode ser parcialmente circular no perfil. Os blocos podem compreender um ou mais dentes ou cristas parcialmente circulares. Preferencialmente, uma pluralidade de dentes ou cristas é fornecida em localizações longitudinalmente separadas ao longo do bloco.

[0048] Os dentes ou cristas podem ser moldados para fornecer um engate direcional. Isso significa que a força de engate em uma direção é maior que a força de engate em uma direção oposta. Preferencialmente, os dentes ou cristas são formados a diferentes alturas e os dentes ou cristas dispostos no ou ao redor do centro longitudinal do bloco podem ser mais altos que os dentes ou cristas dispostos mais afastados do centro longitudinal do bloco.

[0049] O mecanismo de acionamento pode compreender uma superfície de contato para contatar uma superfície externa da mangueira flexível. Em uma modalidade, a superfície de contato é substancialmente lisa. Isso contrasta com as disposições dos cabeçotes de injetor da técnica anterior para a tubulação em espiral que incluem dentes duros ou blocos prendedores de aço dispostos para engatar a superfície externa da tubulação em espiral. O mecanismo de acionamento compreende pelo menos uma correia que pode ser acionada por rodas. A superfície de contato pode ser uma correia. Alternativamente, a superfície de contato pode ser a superfície de uma roda.

[0050] Preferencialmente, o módulo de alimentação pode aplicar uma força para empurrar ou uma força para puxar equivalente a um peso maior que 100 kg. Preferencialmente, o módulo de alimentação pode aplicar uma força para empurrar ou uma força para puxar equivalente a um peso maior que 300 kg.

[0051] Os módulos de alimentação podem compreender uma pluralidade de unidades de alimentação. Cada unidade de alimentação pode compreender um mecanismo de acionamento, que pode compreender pelo menos uma corrente e pode compreender adicionalmente um ou mais blocos acionados por corrente.

[0052] Preferencialmente, o aparelho compreende uma câmara localizada entre o dispositivo de controle de pressão e uma admissão para o acoplamento a um sistema de conduto de fluido. A câmara fornece preferencialmente acesso à mangueira flexível abaixo do dispositivo de controle de pressão.

[0053] Preferencialmente, o aparelho compreende adicionalmente uma válvula que pode ser um preventor de estouros. O aparelho compreende preferencialmente um dispositivo de corte configurado para cortar, cisalhar ou dividir a mangueira flexível. O dispositivo de corte pode ser incorporado como parte de uma válvula que pode ser um preventor de estouros de vedação e cisalhamento.

[0054] O aparelho pode compreender um mecanismo de aperto que pode ser disposto para reter uma porção da mangueira flexível no aparelho.

[0055] O dispositivo de controle de pressão pode compreender uma ou mais vedações elastoméricas ou elementos de obstrução que podem ser elementos de extração. O dispositivo de controle de pressão pode ser atuado hidraulicamente. Alternativa ou adicionalmente, o dispositivo de controle de pressão pode ser atuado mecanicamente. Preferencialmente, o dispositivo de controle de pressão compreende pelo menos duas vedações elastoméricas dispostas de modo que a segunda vedação elastomérica funcione como um apoio para uma primeira vedação elastomérica.

[0056] É também fornecido um sistema modular para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto, sendo que o sistema modular compreende:

[0057] um módulo de controle de pressão configurado para ser acoplado a uma abertura de um sistema de conduto de fluido;

[0058] um primeiro módulo de alimentação para transmitir uma força para empurrar e/ou puxar em uma mangueira flexível para introduzir a mesma através do módulo de controle de pressão e para dentro ou para fora do sistema de conduto de fluido;

[0059] um segundo módulo de alimentação para transmitir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível para introduzir a mesma através do módulo de controle de pressão e para dentro ou para fora do sistema de conduto de fluido.

[0060] O primeiro e o segundo módulos de alimentação podem ser substancialmente idênticos e/ou podem ser intercambiáveis no sistema para transmitir separadamente uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível. Isso fornece redundância no sistema modular. Alternativa ou adicionalmente, o primeiro e o segundo módulos de alimentação podem ser selecionados para se diferirem em uma ou mais das seguintes características: força para empurrar e/ou puxar máxima; tamanho; peso; pegada; diâmetro da mangueira flexível que pode ser acomodado; mecanismo de engate para uma mangueira flexível. Consequentemente, o sistema modular pode fornecer diferentes módulos de alimentação que podem ser selecionados para o uso no sistema dependendo da aplicação. As considerações incluirão: o diâmetro externo da mangueira flexível a ser empregada; a profundidade a qual a mangueira flexível será posicionada; características de resistência à tensão e/ou radial da mangueira flexível; robustez da parede externa da mangueira; características do sistema de conduto de fluido, incluindo diâmetro, taxa de fluxo e pressão de fluxo.

[0061] Preferencialmente, o primeiro e o segundo módulos de alimentação são configurados para serem usados em conjunto para transmitir uma força para empurrar e/ou puxar em uma mangueira flexível. Assim, o primeiro e o segundo módulos de alimentação podem ser usados em série para transmitir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível. Tal configuração tem diversas vantagens adicionais. Primeiro, a força para empurrar e/ou puxar máxima na mangueira flexível pode ser aumentada para as aplicações nas quais isso é necessário ou desejável. Isso pode, por exemplo, permitir uma profundidade aumentada do posicionamento; o uso em sistemas de fluido de pressão mais alta; permitir maior integridade de vedação dos elementos no módulo de controle de pressão; e/ou posicionamento de mangueiras flexíveis (e/ou bocais) de diferentes tipos que têm uma resistência maior para o posicionamento no sistema de conduto de fluido. Isso pode ser alcançado sem aumentar a pressão radial dos mecanismos de engate nos módulos de alimentação além de uma válvula aceitável, conforme a força pode ser distribuída ao longo de um comprimento maior da mangueira. Isso impede danos à parede externa da mangueira flexível que podem resultar de outra maneira de uma exigência para transmitir uma força radial maior na mangueira em que uma força para empurrar e/ou puxar aumentada é exigida.

