BR112013032863B1

BR112013032863B1 - Sistema de distribuição de fase múltipla, trocador de calor submarino e um método de controle de temperatura para hidrocarbonetos

Info

Publication number: BR112013032863B1
Application number: BR112013032863-0A
Authority: BR
Inventors: Baard Kaasa; Bernt Henning Rusten; Knut Arild Marak; Arne Olav Fredheim
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2020-12-15
Also published as: BR112013032863A2; US9636606B2; GB2510710B; NO20140111A1; WO2013004276A1; CA2840508C; AU2011372733A1; BR112013032863A8; CA2840508A1; US20140318737A1; AU2011372733B2; GB201400890D0; GB2510710A; NO343024B1

Abstract

sistema de distribuição de fase múltipla, trocador de calor submarino e um método de controle de temperatura para hidrocarbonetos. a invenção diz respeito a um sistema de distribuição de fase múltipla, a trocador de calor submarino fornecido com um tal sistema de distribuição de fase múltipla, o uso de um tal sistema de distribuição de fase múltipla e um método de controle de temperatura para hidrocarbonetos. a invenção fornece um controle melhorado em misturas de fase múltipla que compreendem hidrocarbonetos e melhoras no controle de processos de troca de calor.

Description

Campo da invenção

[0001] A invenção diz respeito a um sistema de distribuição de fase múltipla. A invenção ainda diz respeito a um trocador de calor submarino fornecido com um tal sistema de distribuição de fase múltipla, o uso de um tal sistema de distribuição de fase múltipla e um método de controle de temperatura para hidrocarbonetos.

Fundamentos

[0002] A temperatura de um hidrocarboneto produzido contendo uma corrente em nível submarino em geral, é quente e, normalmente pode variar em temperaturas na faixa de 30 a 150° C nas pressões prevalecentes. Dependendo da temperatura, pressão e dos componentes do hidrocarboneto produzido, o hidrocarboneto produzido é usualmente obtido como uma mistura de gases e líquido. A mistura pode compreender fases líquidas múltiplas, tipicamente, pelo menos uma fase de hidrocarboneto e pelo menos uma fase aquosa. A fim de processar ou transportar uma tal corrente líquida de hidrocarboneto quente, pode ser necessário regular a temperatura da corrente, tipicamente pelo esfriamento da corrente a uma faixa de temperatura específica de 0 a 60° C.

[0003] Um tipo conhecido de esfriadores submarinos consiste de feixes de tubos de aço em que a corrente de processo quente flui. Água do mar a aproximadamente 4° C flui livremente através da parte externa dos tubos, esfriando diretamente a corrente de processo dissipando-se o calor através das paredes dos tubos de aço para a água do mar circundante. A quantidade de esfriamento depende fortemente da corrente marinha, como a transferência de calor é aumentada múltiplas vezes se houver uma corrente marinha forte. Desta maneira, a temperatura de saída da corrente de processo é dada por variáveis incontroláveis.

[0004] Os líquidos de hidrocarboneto podem desenvolver deposições de cera e de hidrato quando esfriados abaixo de certas temperaturas. Uma formação de deposições de cera e/ou hidrato dentro dos tubos ou equipamento de processo reduzirá a capacidade das ditas partes e, no pior caso, leva ao bloqueio que interrompe as produções e é tanto consumidor de tempo quanto caro para se remover. Em consequência, o esfriamento não controlado de líquidos de hidrocarboneto em nível submarino é indesejável, quando a temperatura de saída de tais esfriadores pode resultar em condições de processo indesejáveis, tais como temperaturas abaixo da temperatura de formação de cera ou hidrato no líquido.

[0005] O WO 2008/147219, (FMC Kongsberg Sub sea), descreve uma unidade de esfriamento submarina tendo uma entrada para líquido quente e uma saída para líquido esfriado, a unidade de esfriamento que compreende diversos tubos espiralados expostos à água do mar e meios para a geração de um fluxo de água do mar passado pelas espirais, onde os meios para a geração de fluxo de água do mar compreendem um propelente e um atuador pivotal e em que o esfriador está incluído em um duto.

