BR112014003675B1

BR112014003675B1 - aparelho submarino e método para processar uma corrente do poço, e, módulo submarino recuperável

Info

Publication number: BR112014003675B1
Application number: BR112014003675-6A
Authority: BR
Inventors: Tom Grimseth; William Bakke; Tor Bj0Rge; Havard Torpe; Havard Eidsmoen; Birgitte Nordheim Tveter; Harald Underbakke; Lars Brenne
Original assignee: Statoil Petroleum As
Priority date: 2011-08-17
Filing date: 2012-08-06
Publication date: 2020-12-01
Also published as: AU2012297037B2; GB2493749B; BR112014003675A2; CA2845481C; GB2493749A; CA2845481A1; NO346316B1; NO20140312A1; US20140202704A1; WO2013023948A2; US9303498B2; AU2012297037A1; WO2013023948A3; GB201114166D0

Abstract

APARELHO SUBMARINO E MÉTODO PARA PROCESSAR UMA CORRENTE DO POÇO, E, MÓDULO SUBMARINO RECUPERÁVEL. É descrito um aparelho submarino para processar uma corrente do poço e um método de processar uma corrente do poço submarina. Em uma forma de realização, líquido e gás contidos na corrente do poço são separados. O gás separado é resfriado e o gás resfriado é combinado com o líquido separado para formar um gás úmido para um compressor. Um arranjo de resfriamento ativo pode ser usado em um exemplo para intensificar o efeito de resfriamento provido pelo resfriador. Vantajosamente, o aparelho pode ser arranjado compactamente, e pode ser provido em um módulo submarino recuperável.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a processamento submarino, em particular, mas não exclusivamente, ela refere-se a aparelho submarino para processar uma corrente do poço, um módulo submarino contendo um aparelho como esse, e a um método de processamento de uma corrente do poço em locais submarinos. Formas de realização particulares da invenção referem-se à compressão submarina de uma corrente do poço de hidrocarbonetos a fim de reforçar a produção de hidrocarbonetos.

[0002] Na produção de um poço, por exemplo, na indústria de produção de óleo e gás, pode ser necessário comprimir uma corrente do poço a fim de garantir níveis suficientes de produção do poço. Onde poços estão em locais submarinos e a grandes distâncias de outras instalações, pode ser desejável comprimir a corrente do poço em um local próximo da cabeça de poço para ajudar transportar fluidos da corrente do poço para uma instalação de superfície.

[0003] Para esse propósito, compressores podem ser instalados em locais submarinos para comprimir a corrente do poço, em particular a fase gás. Isto exige um certo pré-processamento da corrente do poço a fim de atender exigências operacionais do compressor. Compressores submarinos podem, por exemplo, ser sensíveis ao teor de líquido no gás, e podem falhar se este aumentar muito, apresentando risco para produção. Isto impõe restrições quanto a tipo de processamento necessário e de como tal equipamento tem que trabalhar.

[0004] Convencionalmente, o pré-processamento começa em uma extremidade bem a montante, com um resfriador de entrada passivo recebendo toda a corrente do poço bruta diretamente da cabeça do poço, resfriando a corrente do poço significativamente de uma temperatura típica de cerca de 75 graus Celsius para cerca de 20 graus Celsius. O resfriamento é necessário para compensar o aumento na temperatura que é causado subsequentemente por causa da compressão.

[0005] Depois do resfriamento, a corrente do poço é separada em uma fase gás e uma fase líquido. Tipicamente, o gás é comprimido e, em seguida, recombinado com a fase líquido e transportado para fora do poço. Alternativamente, um compressor de gás úmido pode ser usado, que é tolerante à presença de uma certa quantidade de líquido na fase gás. Neste caso, fases gás e líquido separadas podem ser misturadas em uma razão apropriada e então supridas ao compressor para transporte para fora do poço.

[0006] Existem vários inconvenientes associados com as soluções atuais. O equipamento usado é relativamente grande, e equipamento de separação de alto desempenho pode ser necessário a fim de atender as exigências do compressor e otimizar a produção. Além disso, números crescentes de campos de óleo e gás estão sendo desenvolvidos em áreas de águas profundas e em locais remotos. Isto apresenta significantes desafios logísticos. Surge, portanto, uma necessidade de simplificação e redução de custo, em particular uma necessidade de simplificar a instalação e manutenção.