[0062] Alternativamente, o primeiro e o segundo módulos de alimentação podem ser usados para transmitir a mesma magnitude da força para empurrar e/ou puxar em uma mangueira flexível para uma força radial/de engate menor na mangueira. Isso pode facilitar o uso de tipos de mangueira alternativos, incluindo aqueles com paredes externas menos robustas ou resistência à compressão radial reduzida. Isso pode permitir o uso de mangueiras flexíveis com flexibilidade ainda maior.

[0063] Os benefícios descritos acima podem ser obtidos seletivamente pela operação do sistema com o primeiro e o segundo módulos de alimentação em série quando a aplicação torna isso necessário ou desejável. Entretanto, para aquelas aplicações que exigem somente um único módulo de alimentação, um módulo pode ser usado em isolamento. Isso reduz o tamanho, peso e pegada totais do sistema. Ademais, as mangueiras flexíveis podem ser submetidas ao desgaste a partir da ação de engate do mecanismo de acionamento e é, portanto, desejável usar somente as forças para empurrar e puxar necessárias para a operação para evitar o desgaste adicional na mangueira.

[0064] Um ou mais dentre os módulos de alimentação podem ser portáteis e podem compreender uma armação ou chassi montado nas rodas ou roletes. Um ou mais dos módulos de alimentação podem compreender uma pluralidade de unidades de alimentação. Cada unidade de alimentação pode compreender um mecanismo de acionamento, que pode compreender pelo menos uma corrente e pode compreender adicionalmente um ou mais blocos acionados por corrente. Os um ou mais blocos de correia podem compreender um ou mais dentes configurados para engatar a uma mangueira flexível. Preferencialmente, os blocos de corrente são configurados para engatar à superfície externa da mangueira flexível formando-se uma endentação na superfície externa, que pode ser formada a uma profundidade de cerca de 1 mm. Preferencialmente, as endentações são formadas a uma profundidade de menos que 1 mm. Essa modalidade permite o engate à mangueira flexível suficiente para injetar ou retrair a mangueira, mas não penetra a mangueira.

[0065] É também fornecido um método para limpar um conduto de fluido de água produzida em uma instalação de produção de hidrocarboneto, sendo que o método compreende:

[0066] introduzir uma mangueira flexível em um sistema de conduto de fluido através de um dispositivo de controle de pressão;

[0067] mover uma primeira extremidade da mangueira flexível em um conduto de água produzida a ser limpo enquanto a água produzida flui no conduto;

[0068] limpar pelo menos uma substância do conduto bombeando- se um fluido de limpeza em um furo da mangueira flexível e expulsando-se o fluido de limpeza da mangueira flexível para o conduto através de pelo menos uma saída na mangueira flexível; e

[0069] carregar a pelo menos uma substância na água produzida para uma saída de conduto.

[0070] É também fornecido um método para limpar um riser marinho em uma instalação de produção de hidrocarboneto, sendo que o método compreende:

[0071] introduzir uma mangueira flexível em um sistema de conduto de fluido através de um dispositivo de controle de pressão;

[0072] mover uma primeira extremidade da mangueira flexível em um riser marinho a ser limpo enquanto o fluido flui no riser marinho;

[0073] limpar pelo menos uma substância do riser marinho bombeando-se um fluido de limpeza em um furo da mangueira flexível e expulsando-se o fluido de limpeza da mangueira flexível para o riser marinho através de pelo menos uma saída na mangueira flexível; e

[0074] carregar a pelo menos uma substância no fluido para uma saída de riser marinho.

[0075] A invenção tem aplicação particular à indústria marítima e, portanto, a instalação de produção de hidrocarboneto pode ser uma instalação marítima.

[0076] É também fornecido um dispositivo de bocal para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto, sendo que o dispositivo de bocal compreende uma entrada para o acoplamento ao furo de uma mangueira, um corpo principal e pelo menos uma porção de extensão de bocal em comunicação de fluido com o furo da mangueira e compreende uma saída para o fluido que passa através o bocal.

[0077] A porção de extensão de bocal pode ser configurada para alocar a saída em uma posição radial fora da dimensão radial da mangueira e/ou corpo principal do bocal. Preferencialmente, as porções de extensão de bocal são móveis de uma primeira posição retraída para uma segunda estendida.

[0078] Preferencialmente, a porção de extensão de bocal estende- se a um ângulo para o eixo geométrico longitudinal do bocal. Preferencialmente, o dispositivo compreende uma pluralidade de porções de extensão de bocal.

[0079] Preferencialmente, o bocal é configurado para ser acoplado de modo removível à mangueira.

Breve Descrição dos Desenhos

[0080] Serão agora descritas, a título de exemplo, várias modalidades da invenção em referência aos desenhos, nos quais:

[0081] a Figura 1 é uma vista esquemática de um aparelho em concordância com uma modalidade da invenção acoplada a um sistema de conduto;

[0082] as Figuras 2A a 2C são vistas esquemáticas de blocos usados com o aparelho da Figura 1, com vistas da extremidade, planas e laterais respectivamente;

[0083] as Figuras 3A a 3C são respectivamente vistas isométricas, laterais e secionais de uma montagem de controle de pressão em concordância com uma modalidade preferencial da invenção;

[0084] a Figura 4 é uma vista esquemática de um aparelho que compreende a montagem das Figuras 3A a 3C e módulos de alimentação em concordância com uma modalidade preferencial da invenção;

[0085] a Figura 5 é uma vista lateral de um bocal de acordo com uma modalidade da invenção;

[0086] a Figura 6 é uma vista lateral de um bocal de acordo com uma modalidade alternativa da invenção;

[0087] a Figura 7 é uma vista lateral de um bocal de acordo com uma modalidade alternativa adicional da invenção;

[0088] a Figura 8A é uma vista em perspectiva de um bocal com porções de extensão de bocal, de acordo com uma modalidade alternativa da invenção;

[0089] as Figuras 8B e 8C são vistas esquemáticas que mostram o bocal da Figura 8A em uso.

Descrição Detalhada

[0090] Referindo-se em primeiro lugar à Figura 1, é mostrado esquematicamente um aparelho de limpeza, em geral representado em 10, acoplado a um sistema de conduto de fluido 12. O sistema de conduto de fluido 12 nesse caso compreende uma linha de fluxo de água produzida 13 em uma instalação de produção de hidrocarboneto.