[0006] O WO 2010/002272, (Aker Sub sea AS), diz respeito a um trocador de calor de convecção submarino para esfriar ou aquecer um líquido contendo hidrocarboneto em ambiente submarino. O trocador de calor compreende uma seção de convecção com um tubo carregador de líquido adaptado para a transferência de calor entre o líquido de hidrocarboneto carregado em um lado da perde de tubos e a água circundante no lado oposto da parede de tubos. A seção de convecção está incluída por um invólucro com uma entrada de água do mar e uma saída de água do mar e o trocador de calor é fornecido para controlar o fluxo da água do mar circundante da entrada de água do mar para a saída de água do mar. Sumário e objetivo da invenção

[0007] É um objetivo da invenção fornecer um controle melhorado de misturas de fase múltipla, em particular para mistura de gás/líquido. Mais em particular, é um objetivo da invenção fornecer um sistema de distribuição de fase múltipla melhorado para o uso em um trocador de calor submarino. É um outro objetivo da invenção fornecer um controle melhorado em misturas de fase múltipla que compreendem hidrocarbonetos. Mais em particular, é o objetivo fornecer meios para controlar os processos de troca de calor de uma maneira melhor do que possível com os trocadores de calor existentes.

[0008] A invenção fornece um sistema de distribuição de fase múltipla para uma mistura de gás/líquido, que compreende pelo menos uma câmara de distribuição fornecida com uma superfície de distribuição para a propagação do líquido, pelo menos uma entrada, disposta para fornecer uma mistura gás/líquido contendo hidrocarboneto à superfície de distribuição, um espaço de coleta pelo menos parcialmente definido pela superfície de distribuição, para coletar gás separado da mistura de gás/líquido e elementos de saída múltiplos disposta na superfície de distribuição para transportar gás a partir do espaço de coleta e líquido da superfície de distribuição além do sistema de distribuição de fase múltipla.

[0009] O sistema de distribuição de fase múltipla permite um fornecimento mais controlado da mistura de fase múltipla para unidades de processamento subsequentes, por exemplo, um trocador de calor. O sistema permite controlar o fluxo de gás e uma ou mais fases líquidas fornecendo, fornecendo uma razão mais estável de fases líquidas e gás em uma faixa predeterminada.

[0010] A separação da fase de líquido e de gás e o fornecimento subsequente de, por exemplo, hidrocarboneto gasoso e líquido, às saídas permitem um processo subsequente mais controlado, por exemplo, um processo de troca de calor em canais trocadores de calor que podem estar conectados às saídas em uma unidade trocadora de calor subsequente. Desta maneira, a capacidade do trocador de calor é usada otimamente, em contraste com uma situação em que a mistura de gás/líquido é levada diretamente nos canais de troca de calor. Isto torna mais fácil controlar a temperatura da corrente de processo de saída e controla melhor a possível formação de hidratos ou cera que podem entupir os canais trocadores de calor, tipicamente em tubos com um fluxo relativamente baixo que pode ocorrer quando a corrente é desigualmente distribuída nos canais do trocador de calor.

[0011] A câmara de distribuição pode ter qualquer forma adequada e é construída para suportar as pressões de mar profundo. As formas preferidas para câmaras de distribuição construídas para o uso em mar profundo são câmaras tubulares e na forma de domo, preferivelmente feitas de aço soldado. A superfície de distribuição pode ser uma parede ou plataforma de uma câmara de distribuição.

[0012] A entrada pode ser, por exemplo, um tubo de um cano deixado a partir de uma fonte de hidrocarboneto líquido. A câmara de distribuição pode ter entradas múltiplas que podem ser conectadas às mesmas fontes de hidrocarboneto ou diferentes. Opcionalmente, a câmara de distribuição também pode ser fornecida com uma ou mais entradas auxiliares que pode, por exemplo, ser usadas para limpar líquidos ou fornecer produtos químicos adicionais ao hidrocarboneto que pode ser misturado com os hidrocarbonetos, por exemplo, produtos químicos para evitar ou reverter a formação de entupimentos de hidratos ou cera nos canais trocadores de calor. O sistema de distribuição de fase múltipla também melhora a distribuição de tais aditivos nos canais de trocador de calor.