[0007] Entretanto, a configuração existente de sistemas de pré-processamento com relação ao resfriamento da corrente do poço é considerada benéfica. Os resfriadores lidam com todo o fluxo da corrente do poço através de múltiplos tubos de resfriamento imersos na água do mar. A água do mar, tipicamente a uma temperatura entre cerca de 4 e 6 graus Celsius no leito oceânico, age como um meio de resfriamento para resfriar a corrente do poço. O fluxo de chegada é dividido nos tubos de resfriamento, ajudando garantir uma distribuição uniforme de líquido e gás. Com tanto líquido quanto gás presentes, um melhor efeito de resfriamento é conferido ao gás pelo líquido em virtude de o líquido ter uma maior capacidade térmica do que o gás. Isto é considerado um efeito particularmente importante para um melhor resfriamento. Tais resfriadores são convencionalmente considerados portanto uma parte bem funcional do sistema, a despeito, por exemplo, de serem relativamente grandes. Trabalhos de pesquisa até hoje têm geralmente focado em outras áreas, por exemplo, em melhorias reais no compressor e nas praticidades de misturar líquido e gás para formar um suprimento de gás do poço para o compressor.

[0008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho submarino para processar uma corrente do poço, o aparelho compreendendo: um separador arranjado para separar, pelo menos parcialmente, líquido e gás contidos na corrente do poço para produzir líquido e gás separados, um resfriador posicionado a jusante do dito separador e arranjado para resfriar o dito gás separado para produzir gás resfriado, e dispositivo de combinação posicionado a jusante do dito resfriador e arranjado para combinar o dito gás resfriado com o dito líquido separado para formar um gás úmido para um compressor.

[0009] A taxa de resfriamento do resfriador pode ser controlável. O resfriamento pode ser controlado para produzir uma temperatura desejada do gás resfriado e/ou do gás úmido.

[0010] O aparelho pode ter um arranjo de resfriamento ativo operável para circular um meio de resfriamento além de pelo menos uma parte do resfriador. O resfriador pode compreender pelo menos um tubo de resfriamento imerso no meio de resfriamento, e o meio de resfriamento pode ser circulado mediante operação do arranjo de resfriamento ativo além de pelo menos uma porção de uma superfície externa do tubo de resfriamento.

[0011] O arranjo de resfriamento ativo pode incluir uma bomba para circular o meio de resfriamento. A bomba pode ter uma hélice, por exemplo, montada em um eixo rotativo, que pode ser acionada por um motor. A bomba pode operar por meio de um mecanismo de acoplamento magnético ou outro mecanismo de acionamento. A operação da bomba e/ou do arranjo de resfriamento ativo pode depender da taxa de resfriamento do resfriador, ou da temperatura do gás resfriado e/ou gás úmido. A taxa de resfriamento ou temperatura do gás resfriado e/ou gás úmido pode ser medida. A taxa de resfriamento pode ser medida, por exemplo, medindo a temperatura do gás resfriado, gás úmido e/ou do gás separado antes da entrada no resfriador.

[0012] O meio de resfriamento é preferivelmente água do mar. O arranjo de resfriamento ativo pode incluir pelo menos uma superfície de guia arranjada para guiar ou canalizar o meio de resfriamento além de pelo menos a dita parte do resfriador.

[0013] O resfriador pode ter pelo menos um tubo de resfriamento dimensionado para gerar um diferencial de pressão suficiente entre o gás resfriado e o líquido para conduzir uma quantidade de líquido para mistura com o gás resfriado. Pelo menos um tubo de resfriamento pode ser dimensionado com relação a pelo menos um parâmetro selecionado do grupo que consiste em: (i) número; (ii) comprimento do tubo; e (iii) diâmetro do tubo. As dimensões podem em geral depender da vazão da corrente do poço. Em particular, quando a vazão da corrente do poço é reduzida, por exemplo, mediante esgotamento do reservatório e perda de pressão do reservatório, e surge uma necessidade de reforçar a pressão da corrente do poço, as condições facilitam a criação de um diferencial significante com este propósito. Uma queda de pressão significante pode ser criada no gás no comprimento dos tubos, para permitir a criação do diferencial de pressão necessário.