[0091] O aparelho 10 compreende um módulo de alimentação 14 e uma montagem de controle de pressão, em geral mostrada em 15, que compreende uma disposição de válvula 16, um extrator 36 e um alojamento 34. O aparelho 10 define um furo interno (não mostrado), para receber uma mangueira flexível 18. A mangueira flexível 18 é disposta a partir de um carretel de armazenamento de mangueira 22 na qual a mesma é enrolada e pode ser diversas dezenas ou, de fato, muitas centenas de metros de comprimento. Uma extremidade proximal 24 da mangueira 18 é conectada a uma bomba de injeção de diesel 26, que bombeia fluido de limpeza de um tanque 28.

[0092] A mangueira flexível 18 é selecionada para ter flexibilidade suficiente para permitir que a mesma passe através de uma faixa ampla de sistema de conduto. No entanto, a mangueira deve ser também robusta o suficiente para suportar forças sofridas em uso normal e ter uma classificação de pressão suficiente para uso em um sistema de injeção de alta pressão, que pode, por exemplo, operar entre 69.000 KPa (ou 10 kpsi) e 138.000 KPa (ou 20 kpsi). A mangueira 18 deve ter também resistência a esmagamento suficiente para permitir que a mesma seja passada através de um extrator 36. A mangueira flexível é nessa modalidade uma mangueira compósita que compreende um núcleo interno plástico formado de poliamida cercado por diversas camadas de fio de aço trançado. Uma camada plástica externa de poliamida cerca as camadas de fio trançado. As camadas trançadas funcionam para fornecer resistência a esmagamento contra as forças sofridas pelo extrator e/ou o módulo de alimentação e o núcleo plástico interno em conjunto com as camadas trançadas fornece à mangueira capacidade de pressão alta. A camada plástica externa fornece à mangueira a lisura exigida para mitigar as forças sofridas conforme a mangueira é passada pelo conduto de fluido. Um exemplo de uma mangueira adequada é a mangueira de pressão ultra-alta 2240N-16V30 comercializada pela Hydrasun Ltd. Essa mangueira tem um diâmetro externo de 37 mm, um diâmetro interno de 25 mm e um raio de dobra mínimo de 300 mm, que é uma boa combinação de manuseio de pressão, volume de fluxo, rigidez e flexibilidade e resistência a esmagamento para as aplicações visadas. Deve-se perceber que outras mangueiras flexíveis podem ser usadas dentro do escopo da invenção.

[0093] O aparelho 10 compreende um acoplamento 20 para conectar o aparelho a uma admissão do sistema de conduto de fluido 12. Nesse caso, a admissão é definida por uma ramificação lateral 30 à linha de fluxo de água produzida principal 13. A ramificação lateral 30 está localizada em um ângulo agudo em relação a uma seção reta da linha de fluxo 13, embora outras modalidades possam ter admissões em localizações diferentes na linha de fluxo e com orientações diferentes. Uma válvula de isolamento 32 está localizada na admissão da ramificação lateral 30, para manter a pressão de fluido dentro do sistema de conduto 12. O aparelho 10 acopla-se ao sistema de conduto de fluido acima na válvula de isolamento.

[0094] A ramificação lateral é apenas um exemplo de uma entrada adequada a um sistema de conduto de fluido 12. Convenientemente, a ramificação lateral pode ser encaixada ao sistema de conduto de fluido durante um período de desligamento. Tais períodos de desligamento ocorrem em intervalos (por exemplo, para propósitos de manutenção convencional) e a ramificação lateral ou outro tipo de entrada pode ser encaixado ao sistema de conduto durante esse período. A válvula de isolamento 32 será fechada antes de o fluxo ser reintroduzido à linha de fluxo de água produzida 13.

[0095] A disposição de válvula 16 compreende um preventor de estouros (não mostrado) que fornece um mecanismo de segurança adicional. O preventor de estouros 16 é um preventor de estouros por cisalhamento e vedação, que tem a capacidade de cortar ou de outro modo romper uma linha de fluxo de limpeza introduzida ao sistema de conduto de fluido 12 por meio do aparelho. Essa modalidade também compreende uma câmara 34 que funciona como um lubrificante, fornecendo uma câmara de acesso para acoplar dispositivos tais como bocais à extremidade distal da mangueira, conforme será descrito abaixo.

[0096] Opcionalmente, um desviador (não mostrado) pode ser fornecido para criar uma saída de fluido para o fluido no anel entre a linha de fluxo introduzida e a superfície interna da ramificação lateral ao sistema de conduto de fluido.

[0097] O extrator 36 compreende elementos de obstrução interna que definem uma porção do furo interno através do aparelho 10. Os elementos de obstrução são formados de um material elastomérico, disposto para fornecer uma vedação de fluido com a superfície externa de uma linha de fluxo que passa através do aparelho. Os elementos de obstrução são operáveis para serem atuados contra a superfície externa da linha de fluxo e, nesse caso, são atuados por introdução de pressão hidráulica em uma câmara fora dos elementos de obstrução. Em outras modalidades, os elementos de obstrução podem ser atuados mecanicamente. O extrator 36 permite que uma linha de fluxo tal como uma mangueira flexível 18 passe através do aparelho enquanto mantém a pressão no sistema de conduto por baixo do extrator.

[0098] O módulo de alimentação 14 compreende um mecanismo de acionamento 38 para empurrar e puxar a mangueira 18 para dentro e para fora do sistema de conduto de fluido através do aparelho de controle de pressão. O mecanismo de acionamento 38 compreende uma disposição de blocos 40 disposta em correntes 42 acionadas por dentes de engrenagem 44. Os blocos 40 são mostrados nas Figuras 2A a 2C e compreende um corpo 142 instalado em um transportador 144, que, por sua vez, é instalado na corrente 42 em uso. O corpo 142 tem uma superfície superior côncava 146 que tem um perfil de corte transversal que descreve uma parte de um círculo. Aberturas 147 são fornecidas na superfície 146 e nas paredes laterais do transportador 144.