[0013] Os elementos de saída estão dispostos para a conexão a canais trocadores de calor múltiplos que podem ser conectados aos elementos de saída. Em uma forma de realização preferida, os elementos de saída também podem ser construídos a partir de extremidades distais dos canais trocadores de calor. Isto é preferido se o número de elementos de saída corresponder ao número de canais trocadores de calor, mas também é possível ter saídas múltiplas conectadas a um canal trocador de calor simples ou canais trocadores de calor múltiplos conectados a um elemento de saída simples. Os elementos de saída podem estar dispostos em vários padrões na superfície de distribuição. Os elementos de saída podem ser todos similares mas também podem diferir, dependendo da distribuição desejada, do líquido nos canais de trocador de calor.

[0014] Preferivelmente, os elementos de saída projetam-se da superfície de distribuição na direção do espaço de coleta. Tendo os elementos de saída projetado- se da superfície de distribuição permite-se que tanto o líquido quanto o gás entrem nos elementos de saída de maneira simultânea, dependendo do nível de líquido.

[0015] Isto é preferido se o elemento de saída tiver uma forma essencialmente tubular. A extremidade aberta de uma forma tubular é particularmente adequada como uma entrada para o gás e/ou líquido e pode ser facilmente adaptada usando- se ferramentas padrão. Preferivelmente, os elementos de saída são projetados para transportar tanto gás quanto líquido simultaneamente.

[0016] Preferivelmente, o elemento de saída compreende pelo menos uma abertura de fluxo, em que a abertura de fluxo é disposta para fornecer uma área de fluxo de gás para transportar gás a partir do espaço de coleta e uma área de fluxo de líquido para o transporte de líquido a partir da superfície de distribuição. A área de fluxo disponível para a fase líquida e fase gasosa variará de acordo com a taxa de fluxo que entra e com a fração líquida. A área de fluxo para gás e líquido fora da câmara de distribuição é auto-regulante. Dentro de uma faixa de nível de líquido predeterminada, o perfil de área de fluxo compensa um aumento no nível de fluxo permitindo o acesso do líquido a uma área de fluxo maior, ajudando a ajustar o nível de fluxo dentro de uma faixa predeterminada de níveis de líquido enquanto controla- se a razão e gás e líquido que entra no elemento de saída. As aberturas de gás e líquido que podem ter formas diferentes adequadas para realizar isto e também podem definir sub áreas de uma abertura simples. As aberturas podem ter formas similares, mas também formas diferentes podem ser combinadas. Os elementos de saída podem ser fornecidos com aberturas de fluxo múltiplo simples. A abertura de fluxo pode ser, por exemplo, uma abertura ou aberturas múltiplas criadas na parede e/ou na extremidade distal de um tubo. Idealmente, a abertura de fluxo está disposta para permitir que as fases líquidas entrem no elemento de saída a ser guiado ao longo da parede de um canal de saída, visto que a fase gasosa é levada uma porção central do canal de saída. Isto permite um bom controle da taxa de fluxo de gás e fluxo de líquido através de cada elemento de saída.

[0017] Isto é vantajoso se, pelo menos uma abertura de fluxo estiver disposta para fornecer um perfil de área de fluxo, em que a área de fluxo de líquido aumenta como uma função do nível de líquido crescente na superfície de distribuição. O perfil de área de fluxo é imposto pela configuração e forma de uma abertura ou aberturas de fluxo e sua orientação e posição vertical com respeito à superfície de distribuição. Desta maneira, o fluxo de líquido através da saída é auto-controlada pelo nível horizontal de líquido na superfície de distribuição. Como isto pode ser realizado sem partes móveis, a chance de ter defeitos é relativamente baixa. Tipicamente, uma vez que todas as aberturas forem cobertas com líquido, a área de fluxo de líquido disponível não pode aumentar mais, visto que se o nível de líquido cair abaixo dos níveis cobertos pela abertura de fluxo, não deve haver área de fluxo de líquido disponível e todos de uma abertura de fluxo devem estar disponíveis como uma área de fluxo de gás. Preferivelmente, a área de fluxo total disponível para gás e líquido combinados é constante, implicando que a área de fluxo de líquido aumenta no gasto da área de fluxo de gás e vice versa. Os elementos de saída diferentes podem ter perfis de área de fluxo diferentes.