[0014] O aparelho submarino pode incluir um recipiente de coleta arranjado para receber o líquido separado da corrente do poço e suprir uma quantidade controlável do líquido na mistura com o gás resfriado para formar o gás úmido. A pressão do recipiente de coleta pode diferir daquela do gás resfriado suficientemente para conduzir a quantidade de líquido para mistura com o gás resfriado. O recipiente de coleta pode ser dimensionado com relação a pelo menos um parâmetro selecionado do grupo que consiste em: (i) altura do recipiente; (ii) capacidade de líquido; e (iii) altura do líquido. Tipicamente, o recipiente pode ser um tanque alongado arranjado de forma substancialmente vertical ao longo de seu eixo longitudinal, e assim pode- se considerar que o refrigerante fornece uma coluna de coleta de líquido.

[0015] Separação de líquido e gás permite que líquido separado seja suprido em uma quantidade adequada no gás para formar o gás úmido com a composição apropriada para o compressor. Pelo uso de uma coluna de coleta, o suprimento de líquido da coluna de coleta na mistura com gás resfriado é controlado e a composição da corrente de gás úmido pode ser feita consistente e pode ser suavizada ou levada para uma média com o tempo, comparada com a corrente do poço que pode ter variações instantâneas na composição.

[0016] A altura ou nível de líquido dentro do recipiente de coleta pode também contribuir para conduzir uma quantidade de líquido para mistura com o gás resfriado. O suprimento de líquido no gás resfriado pode ser controlado usando uma válvula de fluxo, e pode depender do nível de líquido no recipiente de coleta. Um sensor de nível e/ou controlador pode ser usado para controlar a vazão. A válvula de fluxo pode assim ser operável em resposta a um nível medido pelo sensor de nível. O controlador pode ser programado para operar a válvula de fluxo em resposta a um sinal de medição recebido do sensor de nível, por exemplo, para controlar a quantidade ou vazão de líquido permitida através da válvula para combinar com o gás.

[0017] O arranjo de resfriamento pode ser feito para circular o meio de resfriamento além de uma parte do recipiente de coleta a fim de resfriar o líquido contido no recipiente de coleta. O arranjo de resfriamento ativo pode incluir pelo menos uma superfície de guia arranjada para guiar ou canalizar o meio de resfriamento além de pelo menos a dita parte do recipiente de coleta.

[0018] O aparelho pode incluir o compressor, que pode ser arranjado para receber e comprimir a corrente de gás úmido. O compressor pode ser um compressor tolerante a líquido e pode ser um compressor centrífugo. O gás úmido pode ser suprido a uma pluralidade de tais compressores operando em paralelo.

[0019] O aparelho pode não precisar de nenhum resfriador a montante do separador. Ele pode não precisar de nenhum separador ou resfriador adicional usado a montante ou a jusante do separador, e a montante do compressor. O aparelho pode também não precisar de nenhum separador ou resfriador adicional provido a jusante do dito resfriador.

[0020] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é provido um módulo submarino recuperável, por exemplo, um módulo de compressão submarino, contendo o aparelho submarino do primeiro aspecto da invenção.

[0021] De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é provido um método de processar uma corrente do poço em locais submarinos, compreendendo as etapas de: separar, pelo menos parcialmente, líquido e gás contidos na corrente do poço para produzir líquido e gás separados; depois de realizar a dita etapa de separação, resfriar o dito gás separado para produzir gás resfriado; e combinar o dito gás resfriado com o dito líquido separado para formar um gás úmido para um compressor.

[0022] O método pode incluir as etapas de prover o aparelho submarino de acordo com o primeiro aspecto da invenção e usar o aparelho para realizar o método do terceiro aspecto da invenção. O método pode incluir etapas adicionais e recursos correspondentes aos recursos supradefinidos em relação ao primeiro e/ou segundo aspectos da invenção.

[0023] A corrente do poço pode ser uma corrente do poço de hidrocarbonetos. O método pode incluir comprimir o gás úmido para reforçar a produção de hidrocarbonetos.

[0024] A invenção proporciona vantagens significantes. O resfriamento é feito no gás separado da corrente do poço. Isto reduz o volume do fluido que precisa ser resfriado e, portanto, reduz o tamanho do equipamento. O uso de um arranjo de resfriamento ativo torna o resfriamento do gás particularmente efetivo, novamente reduzindo o tamanho do equipamento. O uso convencional de um resfriador de entrada volumoso a montante do separador não é necessário. Não é exigida separação ou resfriamento adicional. Arranjando o aparelho desta maneira e, em particular, combinado com o uso de resfriamento ativo, os inventores foram de encontro à ideia convencional e forneceram uma solução pela qual o tamanho do aparelho para compressão de gás úmido em locais submarinos pode ser reduzido significativamente e o aparelho pode ser arranjado em um único módulo submarino recuperável, por exemplo, em um módulo de compressão submarino ou gabarito de estação de compressão.