[0099] Dentes de engate são fornecidos na forma de cristas 148a, 148b (juntamente com 148) que são elevadas da superfície 146 e separadas na direção longitudinal L do bloco (e a mangueira flexível). As cristas 148 estendem-se através do corpo de um lado ao outro. As cristas 148 são configuradas para entrar em contato e engatar a mangueira flexível para permitir que a mesma seja empurrada para dentro ou puxada para fora do conduto de fluido. Cada crista tem um perfil que é direcional; uma borda 150a da crista 146 estende-se perpendicularmente a partir da superfície 146 e uma borda 150b é ligeiramente angulada em relação à perpendicular. A borda 150a tende a engatar ou agarrar a carcaça externa da mangueira flexível para fornecer uma força de impulsão na mangueira durante a disposição.

[00100] Os blocos de corrente 40 são moldados e dimensionados para engate à superfície externa da mangueira flexível por formação de uma endentação na superfície externa a uma profundidade de 1 mm ou menos. Esse engate suficiente à mangueira flexível para injetar ou retrair é, mas não penetra a parede externa da mangueira.

[00101] Nessa modalidade, cinco cristas 148 são fornecidas em cada bloco (embora se deva perceber que menos ou mais podem ser fornecidas em outras modalidades). As cristas externas 148a são formadas a uma primeira altura acima da superfície 146 e as três cristas internas 148b são formadas a uma segunda altura maior acima da superfície 146. Essa configuração faz com que o bloco 40 engate-se à mangueira de modo mais seguro na área central do bloco, de modo que a maior parte da força seja acionada através da área de contato central.

[00102] O módulo de alimentação 14 deve ser capaz de empurrar a mangueira contra a resistência da pressão de fluido no sistema de conduto de fluido, contato de atrito entre a mangueira e a superfície interna do sistema de conduto, assim como a resistência apresentada pelo dispositivo de controle de pressão. O módulo de alimentação 14 deve ser adicionalmente capaz de remover a mangueira do sistema de conduto de fluido contra o peso do comprimento da mangueira que foi disposta. Nessa modalidade, o módulo de alimentação 14 é capaz de aplicar uma força para empurrar e/ou puxar equivalente a cerca de 250 kg de peso. Os módulos de alimentação com outras capacidades de empurrar/puxar podem ser usados em outras modalidades, embora a energia dos módulos de alimentação tenda a aumentar o tamanho e o peso do equipamento e, portanto, um ajuste apropriado entre energia e tamanho é necessário.

[00103] O módulo de alimentação 14 é também equipado para executar "testes de empuxo" durante a disposição da mangueira 18. Em intervalos regulares durante a disposição do comprimento da mangueira 18, o bombeamento de fluido através da mangueira 18 é interrompido. O módulo de alimentação 14 puxa de volta a mangueira invertendo a direção do mecanismo de acionamento e mede a força necessária para retirar a mangueira um comprimento curto do sistema de conduto 12. Se a força exigida exceder um limite predefinido (que se aproxima da força de empuxo máxima pelo módulo de alimentação) então um aviso pode ser fornecido a um operador para indicar que a mangueira está aproximando-se de seu comprimento de disposição máximo e/ou que há uma possibilidade de que a mangueira fique presa.

[00104] A montagem do aparelho é conforme segue. A mangueira 18 é inserida no módulo de alimentação 14 e alimentada através do extrator 36 antes de os elementos de obstrução dentro do extrator serem atuados. Quando a extremidade distal 46 da mangueira passou através do equipamento de controle de pressão, um bocal apropriado 48 pode ser encaixado à extremidade 46 na câmara de acesso 34. Os bocais adequados incluem bocais giratórios tais como aqueles comercializados sob a marca comercial BJV pela StoneAge, Inc. de Colorado, Estados Unidos. Nessa modalidade o bocal é adequado para aplicações em mais de 69.000 KPa (ou 10.000 psi) e pode lidar com taxas de fluxo de até 546 litros (120 galões) por minuto. O bocal 48 é configurável para ajustar e direcionar seus jatos de acordo com as condições de operação e aplicação. A velocidade de rotação do bocal é também configurável. As configurações de bocal típicas usadas nas operações de limpeza não podem ser passadas através do extrator. O bocal pode, portanto, passar através do furo definido pela câmara 34, acoplamento 20 e válvula de isolamento 32. O bocal 48 pode ser, portanto, fixado à mangueira 18 por baixo do preventor de estouros 16 e do extrator 36 e pode ser subsequentemente removido na câmara 34 antes de o aparelho 10 ser fixado ao sistema de conduto 12. Com o bocal 48 na câmara 34, o extrator é atuado para obstrução ao redor da mangueira 18.

[00105] Com a mangueira 18 alimentada a través e vedada pelo extrator 36, o aparelho 10 é acoplado ao sistema de conduto de fluido pelo acoplamento 20. A válvula de isolamento 32 é aberta para expor a mangueira e o furo definido pelas partes inferiores do aparelho 10 à pressão do conduto. É um recurso importante dos aspectos da invenção que o aparelho permita que a mangueira seja introduzida no sistema de tubulação enquanto a água produzida está fluindo. A mangueira 18 é então disposta por injeção da mangueira através do extrator 36 e ainda no sistema de conduto de fluido 12. O fluido de limpeza, tal como água, é bombeado em alta pressão (por exemplo, na faixa de 69.000 KPa a 138.000 KPa (ou 10 kpsi a 20 kpsi)) através do furo interno da mangueira 18 (e, portanto, através do aparelho 10) para dentro da mangueira e para fora através do bocal 48.

[00106] A força de injeção física fornecida pelo fluido de alta pressão que sai do bocal em velocidade alta remove as camadas 50 de incrustação, detritos e matéria acumulada a partir da superfície interna da linha de fluxo 13, de modo que o mesmo entre na corrente de fluxo principal 52 no conduto. Os detritos são transportados na corrente de fluxo 52 e para fora da saída de conduto de fluido (não mostrado). Se necessário, um sistema de filtração (que pode ser um coador de fluido simples) pode ser usado para capturar detritos do fluido de fluxo de saída. O fluido pode ser armazenado em um tanque, tratado, reinjetado ou descartado. O fluxo de fluido no conduto cria uma força de arraste na mangueira flexível 18 e no bocal 48 e auxilia na disposição da mangueira no sistema de conduto. A força de injeção pode ter um componente voltado para trás, em cujo caso, a mesma pode também auxiliar na disposição da mangueira flexível. A força de arraste e/ou força de injeção (onde estiver presente) fornece ou mantém um grau de tensão na mangueira flexível suficiente para impedir o travamento da mangueira durante a disposição.