[0018] Preferivelmente, pelo menos parte do perfil de área de fluxo, a área de fluxo de líquido aumenta como uma função não linear do nível de líquido crescente na superfície de distribuição. Uma função não linear permite um controle dinâmico mais preciso da taxa de fluxo em resposta à mudança de níveis de líquido, sem a necessidade de partes móveis. A função não linear pode, por exemplo, compreender uma função exponencial que pode compreender curvas convexas e/ou côncavas, bem como áreas planas e inclinadas e aumenta em etapas.

[0019] Mais preferivelmente, pelo menos parte do perfil de área de fluxo, a área de fluxo de líquido aumenta em uma taxa maior do que o aumento no nível de líquido na superfície de distribuição. Desta maneira, um nível de líquido elevado leva a uma taxa de fluxo de líquido aumentada, que ajuda a manter o nível de líquido na superfície de distribuição entre os níveis predeterminados.

[0020] Isto é vantajoso se a abertura de líquido compreender pelo menos uma forma de V. A abertura em forma de V preferivelmente com a área de fluxo mais estreita mais próxima à superfície de distribuição, permite controle fácil dos níveis de líquido. A forma de V pode ter pernas retas, mas também pode ter pernas curvadas para um controle ainda mais refinado dos níveis de líquido. O elemento de saída pode ser fornecido com uma abertura na forma de V simples ou aberturas na forma de V múltiplas. Para o elemento de saída tubular, pode ser particularmente atrativo ter dois elementos na forma de V opostos, que são relativamente fáceis de se cortar de uma extremidade do tubo.

[0021] Em uma outra forma de realização preferida, a abertura de líquido compreende pelo menos um furo essencialmente circular ou elipsoidal. A área de fluxo é facilmente definida pelo diâmetro do furo. Preferivelmente, furos múltiplos de diâmetro idêntico ou diferentes são usados para definir um padrão de furos líquidos.

[0022] Ainda em uma outra forma de realização preferida, a abertura de líquido compreende pelo menos uma fenda. As fendas são relativamente fáceis de fabricar. As fendas podem ser direcionadas perpendiculares à superfície de distribuição, sob um ângulo com a superfície de distribuição ou essencialmente paralela à superfície de distribuição. As fendas retas são preferidas, quando estes são mais fáceis de fabricar em, por exemplo, uma extremidade distal de um tubo.

[0023] É vantajoso se o elemento de saída compreender aberturas líquidas múltiplas dispostas em um padrão. Os padrões tornam fácil fornecer uma área de fluxo desejada vs. perfil de nível líquido.

[0024] Preferivelmente, o sistema de distribuição de fase múltipla de acordo com a invenção tem uma câmara de distribuição fornecida com pelo menos um elemento defletor disposto para evitar o derramamento direto da mistura de gás/líquido da entrada para as saídas. Isto permite um controle melhorado em um fluxo conduzido aos canais de trocador de calor através das saídas.

[0025] A invenção também fornece um trocador de calor submarino que compreende um sistema de distribuição de fase múltipla de acordo com a invenção, em que os elementos de saída do sistema de distribuição de fase múltipla são conectados aos elementos de trocador de calor. Este fornece um trocador de calor com as vantagens descritas neste.

[0026] O sistema de distribuição de fase múltipla pode ser integrado com o trocador de calor submarino ou outro aparelho pelo processamento das misturas de fase múltipla, ou podem ser fornecidos como uma unidade modular. Os elementos de saída do sistema de distribuição de fase múltipla podem ser verdadeiramente as extremidades distais dos canais de trocador de calor. Em uma convecção do trocador de calor, é preferido se o sistema de distribuição de fase múltipla é posicionado acima dos canais de trocador de calor.

[0027] A invenção ainda fornece um método de controle de temperatura para hidrocarbonetos, que compreende as etapas de fornecer uma fração líquida de hidrocarbonetos, fornecendo uma fração gasosa de hidrocarbonetos, fornecendo um canal de trocador de calor tubular e transferir a fração líquida e a fração gasosa no canal de trocador de calor, em que a fração líquida é mais transportada através do canal junto da parede do canal e a fração gasosa é mais transportada através de uma porção central além da parede do canal. Preferivelmente, este método é realizado usando um sistema de distribuição de fase múltipla de acordo com a invenção.