[0025] Serão agora descritas, apenas a título de exemplo, modalidades da invenção com referência ao desenho anexo. A figura 1, que é uma representação esquemática de um aparelho de processamento submarino de acordo com uma modalidade da invenção.

[0026] Referindo-se agora à figura 1, o aparelho submarino 10 para processar uma corrente do poço inclui um divisor da corrente do poço 20 (constituindo um separador), um resfriador 30 e uma coluna de coleta de líquido 40 (constituindo um recipiente de coleta). O divisor da corrente do poço 20 recebe uma corrente do poço não processada bruta 2 diretamente de um poço. Não ocorre nenhum resfriamento a montante do divisor 20. A corrente do poço 2 é em geral uma corrente do poço multifases contendo gás e líquido. Com propósitos desta descrição, a corrente do poço é uma corrente do poço de hidrocarbonetos que tipicamente compreende vários líquidos e gás de hidrocarbonetos, condensados de gás e água.

[0027] No divisor 20, líquido e gás contidos na corrente do poço são separados um do outro em uma respectiva parte de gás 3 e uma parte de líquido 5. A separação realizada pelo divisor 20 é, entretanto, uma separação rudimentar de baixa eficiência de fases gás e líquido, e pode ser realizada usando tecnologia de separação compacta convencional, por exemplo, a tecnologia “CompactSep” conhecida comercializada pela FMC Technologies/CDS. Assim, a parte de gás 3 pode incluir um certo líquido. Ao contrário, a parte de líquido 5 pode conter algum gás. O separador pode compreender um tanque vertical simples com uma entrada em espiral para produzir um fluxo centrífugo dentro do tanque, permitindo que líquido separe e seja removido por uma parte inferior do tanque enquanto gás pode ser removido por uma parte superior do tanque. Sistemas de lavagem de gás de alto desempenho não são usados, ou necessários.

[0028] A parte de gás 3 é direcionada na corrente de gás 22 para o resfriador 30. O resfriador 30 resfria a corrente de gás 22, produzindo uma corrente de gás resfriado 32 com uma menor temperatura, comparada com a da corrente de gás 22 que entra no resfriador. Em decorrência do resfriamento, a corrente de gás 32 terá um conteúdo líquido um pouco mais alto, comparado com a da corrente de gás 22.

[0029] A parte de líquido 5 é direcionada para a coluna de coleta de líquido 40, na qual líquido é contido e da qual o líquido 42 é suprido de forma controlada e misturado na corrente de gás resfriado 32 em um ponto de mistura 50, provendo uma corrente de gás úmido 52 para suprimento através de um compressor tolerante a líquido 90 que comprime o gás úmido. Uma válvula de fluxo controlável 44 é provida para controlar o suprimento de líquido da coluna de coleta 40 na mistura com a corrente de gás resfriado 32.

[0030] Contendo líquido e suprindo-o de uma maneira controlada na corrente de gás resfriado 32 usando a válvula de fluxo 44, a composição da corrente de gás úmido resultante 52 pode ser controlada e não é afetada por variações instantâneas na proporção de líquido para gás na corrente do poço, por exemplo, como pode ocorrer na presença de morosidades transientes. Em particular, a corrente de gás úmido 52 pode ser controlada de forma que sua composição fique dentro de uma faixa de trabalho especificada, ou faixa de tolerância, para o compressor 90.

[0031] Assim, o envelope operacional do compressor controla aspectos do projeto e função do aparelho. O gás úmido tipicamente tem uma composição na faixa de até cerca de 5 % em volume. Esta pode ser uma composição adequada para uma faixa de trabalho normal de um compressor de gás úmido típico, onde, por exemplo, o compressor opera a uma velocidade de 50 % ou mais. Maiores quantidades de líquido podem ser aceitas a menores velocidades do compressor. O envelope operacional do compressor pode ser estabelecido de acordo com taxas de corrente do poço esperadas.