[00107] Será agora descrita uma modalidade preferencial da invenção, em referência às Figuras 3A a 3C e 4. As Figuras 3A a 3C são respectivamente vistas isométricas, laterais e secionais de uma montagem de controle de pressão, em geral mostrada em 100. A montagem de controle de pressão 100 compreende uma pluralidade de alojamentos cilíndricos conectados para formar uma estrutura substancialmente cilíndrica que tem uma admissão 108 em uma primeira extremidade 110 e um acoplamento 112 em uma segunda extremidade 114. Um furo de passagem contínuo é definido através da montagem 100. O acoplamento 112 é configurado para fixação a um sistema de conduto de fluido e a admissão 108 é configurada para receber uma mangueira flexível de um módulo de alimentação (conforme será descrito abaixo). A montagem 100 compreende uma submontagem de válvula 102 na primeira extremidade 110; uma submontagem de obstrução 106 em uma segunda extremidade 114; e uma submontagem de prendedor ou cortador 104 disposta entre a submontagem de válvula 102 e a submontagem de obstrução 106. Os alojamentos das respectivas sub modalidades são roscados juntos. Armações de mancal são fornecidas no exterior da montagem 100 e compreendem anéis de suporte circulares 118 que se estendem radialmente a partir do alojamento e repousam em recessos de mancal (não mostrados). Os anéis de suporte 118 são giráveis nos recessos de mancal para permitir o rosqueamento e desrosqueamento dos alojamentos e acessar os componentes internos.

[00108] A submontagem de válvula 102 compreende uma válvula de esfera atuada hidraulicamente 120 que fecha um furo de passagem de válvula 122 para vedação contra a pressão de fluido no alojamento. As linhas hidráulicas 124 são conectadas ao equipamento de controle hidráulico (não mostrado). A função da válvula de esfera 120 é fornecer uma vedação de fluido completa no caso de uma perda de controle de pressão na montagem 100 e conduto de fluido.

[00109] A submontagem de prendedor e cortador 104 compreende uma unidade de cortador 126 que é atuada hidraulicamente pela linha 128 para romper a mangueira flexível no caso de um evento de controle de poço. Nessa modalidade, a unidade de cortador 126 é um cortador giratório para manter um diâmetro externo pequeno da montagem, embora em outras modalidades uma disposição de cortador de êmbolo de cisalhamento radial possa ser usada. Abaixo da unidade de cortador 126 (na direção de disposição da mangueira da esquerda para a direita na orientação das Figuras 3 e 4) está uma unidade de prendedor 130 que é atuável por linhas hidráulicas 132 para agarrar uma mangueira flexível que passa através do furo de passagem. Em uso, a unidade de prendedor 130 é atuada antes de simultaneamente à unidade de cortador para impedir que a mangueira flexível cortada e seu bocal sejam perdidos no conduto de fluido. Uma porção proximal da mangueira flexível pode ser retirada da montagem 100 para permitir que a válvula de esfera 120 feche e vede a montagem.

[00110] A submontagem de obstrução 106 fornece controle de pressão durante operação normal do equipamento. A montagem de obstrução 106 compreende o primeiro e o segundo elementos de extração 134a, 134b (juntamente com 134), que são atuados hidraulicamente por linhas 136 para vedação contra uma mangueira flexível que passa através do furo. Os elementos de extração são atuados juntos para fornecer uma vedação completamente apoiada contra pressão no conduto de fluido.

[00111] Na extremidade inferior 112 da montagem 100, disposta entre o acoplamento 114 e os elementos de extração 134, está a câmara 138. A câmara 138 em diâmetro interno e comprimento suficientes para acomodar uma montagem de bocal, que será tipicamente encaixada à extremidade distal da mangueira flexível após ter passado através dos elementos de extração 134. A montagem de bocal será acomodada na câmara 138 permitindo que o acoplamento seja fixado ao sistema de conduto de fluido.

[00112] A Figura 4 é uma representação esquemática de um aparelho 200 de acordo com uma modalidade da invenção, que incorpora a montagem de controle de pressão 100 das Figuras 3A a 3C; uma mangueira flexível 218; e um sistema modular 210 para alimentar a mangueira flexível através da montagem de controle de pressão 100. A mangueira é disposta a partir de um carretel de armazenamento 220, que inclui um mecanismo de retração para enrolar qualquer folga na mangueira. O sistema modular 210 compreende um primeiro e um segundo módulos de alimentação 212a, 212b (juntamente com 212), cada um dos quais é disposto para conferir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível 218. Cada módulo de alimentação 212 é uma unidade portátil, com os componentes operáveis do módulo instalados em uma armação com rodas (não mostrada). Nessa modalidade, o primeiro e o segundo módulos de alimentação 212a, 212b podem ser usados seletivamente em série para aumentar a força máxima para empurrar e/ou empurrar na mangueira flexível para aplicações em que isso é necessário ou desejável. Tais aplicações incluem elevadores marinhos, que podem exigir uma profundidade de disposição de cerca de 200 m e podem estar em pressão da ordem de 1.500 KPa (15 bar). Sob essas condições, as forças na mangueira flexível a partir dos fluidos no conduto excedem o peso da mangueira flexível (referido como condições de “tubo leve”) e os módulos de alimentação precisam superar as forças que tentem a empurrar a mangueira flexível para fora do conduto.

[00113] Operar um par de módulos de alimentação 212 em série permite a profundidade aumentada de disposição; o uso em sistemas de fluido de alta pressão; e integridade maior de vedação dos elementos no módulo de controle de pressão (por extração de pressão mais alta). A força máxima para empurrar e/ou puxar aumentada permite a disposição de mangueiras flexíveis (e/ou bocais) de diferentes tipos que têm uma resistência maior à disposição no sistema de conduto de fluido. Alternativamente, o primeiro e o segundo módulos de alimentação podem ser usados para conferir a mesma magnitude de força para empurrar e/ou puxar em uma mangueira flexível para uma força de engate/radial inferior na mangueira, o que pode facilitar o uso de tipos de mangueira com flexibilidade ainda maior, mas com paredes externas menos robustas ou resistência compressiva radial reduzida.