Breve descrição dos desenhos

[0028] A invenção agora ainda será elucidado pelas seguintes formas de realização não restritivas.

[0029] A Figura 1 mostra trocador de calor submarino de acordo com a invenção.

[0030] As Figuras 2a-2c mostram os exemplos dos sistemas de distribuição de fase múltipla de acordo com a invenção.

[0031] As Figuras 3a-3d mostram os exemplos dos elementos de saída da fase múltipla de acordo com a invenção.

[0032] A Figura 4 mostra os exemplos do perfil das áreas de fluxo dos elementos de saída da fase múltipla de acordo com a invenção.

[0033] Descrição detalhada da invenção

[0034] A Figura 1 mostra uma visão secional cruzada de uma primeira forma de realização de um trocador de calor 1 de acordo com a presente invenção. O trocador de calor 1 compreende um tubo de comunicação de distribuição da fase múltipla 10 e uma convecção da seção do trocador de calor 20.

[0035] Os dois tubos de comunicação de distribuição de fase 10 compreende uma casca de invólucro fornecida com uma entrada 11, através da qual a mistura quente dos hidrocarbonetos líquidos e gasosos é fornecido. Opcionalmente, o invólucro pode ser fornecido com uma ou mais saídas adicionais 12, através das quais as correntes adicionais dos hidrocarbonetos ou aditivos, tais como agentes anti-hidratos ou agentes anti-formação de cera podem ser introduzidos na mistura de hidrocarboneto produzida. A fração líquida 13 dos hidrocarbonetos é coletada e disseminada na superfície da plataforma de distribuição 14, considerando a fração gasosa é contida no espaço de coleção 15 acima da plataforma de distribuição 14. Os tubos de saída múltiplos 16 projetam-se da plataforma 14, na qual são projetados para transportar o gás e líquido 13 frações juntas aos tubos de trocador de calor 17. Nos tubos de trocador de calor, tanto as frações gasosas quanto líquidas são esfriadas, usualmente causando pelo menos parte do gás para condensar em um líquido. O esfriamento pode ser feito diretamente para direcionar a água do mar passada pelo exterior dos tubos trocadores de calor 17, ou pelo esfriamento indireto usando um sistema de transferência com um meio de esfriamento intermediário. O esquema dos tubos 17 dentro da seção de convecção 20 pode ser combinado de uma maneira helicoidal como mostrado na Figura 1, tal como em uma disposição enrolada em espiral helicoidal, em que a ampla área da transferência de calor pode ser capaz dentro de um volume menor. A mistura de hidrocarboneto esfriada é então transportada além dos tubos trocadores de calor 17 através de um canal de saída comum 18.

[0036] Os tipos diferentes de tubo de comunicação de distribuição das fases múltiplas podem ser usados no trocador de calor. Os exemplos dos tubos de comunicação de distribuição adequada são observados nas Figuras 2a-2c. Os detalhes de vários tipos dos tubos de saída 16 são observados nos exemplos dados nas Figuras 3a-3d.

[0037] As Figuras 2a-2c mostram os exemplos do sistema de distribuição de fases múltiplas de acordo com a invenção.

[0038] A Figura 2a mostra uma forma de realização de dois tubos de comunicação de distribuição de fase 21, diferindo a partir do tubo de comunicação na fig. 1, em que a entrada 22 é inclinada na abertura de saída da entrada 22 é almejado em direção da parede da casca de invólucro 23. A casca de invólucro 23 atua como uma placa defletora, que permite por uma separação melhorada de fração de gás e líquida. A fração líquida 24 é coletada na superfície inferior 25, considerando a fase gasosa combinada no espaço coletor 26 acima da superfície inferior 25. A superfície inferior 25 é fornecida com elementos de saída múltiplos 27, que transportam o líquido e gás aos tubos trocadores de calor (como mostrado na fig. 1) de uma maneira controlada. Os detalhes dos exemplos dos elementos da saída 27 que podem ser usadas mostradas nas Figuras 3a-d. Para claridade, apenas três elementos de saída 27 são mostrados, mas muitos mais elementos de saída podem estar presentes. Tipicamente, um elemento de saída simples 27 é conectado em um tubo trocador de calor simples. Os elementos de saída 27 podem estar dispostos em vários padrões na superfície inferior 25.