[0032] O divisor 20 é projetado para capturar e separar tipicamente cerca de 50 % do líquido na corrente do poço em operação normal. O princípio é que o divisor separa líquido suficiente da corrente do poço para permitir que líquido seja suprido da coluna de coleta na corrente de gás resfriado 32 e forme uma corrente de gás úmido 52 que tem a composição necessária, uma composição consistente ao longo do tempo, e/ou que não seja afetada por variações na composição ou pressões da corrente do poço. O conteúdo de líquido no gás da parte do gás do divisor tipicamente seria em uma faixa entre cerca de 1 % a cerca de 3 % em volume de líquido.

[0033] Pequenas quantidades de gás podem seguir a parte do líquido da corrente do poço a partir do divisor e serem recebidas na coluna de coleta onde elas tenderão se separar do líquido. Tal gás que pode escapar pode ser realimentado na parte do gás 3 através de um tubo de conexão 45, nesta modalidade, na corrente do gás 22 à frente do resfriador. Isto ajuda manter os gases e líquidos separados.

[0034] Em exemplos alternativos, o divisor 20 poderia ser projetado com uma instalação de coleta de líquido, e líquido poderia ser suprido da instalação de coleta de líquido na corrente de gás resfriado 32, de uma maneira controlável, sem usar uma coluna de coleta separada 40.

[0035] Entretanto, um benefício de ter uma coluna de coleta separada 40, como mostrado na figura 1, é que ela pode ser arranjada verticalmente, como indicado na figura 1, com uma altura e volume de líquido significantes a fim de manter a condução de um fluxo de líquido da coluna de coleta através da válvula 4 para a mistura com a corrente de gás resfriado 32. Isto pode também proporcionar maior liberdade de projeto e melhorar a compacidade.

[0036] O aparelho 10 é também provido com um arranjo de resfriamento ativo 60, que melhora o efeito de resfriamento provido pelo resfriador 30. O resfriador 30 compreende uma pluralidade de tubos de resfriamento 34 através da qual a corrente de gás 22 passa. O resfriador 30 e os tubos de resfriamento 34 são imersos em água do mar 70 que age como um meio de resfriamento para a corrente de gás. Assim, calor é transferido da corrente de gás 22 para a água do mar 70 através das superfícies externas 35 dos tubos simplesmente pelo fluxo da corrente de gás através dos tubos. O arranjo de resfriamento ativo 60 é feito para circular água do mar além do resfriador, nos tubos de resfriamento, e em torno deles, de maneira tal que água do mar próxima das superfícies externas dos tubos seja substituída por água do mar fresca e fria, melhorando o efeito de resfriamento. Na figura 1, uma bomba de água do mar 62 é usada para circular a água do mar. Pela circulação da água do mar desta maneira, um bom contraste de temperatura pode ser mantido entre a corrente do poço e a água do mar, que melhora a eficiência de resfriamento. Tipicamente, a temperatura da corrente de gás 22 do divisor será similar à da corrente do poço 5, enquanto a temperatura da água do mar no leito oceânico fica em torno de 4 graus. Neste exemplo, a bomba de água do mar 60 funciona por um mecanismo de acoplamento magnético, mas bombas de água do mar usando outros tipos de mecanismos de acionamento podem ser usadas para conferir circulação da água do mar. Os tubos de resfriamento 34 são dimensionados para prover o resfriamento necessário, por exemplo, produzir uma corrente de gás resfriado 32 a cerca de 20 graus Celsius.

[0037] O arranjo de resfriamento ativo 60 pode também incluir uma saia 64 envolvendo o resfriador 30 pelo menos em parte. A saia inclui superfícies de guia 65 que são posicionadas e orientadas a fim de canalizar ou guiar a água do mar além do resfriador. Por exemplo, as superfícies de guia 65 podem definir um canal que guia ou controla a direção de circulação da água do mar além do resfriador quando a bomba 62 é usada.

[0038] Em uma variante, a coluna de coleta 40 pode ser arranjada de maneira tal que fluidos contidos na coluna possam ser resfriados para a água do mar em volta 70. Resfriamento adequado do líquido na coluna de coleta pode ser provido usando o arranjo de resfriamento ativo 60 para circular água do mar além da coluna de coleta. Isto pode ser um efeito menor do que o alcançado pelo resfriador 30 por causa de o resfriador compreender uma pluralidade de tubos pelos quais o gás é exposto a uma grande área superficial através da qual calor é transferido para a água do mar. A saia pode, portanto, também envolver pelo menos em parte a coluna de coleta, como mostrado na figura 1, e/ou qualquer outro componente ou combinação de componentes do aparelho que podem ser vantajosamente resfriados. Em um outro exemplo, a saia pode também envolver o divisor.