[00114] É uma vantagem desse aspecto da invenção que os benefícios descritos acima possam ser obtidos seletivamente por operação do sistema com o primeiro e o segundo módulos de alimentação em série quando a aplicação torna-a necessária ou desejável. No entanto, para essas aplicações que apenas exigem um único módulo de alimentação, um módulo pode ser usado em isolamento. Isso reduz o tamanho, peso e pegadas gerais do sistema. Além disso, as mangueiras flexíveis são tipicamente desgastadas pela ação de engate do mecanismo de acionamento por uso repetido e é, portanto, desejável, usar apenas as forças para empurrar e puxar necessárias para a operação para evitar o desgaste em excesso na mangueira.

[00115] A portabilidade dos módulos de alimentação 212 permite que os mesmos sejam movidos ao redor do sítio de conduto de fluido site se não for exigido para uma dada operação e rapidamente trazido ao sítio se múltiplas unidades forem exigidas.

[00116] Na modalidade da Figura 4, cada módulo de alimentação 212 tem uma única unidade de alimentador, que compreende um mecanismo de acionamento conforme descrito em referência às Figuras 1 e 2. Um ou mais dos módulos de alimentação podem compreender uma pluralidade de unidades de alimentação e, em uma modalidade preferencial, cada módulo de alimentação compreende um par de unidades de alimentação que podem ser operadas seletivamente. Tal modalidade tem flexibilidade particular e pode ser personalizada para fornecer uma força para empurrar e puxar adequada para uma operação particular.

[00117] Diversos tipos diferentes de bocal podem ser usados com diferentes modalidades da presente invenção e exemplos são mostrados nas Figuras 5 a 8. A Figura 5 é uma vista lateral de um bocal 48 (idêntico ao bocal mostrado na Figura 1) acoplado a uma mangueira flexível 18. O bocal compreende um corpo de bocal 54 com um perfil chanfrado. Saídas espaçadas de modo circunferencial 56 no bocal são direcionada de modo substancialmente radial do eixo geométrico longitudinal do bocal e da mangueira, com componentes diretos e inversos pequenos à direção dos jatos 57.

[00118] A Figura 6 mostra um bocal alternativo 58. O bocal é fixado à mangueira flexível 18 e compreende uma porção de corpo fixa 60 e uma porção direta 62. A porção de corpo direta 62 compreende diversas saídas 64 que criam jatos de fluido 66 com componentes radiais. Adicionalmente, um jato direto 67 é fornecido. A porção direta 62 do bocal, 58 é configurada para girar enquanto o fluido é bombeado através do bocal 58. Isso ajuda a aumentar a cobertura dos jatos durante a operação de limpeza.

[00119] A Figura 7 mostra um bocal alternativo adicional 68 fixado a uma mangueira 18. O bocal compreende uma porção de corpo fixa 70 e inclui um recesso anular 72 localizado no corpo. O recesso anular 72 é dotado de saídas espaçadas de modo circunferencial 74 que fornecem jatos voltados para trás 76. Uma saída direta 78 é também fornecida para direcionar uma proporção do fluxo em uma direção direta.

[00120] A invenção é aplicada a condutos com correntes de fluxo, em contraste com operações de limpeza convencionais que são usadas em condutos de fluido abertos e secos. O fluido fluente tende a dispersar a força dos jatos de fluido de limpeza expelido do bocal. Isso pode impactar na eficácia da operação de limpeza, particularmente, em correntes de fluxo rápido. Esse problema pode ser mitigado por aumento da pressão de fluido do fluido de limpeza de modo que os jatos penetrem através da corrente de fluxo para impactar na incrustação ou detritos na superfície interna do conduto. Alternativamente, o problema pode ser tratado simplesmente usando-se uma mangueira flexível e/ou bocal de diâmetro maior de modo que as saídas do bocal estejam localizadas mais próximas à superfície interior do conduto. No entanto, essa abordagem podem não ser práticas em todas as circunstâncias. Por exemplo, a capacidade de pressão pode ser limitada. Além disso, no sistema representado na Figura 1, o bocal precisa passar através de uma ramificação lateral que tem um diâmetro menor que o conduto de fluido principal. As modalidades da invenção tratam esse problema fornecendo um bocal radialmente expansível. As Figuras 8A a 8C mostram uma configuração de bocal alternativa adicional que pode ser usada em algumas modalidades da invenção. Esse bocal, mostrado em geral em 80, tem uma dimensão radial aumentada e pode, portanto, posicionar as saídas do bocal mais próximas à superfície interna de um conduto de furo grande.

[00121] O bocal 80 compreende um corpo principal 82 e porções de extensão de bocal 84 localizadas no corpo. As porções de extensão de bocal 84 compreendem furos internos que estão em comunicação fluida com um furo principal da mangueira 18 e as saídas 86. As porções de extensão de bocal 84 estendem-se radialmente do eixo geométrico longitudinal da mangueira e do corpo principal 82 do bocal. Nessa modalidade, as porções de extensão de bocal são formadas de um material flexível e pode, portanto, se dobradas ou flexionadas.

[00122] A Figura 8B mostra o bocal 78 na posição em um furo estreito 87, que pode ser, por exemplo, o furo interno definido pelo aparelho 10 embaixo do extrator ou pode ser um furo definido por uma parte do próprio sistema de conduto de fluido 12. As porções de extensão de bocal 84 são flexionadas de modo que se encontrem substancialmente paralelas ao eixo geométrico longitudinal e contra o corpo principal do bocal. Nota-se que no desenho as proporções de extensão de bocal voltam-se para trás, embora em outras configurações, seja igualmente possível que as porções de extensão de bocal flexionem-se para frente de modo que se expandam além da extremidade distal do bocal. Nessa configuração flexionada ou retraída, o bocal pode passar através de porções ou restrições de furo estreito do sistema de conduto de fluido.