[0039] A Figura 2b mostra outra forma de realização alternativa de dois tubos de comunicação de distribuição de fase 31, em que a entrada 32 é apontada na direção da placa defletora inclinada 38 disposta na casca de invólucro 33. A placa defletora inclinada 38 é posicionada como uma blindagem e diverge da corrente da mistura de líquido/gás para as laterais do invólucro 33 e evita o derramamento direto da mistura líquido/gás a partir da entrada 32 nos elementos de saída 37. A fração líquida 34 é coletada na superfície inferior 35, considerando as montagens de fase gasosa no espaço coletor 36 acima da superfície inferior 35. A superfície inferior 35 é fornecida com elementos de saída múltiplos 37 similares a fig. 2a.

[0040] A Figura 2c mostra outra forma de realização alternativa de dois tubos de comunicação de distribuição de fase 41, em que a entrada 42, localizada em um local da casca de invólucro 43 e é apontada em direção a uma placa defletora 48 disposta neste. A placa defletora 48 é posicionada como uma blindagem e evita direcionar a entrada da mistura de líquido/gás a partir da entrada 42 nos elementos de saída 47. A fração líquida 44 é coletada na superfície inferior 45, considerando as montagens de fase gasosa no espaço coletor 46 acima da superfície inferior 45. A superfície inferior 45 é fornecida com os elementos de saída múltiplos 47 similares a fig. 2a e fig. 2b.

[0041] As Figuras 3a-3d mostram exemplos dos elementos de saída de fase múltipla de acordo com a invenção.

[0042] A Figura 3a mostra um elemento de saída tubular 50 disposto em uma superfície inferior 51. O elemento de saída 50 compreende uma abertura de fenda essencialmente na forma de V 52, que permite a fração líquida 53 para entrar o tubo 54 como uma película junto da parede tubular 54, considerando a fração gasosa entra o tubo 54 a partir da parte superior e é transportada através do centro 55 do tubo. A forma V permite a própria regulação do nível do líquido 53, garantindo que a abertura da entrada acessível no tubo torna-se maior quando o nível líquido 53 eleva-se, deste modo permitindo pelo fluxo líquido maior no tubo 54 que conduz à área do trocador de calor. A forma V pode desviar a partir da forma mostrada neste. O tubo 54 pode ter diversas aberturas em forma de V 53, a forma V atual pode ter ângulos diferentes a e os locais de V pode ser reto ou curvado.

[0043] A Figura 3b mostra uma forma de realização alternativa do elemento de saída tubular 60 disposto em uma superfície inferior 61. O elemento de saída 60 compreende diversas aberturas formadas de outra maneira circulares ou elipsoidais 62, em que as aberturas 62 tem um aumento da área de abertura próxima à superfície inferior 61 nas posições além da superfície 61. Neste exemplo, as aberturas foram dispostas de uma maneira linear, mas as aberturas podem estar dispostas de acordo com vários padrões. A área de abertura total disponível pelo fluxo através do líquido 63 aumenta de uma maneira não linear a partir do local inferior em direção ao final da abertura do tubo 64. Com o aumento dos níveis líquidos, a área do tubo e disponível pelo fluxo através do gás 65 presente acima do líquido 63 permanece essencialmente o mesmo. O aumento da área de abertura total permite a própria regulação do nível do líquido 63, garantindo a área da entrada disponível no tubo torna-se maior quando o nível líquido 63 eleva-se, deste modo permitindo pelo fluxo maior no tubo 66 que leva à área trocadora de calor. As aberturas permitem a fração líquida 63 para entrar o tubo 66 como uma película junto da parede de tubo 66, considerando a fração gasosa entre o tubo a partir da parte superior 64 e é mais transportada através do centro 67 do tubo.