[0039] Pelo uso do arranjo de resfriamento ativo 60, o resfriamento da corrente de gás e, em algumas modalidades, o líquido que passa pela coluna de coleta, pode ser controlado e otimizado. Consequentemente, a temperatura da corrente de gás úmido 52 pode ser controlada. A bomba 62 pode ser seletivamente encaixada, quando necessário, para aumentar o resfriamento, taxas de resfriamento e/ou ajustar a temperatura, da maneira desejada. Por exemplo, se a taxa de resfriamento reduzir, a bomba pode ser iniciada a fim de circular água do mar e aumentar a taxa de resfriamento. A bomba 62 pode ser acionada por um motor elétrico. O motor e a bomba podem ser iniciados em resposta a uma medição da temperatura ou taxa de resfriamento. Dispositivos eletrônicos de controle podem ser providos e programados para iniciar a bomba ou controlar a velocidade da bomba quando a medição da temperatura ou taxa de resfriamento atender certas condições pré- definidas ou ultrapassar os valores de patamar selecionados.

[0040] Existem recursos adicionais a notar na figura 1. Por exemplo, a coluna de coleta 40 pode ser usada para garantir que a composição da corrente de gás úmido 52 permaneça consistente e que variações na composição sejam uniformizadas com o tempo. Eventualmente, todo o líquido na parte do líquido da corrente do poço passa através da coluna de coleta 40 e através do compressor (junto com a corrente de gás) e a razão de gás para líquido na corrente do poço pode mudar a longo prazo. A coluna de coleta é provida com detectores de nível de líquido 46, que medem o nível do líquido contido na coluna 40. Sinais dos detectores de nível são recebidos por um controlador 48 e usados para controlar a válvula de fluxo 44. O controlador 48 pode assim ser programado para operar a válvula de fluxo em resposta a medições feitas pelos detectores e nível. Se, por exemplo, o nível de líquido for detectado como alto, a válvula de fluxo pode aumentar a quantidade de líquido suprida na mistura com a corrente de gás resfriado 32, e vice-versa, se o nível for baixo, menos líquido pode ser suprido na corrente de gás resfriado. Aumentos ou diminuições no suprimento de líquido podem ser graduais com o tempo. A fim de garantir uma composição ideal da corrente de gás úmido 52 para o compressor, a taxa de resfriamento do resfriador 30 e/ou coluna de coleta 40 e as temperaturas resultantes da corrente de gás resfriado ou líquido podem ser ajustadas, em resposta aos aumentos ou diminuições, ou de forma a acomodar os mesmos, no líquido suprido pela coluna de coleta. Por exemplo, o arranjo de resfriamento ativo 60 pode ser encaixado ou desencaixado pela ativação ou desativação da bomba 62 para controlar a taxa de resfriamento, da maneira anteriormente descrita.

[0041] Adicionalmente, existe uma necessidade de impedir que hidratos do gás formem e causem entupimentos mediante resfriamento da corrente de gás, e é, portanto, injetado monoetilenoglicol (MEG) ou outro inibidor de hidratos na corrente de gás em um ponto de injeção 33 mediante entrada na corrente de gás 22 no resfriador 30.

[0042] O aparelho 10 é também projetado de maneira tal que líquido 42 seja combinado ou misturado com a corrente de gás 32 naturalmente, sem usar bombas ou equipamento de compressão adicional. Isto ajuda reduzir a complexidade. Mais especificamente, uma queda de pressão ocorrerá através dos tubos de resfriamento, dependendo, por exemplo, de seu comprimento e do grau de resfriamento, e da vazão da corrente do poço que é tipicamente em uma faixa entre 5 m/s e 10 m/s. A pressão da corrente de gás resfriado 32 é, portanto, menor que a pressão da corrente do poço e/ou a pressão dentro da coluna de coleta 40. Nota-se que a temperatura do fluido na coluna de coleta tipicamente será maior que a da corrente de gás resfriado. A diferença de pressão entre o fluido na coluna de coleta e o gás resfriado conduz líquido para a mistura com a corrente de gás resfriado.