[00123] A Figura 8C mostra o bocal em um conduto de furo grande 89, que pode ser a linha de fluxo de água produzida 13 no sistema mostrado na Figura 1. As porções de extensão de bocal 84 estão em uma posição radialmente expandida que posicionam as saídas de fluido 86 definidas nas extremidades das porções de extensão de bocal radialmente mais próximas à superfície interna do conduto. A disposição das porções de extensão de bocal de uma posição retraída a uma expandida pode ser facilitada pela pressão de fluido do fluido de limpeza que é bombeado através da mangueira e bocal.

[00124] Embora a modalidade descrita acima inclua porções de extensão de bocal formadas do material flexível, outras modalidades podem incluir porções de extensão de bocal que são rígidas. Em tais modalidades, as porções de extensão de bocal podem, por exemplo, incluir uma articulação ou pivô que permite que as mesmas sejam movidas de uma posição retraída a uma estendida.

[00125] Com o uso de um bocal com uma porção radial expansível, pode-se também eficazmente manter as saídas de bocal em posição contra a camada acumulada que é limpa no conduto de fluido. Conforme as camadas de material são removidas da superfície interna, as porções de extensão de bocal são ainda dispostas radialmente para manter o contado com a superfície interna.

[00126] Na modalidade descrita acima, três porções de extensão de bocal são fornecidas espaçadas de modo circunferencial no corpo. No entanto, deve-se entender que qualquer número de porções de extensão de bocal pode estar localizado no corpo.

[00127] A invenção fornece um método para limpar um conduto de fluido em uma instalação de produção de hidrocarboneto. O método compreende introduzir uma mangueira flexível em um sistema de conduto de fluido através de um dispositivo de controle de pressão e passando a mangueira flexível em um conduto a ser limpo enquanto uma corrente de fluido flui no conduto. Pelo menos uma substância é limpa do conduto bombeando-se um fluido de limpeza em um furo da mangueira flexível e expelindo-se o fluido de limpeza da mangueira flexível para o conduto através de pelo menos uma saída na mangueira flexível. A substância é transportada, a pelo menos um substância na corrente de fluido a uma saída de conduto.

[00128] As aplicações da invenção incluem a limpeza de condutos de fluido produzido (incluindo caixão d água ao mar), elevadores marinhos (incluindo elevadores de produção), drenos fechados, sistemas de troca de calor e trabalho de tubo de processo (incluindo do elevador ao separador ou entre uma pilha de chama e uma bomba de exportação), enquanto o fluido está fluindo nos condutos. A invenção pode ser empregada contra a direção de fluxo ou com a direção de fluxo. A invenção tem aplicação através da faixa de tamanhos de conduto de fluido, taxas de fluxo de fluido e pressões. A invenção pode ser usada como um método de limpeza primário ou como uma ferramenta complementar aos métodos de limpeza tal como pigagem.

[00129] Várias modificações podem ser feitas às modalidades descritas acima dentro do escopo da invenção. Por exemplo, embora o aparelho seja mostrado em uma configuração linear nos desenhos, a flexibilidade da mangueira permite orientações alternativas do aparelho. Por exemplo, os componentes do sistema podem ser inclinados entre si para reduzir a pegada do aparelho. Por exemplo, uma conexão angulada pode ser fornecida entre o extrator e a câmara, com um trajeto de guia adequado para a mangueira flexível. Em outra modalidade, o mecanismo de acionamento de uma unidade de alimentação compreende superfícies de contato em correias acionadas por roda. As correias fornecem uma superfície de contato lisa que tem um grau de conformidade. Essa superfície entra em contato com a superfície externa da mangueira, com rotação das rodas que acionam as correias para empurrar ou puxar a mangueira através do aparelho e para dentro ou fora do sistema de conduto. A invenção estende-se a combinações de recursos outros que aqueles expressamente reivindicados no presente documento.

[00130] A presente invenção fornece um método e aparelho aprimorados para limpar o interior de sistemas de conduto de fluido que tem aplicação em uma faixa ampla de sistemas de conduto de fluido usados na indústria de produção e exploração de hidrocarboneto.

Claims (30)

1. Método para limpar um conduto de fluido (13) em uma instalação de produção de hidrocarboneto enquanto uma corrente de fluido produzida a partir de um furo de poço flui no conduto de fluido (13) a ser limpo, o método sendo caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer uma mangueira flexível (18, 218), a mangueira flexível (18, 218) tendo um diâmetro interno na faixa de 5 mm a 60 mm e um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 100 vezes o diâmetro interno da mangueira flexível (18, 218); fornecer um módulo alimentador (14, 212) para a mangueira flexível (18, 218), o módulo alimentador (14, 212) sendo configurado para engatar uma parede externa da mangueira flexível (18, 218) e transmitir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível (18, 218); introduzir a mangueira flexível (18, 218) no conduto de fluido (13) a ser limpo através de um dispositivo de controle de pressão (36, 134); mover uma primeira extremidade da mangueira flexível (18, 218) em um conduto (13) a ser limpo enquanto uma corrente de fluido produzida a partir do furo de poço flui no conduto de fluido (13) a ser limpo; limpar pelo menos uma substância (50) do conduto de fluido (13) a ser limpo bombeando-se um fluido de limpeza em um furo da mangueira flexível (18, 218) enquanto uma corrente de fluido produzida a partir do furo de poço flui no conduto de fluido (13) a ser limpo e expulsando-se o fluido de limpeza da mangueira flexível (18, 218) para o conduto de fluido (13), carregando dita corrente de fluido produzida a partir do furo de poço através de pelo menos uma saída (56, 64, 74, 78, 86) na mangueira flexível (18, 218); e carregar a pelo menos uma substância (50) na corrente de fluido produzida a partir do furo de poço para uma saída de conduto do conduto de fluido (13) a ser limpo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende deslocar forçadamente a pelo menos uma substância (50) a partir do conduto de fluido (13), jateando-se o fluido de limpeza da mangueira flexível (18, 218).