[0044] A Figura 3c mostra uma forma de realização alternativa do elemento de saída tubular 70 disposto em uma superfície inferior 71. O elemento de saída 70 compreende diversas aberturas formadas de maneira circular ou elipsoidal 72, com essencialmente o mesmo tamanho. Tendo aberturas do mesmo tamanho tornando possível facilitar a fabricação do tubo e usando a mesma ferramenta, tal como uma broca. A densidade das aberturas aumenta a partir da lateral inferior 71 em direção a abertura da parte superior 73 do tubo 74, que corresponde com um aumento essencialmente linear da área de abertura disponível total pelo líquido quando o nível da fração líquida 75 eleva-se, pelo menos pela parte da faixa dos níveis líquidos. Entretanto, também é relativamente fácil de fabricar a área de abertura não linear vs. perfil de nível líquido usando um padrão de furos. Com o aumento dos níveis líquidos, a área do final da abertura do tubo 73 disponível pelo fluxo através do gás 76 presente acima do líquido 75 permanece essencialmente o mesmo. O aumento da área de abertura total permite a própria regulação do nível do líquido 75. As aberturas 72 permitem a fração líquida 75 para entrar no tubo 74 como uma película 77 junto da parede de tubo 74, considerando a fração gasosa entra no tubo a partir da parte superior 73 e é mais transportada através da seção do centro 78 do tubo.

[0045] A Figura 3d já mostra outra forma de realização alternativa do elemento de saída tubular 80 disposto em uma superfície inferior 81. O elemento de saída 80 compreende diversas fendas retas 82 cortadas a partir da parte superior 83 da parede do tubo 84 em direção da superfície inferior 81. As fendas são essencialmente perpendiculares à superfície 81 neste exemplo, mas também devem ser cortadas sob um ângulo. Pela variação da profundidade e densidade das fendas 82 de certa profundidade, um perfil da área de abertura vs. o nível do líquido 85 pode ser facilmente acompanhado como desejado, usando as ferramentas relativamente simples. Também, as fendas 82 são relativamente simples para limpar usando uma corrente de líquido ou ferramentas de limpeza tal como uma escova. Com aumento dos níveis líquidos, a área do final da abertura do tubo 83 disponível pelo fluxo através do gás 86 presente acima do líquido 85 permanece essencialmente o mesmo. O aumento da área de abertura total permite a própria regulação do nível do líquido 85. As fendas 82 permitem a fração líquida 85 para entrar o tubo 84 como uma película 87 junto da parede de tubo 84, considerando a fração gasosa entra no tubo a partir da parte superior 83 e é mais transportada através da seção do centro 88 do tubo 84.

[0046] A Figura 4 mostra exemplos dos perfis de área de fluxo dos elementos de saída de fase múltipla de acordo com a invenção. Os perfis são mostrados como a área de fluxo absorvido pelas fases líquidas como uma porcentagem da área de fluxo disponível total (AFA) pelas fases líquidas e gasosas combinadas, como uma função do nível das fases líquidas calculadas a partir da parte inferior da câmara de distribuição a partir da qual o elemento de saída de fase múltipla projeta-se, assumindo uma superfície de distribuição horizontal. O percentual no nível é arbitrariamente escolhido para cada perfil. Os perfis de fluxo mostrados aqui, bem como variações destes perfis de fluxo, podem ser atingidos por vários tipos de elementos de saída, por exemplo, pela modificação dos elementos de saída mostrados nas Figuras 3a-3d. Os perfis de fluxo são indicados para controlar a taxa de fluxo na entrada do líquido amortecendo-se as flutuações nos níveis de líquidos, deste modo permitindo controlar a razão do líquido/gás da produção, que pode ser alimentada por exemplo um trocador de calor. Os trocadores de calor fornecidos com uma entrada controlada de líquido e como trabalhará mais eficientemente.

[0047] O perfil de área de fluxo A mostra um perfil de área de fluxo aumentando gradualmente, que pode, por exemplo, ser atingido por um tubo de abertura vertical fornecido com as aberturas múltiplas do aumento do diâmetro verticalmente disposto. Isto resulta em um perfil que aumenta exponencialmente em etapas, fornecendo uma área de fluxo maior quando o nível líquido com respeito à área de distribuição aumenta.

[0048] O Perfil de área de fluxo B mostra um aumento exponencial do AFA em níveis de líquido relativamente baixos (< 30 %), desenvolvendo para um aumento linear em níveis intermediários (30 a 60 %), com um aumento lento a 100 % em uma parte passada da curva (> 60 %). O aumento exponencial do AFA na curva é vantajoso, como este permite a compensação rápida do nível de líquido pela drenagem do líquido crescentemente mais rápida em níveis de líquido aumentados, tornando mais fácil controlar os níveis de líquido entre limites predeterminados.