[0043] Os tubos do resfriador 35 podem ser construídos com dimensões e comprimentos particulares para atingir uma queda de pressão desejada através do resfriador, de maneira tal que seja criada uma diferença de pressão que é suficiente para conduzir o líquido naturalmente para mistura com a corrente de gás para formar a corrente de gás úmido 52. Por exemplo, os tubos de resfriamento podem ser projetados para conseguir uma queda de pressão em torno de 1 bar. Uma maior vazão da corrente do poço produz uma maior queda de pressão. Assim, o desenho dos tubos de resfriamento depende da vazão da corrente do poço, que é tipicamente em uma faixa entre 5 m/s e 10 m/s. Além do mais, a coluna de coleta é dimensionada de maneira tal que o volume de líquido na coluna de coleta tenha um peso suficiente para contribuir significativamente para a condução do fluxo de líquido da coluna de coleta para a corrente de gás. Por exemplo, ela pode ser projetada para ter uma altura de líquido de cerca de 5 m na coluna de líquido durante operação normal, produzindo uma coluna de pressão positiva de 0,5 bar acima da válvula de fluxo 44. Os desenhos dos tubos de resfriamento 34 e da coluna de coleta 40 podem portanto juntos criar uma diferença de pressão geral de cerca de 1,5 bar para conduzir o líquido para a mistura com a corrente de gás resfriado 32. A altura do nível de líquido na coluna de coleta e a queda de pressão através do resfriador podem criar as forças necessárias para misturar líquido na corrente de gás e formar o gás úmido da corrente de gás úmido 52. A coluna de coleta pode, portanto, ser projetada com relação aos parâmetros tais como capacidade, diâmetro e comprimento para estabelecer uma altura apropriada de líquido na coluna de coleta. O grau de resfriamento do resfriador e/ou da coluna de coleta, controlado pelo arranjo de resfriamento ativo, pode também ser levado em conta e pode ser usado para ajudar estabelecer e manter a diferença de pressão natural exigida para o fluxo de líquido para a corrente de gás.

[0044] O aparelho 10 fica localizado em uso no leito oceânico em uma cabeça de poço submarina, tipicamente na faixa em torno de 100 mm a 1.000 m da cabeça do poço. Mais especificamente, o aparelho de processamento submarino 10 como um todo ou em parte pode ser arranjado em um módulo submarino recuperável 80 arranjado para localização no leito oceânico. Na figura 1, o divisor 20, resfriador 30, coluna de coleta 40 e arranjo de resfriamento ativo são arranjados no mesmo módulo. A configuração do aparelho 10 com o resfriador operando a jusante do divisor e na parte de gás torna as funções de coleta e processamento o mais compacto possível em um único módulo e o uso de resfriamento ativo pode particularmente ajudar a este respeito. Prover o aparelho em um módulo recuperável facilita o desdobramento da superfície do mar e manutenção do aparelho particularmente quando usado em locais remotos, ou em águas profundas.

[0045] Em um outro exemplo, o compressor pode ser provido no mesmo módulo submarino. O módulo recuperável pode então tomar a forma de um módulo de compressão ou estação de compressão submarina.

[0046] O compressor 90 pode ser um compressor centrífugo ou outro compressor tolerante a líquido. O compressor é tipicamente projetado para tolerar e funcionar efetivamente com um conteúdo de líquido do gás úmido na faixa de até cerca de 5 % em volume.

[0047] Na prática, o compressor 90 é também provido com um circuito antissurto 92 provido com uma válvula antissurto 94, como é convencional na tecnologia, a fim de impedir dano no compressor por surto de pressão. O circuito antissurto conecta uma saída do compressor em uma porção de entrada da corrente do poço 2, a montante do divisor 20.

[0048] O compressor 90 comprime a corrente de gás úmido 52 e produz em uma saída uma corrente do poço processada de alta pressão 4 que é produzida e exportada para uma instalação de recebimento hospedeira. A instalação de recebimento hospedeira pode ser uma plataforma ou plataforma de perfuração, ou uma instalação baseada em terra. Nenhuma separação ou resfriamento no fundo do mar ou leito oceânico adicional da corrente do poço é realizada a jusante do compressor 90.

[0049] Percebe-se que a corrente do poço 2 é dividida em partes e transferida entre componentes de processamento por tubulação de trabalho adequada, como é normalmente empregada na tecnologia de sistemas de processa submarinos. Várias válvulas de corte ou outras válvulas de fluxo podem também ser incorporadas em tal tubulação de trabalho a fim de que o equipamento possa ser isolado, por exemplo, com propósitos de segurança. Tubos de desvio podem também ser providos onde apropriado a fim de que gás ou líquido possam desviar de uma ou mais peças de equipamento, se necessário.