3. Método, de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende engatar uma parede externa da mangueira flexível (18, 218) endentando-se a parede da mangueira flexível (18, 218).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende posicionar a mangueira flexível (18, 218) no conduto de fluido (13) pelo menos em parte com o uso da força de arrasto transmitida pela corrente de fluido.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende bombear o fluido durante o posicionamento da mangueira flexível (18, 218) e posicionar a mangueira flexível (18, 218) pelo menos em parte com o uso de uma força de jateamento de fluido expelida da mangueira flexível (18, 218).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende retrair a mangueira flexível (18, 218) do conduto de fluido (13) enquanto a corrente de fluido flui no conduto de fluido (13).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende passar uma extremidade distal (46) da mangueira flexível (18, 218) através do dispositivo de controle de pressão e fixar subsequentemente um bocal (48, 58, 68, 80) à mangueira flexível (18, 218).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que compreende expandir uma porção de extensão de bocal (84) de uma primeira posição retraída para uma segunda posição expandida.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o conduto de fluido (13) a ser limpo compreende: um conduto de fluido produzido; um elevador marinho; um dreno fechado; um sistema de troca de calor; ou trabalho de tubo de processo.

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a corrente de fluido produzida a partir de um furo de poço compreende ou toma forma de uma mistura de fluido produzido que compreende ao menos um de: hidrocarbonetos líquidos ou gasosos; água produzida; sólidos dissolvidos ou suspensos; sólidos produzidos, como areia ou lodo; e aditivos que podem ter sido usados durante atividades de exploração e produção.

11. Aparelho (10, 200) para limpar um conduto de fluido (13) em uma instalação de produção de hidrocarboneto, o aparelho (10, 200) sendo caracterizado pelo fato de que compreende: uma mangueira flexível (18, 218) que compreende um furo e pelo menos uma saída (56, 64, 74, 78, 86), a mangueira flexível (18, 218) tendo um diâmetro interno na faixa de 5 mm a 60 mm e um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 100 vezes o diâmetro interno da mangueira flexível (18, 218); um dispositivo de controle de pressão (36, 134); um acoplamento (20, 112) para uma admissão de um sistema de conduto de fluido (12); pelo menos um módulo de alimentação (14, 212) para engatar a mangueira flexível (18, 218) e transmitir uma força para empurrar e/ou puxar na mangueira flexível (18, 218) para introduzir a mesma através do dispositivo de controle de pressão (36, 134) e para dentro ou para fora do sistema de conduto de fluido (12); e uma bomba (26) configurada para bombear um fluido de limpeza para o furo da mangueira flexível (18, 218) e expelir o fluido de limpeza do conduto de fluido (13) através da pelo menos uma saída (56, 64, 74, 78, 86) na mangueira flexível (18, 218).

12. Aparelho (10, 200), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a mangueira flexível (18, 218) é uma mangueira compósita que compreende pelo menos uma camada de plástico e pelo menos uma camada de metal.

13. Aparelho (10, 200), de acordo com as reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a mangueira flexível (18, 218) tem um diâmetro interno de 20 mm a 60 mm.

14. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11, 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a mangueira flexível (18, 218) tem um raio mínimo de curvatura elástica de menos que 40 vezes o diâmetro interno da mangueira flexível (18, 218).

15. Aparelho (10, 200), de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a mangueira flexível (18, 218) tem um raio de curvatura elástica de 12 vezes o diâmetro interno da mangueira flexível (18, 218).

16. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende um bocal (48, 58, 68) configurado para produzir um jato de fluido para trás que fornece uma força propulsora na mangueira flexível (18, 218).

17. Aparelho (10, 200), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o módulo de alimentação (14, 212) compreende um mecanismo de acionamento (38), em que o mecanismo de acionamento (38) é configurado para engatar à superfície externa da mangueira flexível (18, 218) formando-se endentações na superfície externa da mangueira flexível (18, 218).

18. Aparelho (10, 200), de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que as endentações são formadas a uma profundidade de menos que 1 mm.

19. Aparelho (10, 200), de acordo as reivindicações 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de acionamento (38) compreende pelo menos uma corrente (42) e um ou mais blocos de corrente (40).

20. Aparelho (10, 200), de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que os blocos de corrente (40) compreendem uma superfície côncava (146) que tem perfil parcialmente circular.

21. Aparelho (10, 200), de acordo com as reivindicações 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que os blocos de corrente (40) compreendem dentes ou cristas (148), e ao menos um dentre: os dentes ou cristas (148) são moldados para fornecer um engate direcional à mangueira flexível (18, 218); os dentes ou cristas (148) são formados a diferentes alturas; dentes ou cristas (148) dispostos no centro longitudinal do bloco (40) ou ao redor do mesmo são mais altos que os dentes ou cristas (148) dispostos mais afastados do centro longitudinal do bloco (40).

22. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 21, caracterizado pelo fato de que o módulo de alimentação (14, 212) pode aplicar uma força para empurrar ou uma força para puxar equivalente a um peso maior que 100 kg.

23. Aparelho (10, 200), de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que o módulo de alimentação (14, 212) pode aplicar uma força para empurrar ou uma força para puxar equivalente a um peso maior que 300 kg.

24. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 23, caracterizado pelo fato de que o módulo de alimentação (14, 212) compreende uma pluralidade de unidades de alimentação, sendo que cada unidade de alimentação compreende um mecanismo de acionamento (38).

25. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 24, caracterizado pelo fato de que compreende uma câmara (34, 138) localizada entre o dispositivo de controle de pressão (36, 134) e uma admissão para o acoplamento a um sistema de conduto de fluido (12), e a câmara (34, 138) fornece acesso à mangueira flexível (18, 218) em uma localização abaixo do dispositivo de controle de pressão (36, 134).

26. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 25, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente ao menos um preventor de estouros (16).

27. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 26, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de corte (16, 126) configurado para cortar, cisalhar ou dividir a mangueira flexível (18, 218).

28. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 27, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um mecanismo de aperto (130) disposto para reter uma porção da mangueira flexível (18, 218) no aparelho (10, 200).

29. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 28, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de controle de pressão (36, 134) compreende um ou mais elementos de extração (134).

30. Aparelho (10, 200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 29, caracterizado pelo fato de que o conduto de fluido (13) compreende: um conduto de fluido produzido; um elevador marinho; um dreno fechado; um sistema de troca de calor; ou trabalho de tubo de processo.

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