[0049] O perfil de área de fluxo C é algumas vezes similar ao perfil B, mostrando um aumento exponencial do AFA no início da curva, enquanto acima de 50 % a curva torna-se essencialmente linear até 100 %.

[0050] A área de fluxo D mostra um aumento linear relativamente lento do AFA, seguido por um aumento de curva agudo acima de 80 %. Para a parte do perfil de área de fluxo antes da curva em torno de 80 %, o aumento na área de fluxo e menor do que o aumento no nível de líquido, visto que para a parte do perfil de área de fluxo após a curva em torno de 80 %, o aumento na área do fluxo é maior do que o aumento no nível de líquido.

Claims

1. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor para uma mistura de gás/líquido, compreendendo hidrocarbonetos e um agente anti- hidrato, o sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor caracterizado pelo fato de que compreende: - pelo menos uma câmara de distribuição fornecida com uma superfície de distribuição para a propagação do líquido, - pelo menos uma entrada disposta para fornecer uma mistura gás/líquido contendo hidrocarboneto à superfície de distribuição, - um espaço de coleta pelo menos parcialmente definido pela superfície de distribuição, para coletar gás separado da mistura de gás/líquido, e - elementos de saída múltiplos dispostos na superfície de distribuição, e - canais trocadores de calor múltiplos, em que cada canal trocador de calor é conectado a ou forma um elemento de saída respectivo, em que cada elemento de saída é projetado para transportar gás a partir do espaço de coleta e líquido da superfície de distribuição para longe do sistema de distribuição de fase múltipla a um respectivo canal trocador de calor, e em que cada elemento de saída compreende pelo menos uma abertura de fluxo, em que a abertura de fluxo é disposta para fornecer uma área de fluxo de gás para transportar gás a partir do espaço de coleta e uma área de fluxo de líquido para o transporte de líquido a partir da superfície de distribuição, de modo que tanto o gás como o líquido são transportados através de cada elemento de saída a cada respectivo canal trocador de calor.

2. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os elementos de saída projetam-se da superfície de distribuição na direção do espaço de coleta.

3. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os elementos de saída são projetados para transportar para longe tanto gás quanto líquido simultaneamente.

4. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma abertura de fluxo está disposta para fornecer um perfil de área de fluxo, em que a área de fluxo de líquido aumenta como uma função do nível de líquido crescente na superfície de distribuição.

5. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que para pelo menos parte do perfil de área de fluxo, a área de fluxo de líquido aumenta como uma função não linear do nível de líquido crescente na superfície de distribuição.

6. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que para pelo menos parte do perfil de área de fluxo, a área de fluxo de líquido aumenta em uma taxa maior do que o aumento no nível de líquido na superfície de distribuição.

7. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte da pelo menos uma abertura de fluxo está na forma de V.

8. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma abertura de fluxo compreende pelo menos um furo essencialmente circular ou elipsoidal.

9. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma abertura de fluxo compreende pelo menos uma fenda.

10. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 9, caracterizado pelo fato de que o elemento de saída compreende aberturas de fluxo múltiplas dispostas em um padrão.

11. Sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a câmara de distribuição é fornecida com pelo menos um elemento defletor para reduzir a cinética do fluxo e disposto para evitar o derramamento direto da mistura de gás/líquido da entrada para as saídas.

12. Trocador de calor submarino, caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, em que os elementos de saída do sistema de distribuição de fase múltipla são conectados aos elementos de troca de calor.

13. Uso de um sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que é para a distribuição de uma mistura de fase múltipla que compreende hidrocarbonetos.

14. Método de controle de temperatura para misturas de fase múltipla que compreendem hidrocarbonetos, usando o sistema de distribuição de fase múltipla submarino e trocador de calor como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - fornecer uma fração líquida de hidrocarbonetos na câmara de distribuição, - fornecer uma fração gasosa de hidrocarbonetos na câmara de distribuição, e - - transferir a fração líquida e a fração gasosa nos respectivos canais trocadores de calor, em que a fração líquida é principalmente transportada através de cada canal ao longo de uma parede do canal e a fração gasosa é transportada principalmente através de uma porção central além da parede do canal.