[0050] Deve-se entender que termo “submarino” inclui o uso de áreas em terra ou parcialmente em terra, tais como lagos, fiordes ou canais de estuário, além de mares e oceanos abertos. Dessa maneira, entende-se que os termos “água do mar” poderiam englobar água salgada ou água doce, e misturas destas.

[0051] Várias modificações e/ou melhorias podem ser feitas sem fugir do escopo da invenção aqui descrita.

Claims

1. Aparelho submarino para processar uma corrente do poço, caracterizado pelo fato de que o aparelho compreende: um separador arranjado para separar, pelo menos parcialmente, líquido e gás contidos na corrente do poço para produzir líquido e gás separados; um resfriador posicionado a jusante do dito separador e arranjado para resfriar o dito gás separado para produzir gás resfriado; e um ponto de mistura posicionado a jusante do dito resfriador e arranjado para combinar o dito gás resfriado com o dito líquido separado para formar um gás úmido para suprir a um compressor fornecido a jusante do referido ponto de mistura.

2. Aparelho submarino de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de resfriamento do resfriador é controlável.

3. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que inclui um arranjo de resfriamento ativo operável para circular um meio de resfriamento além de pelo menos uma parte do resfriador, para facilitar o resfriamento do gás pelo resfriador.

4. Aparelho submarino de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o resfriador compreende pelo menos um tubo de resfriamento imerso no meio de resfriamento, e o meio de resfriamento é circulado mediante operação do arranjo de resfriamento ativo além de pelo menos uma parte de uma superfície externa do tubo de resfriamento.

5. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o arranjo de resfriamento ativo inclui uma bomba para circular o meio de resfriamento.

6. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que o meio de resfriamento é água do mar.

7. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que o arranjo de resfriamento ativo inclui pelo menos uma superfície de guia arranjada para guiar o meio de resfriamento além da dita parte do resfriador.

8. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que o resfriador tem pelo menos um tubo de resfriamento dimensionado para gerar um diferencial de pressão suficiente entre o gás resfriado e o líquido para conduzir uma quantidade de líquido para mistura com o gás resfriado.

9. Aparelho de processamento submarino de acordo com a reivindicação 8, caracterizadopelo fato de que pelo menos um tubo de resfriamento é dimensionado com relação a pelo menos um parâmetro selecionado do grupo que consiste em: (i) número; (ii) comprimento do tubo; e (iii) diâmetro do tubo.

10. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que inclui um recipiente de coleta arranjado para receber o líquido separado da corrente do poço e suprir uma quantidade controlável do líquido na mistura com o gás resfriado para formar o gás úmido, em que a pressão do recipiente de coleta difere daquela do gás resfriado suficientemente para conduzir a quantidade de líquido para mistura com o gás resfriado.

11. Aparelho de processamento submarino de acordo com a reivindicação 10, quando dependente de qualquer uma das reivindicações 3 a 7, caracterizado pelo fato de que o arranjo de resfriamento ativo é operável para circular um meio de resfriamento além de uma parte do recipiente de coleta, para facilitar o resfriamento do líquido contido no recipiente de coleta.

12. Aparelho de processamento submarino de acordo com a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que o arranjo de resfriamento ativo inclui pelo menos uma superfície de guia arranjada para guiar ou canalizar o meio de resfriamento além de pelo menos a dita parte do recipiente de coleta.

13. Aparelho de processamento submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizadopelo fato de que o recipiente de coleta é dimensionado com relação a pelo menos um parâmetro selecionado do grupo que consiste em: (i) altura do recipiente; (ii) capacidade de líquido; e (iii) altura do líquido.

14. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que inclui o compressor, que é arranjado para receber e comprimir a corrente de gás úmido.

15. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que não é necessário nenhum resfriador a montante do separador.

16. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que não é usado nenhum separador ou resfriador adicional a montante ou a jusante do separador, e a montante do compressor.

17. Aparelho submarino de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizadopelo fato de que não é provido nenhum separador ou resfriador submarino adicional a jusante do dito resfriador.

18. Módulo submarino recuperável, caracterizadopelo fato de que contém o aparelho submarino como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores.

19. Método para processar uma corrente do poço submarina, caracterizadopelo fato de que compreende as etapas de: separar, pelo menos parcialmente, líquido e gás contidos na corrente do poço para produzir líquido e gás separados; depois de realizar a dita etapa de separação, resfriar o dito gás separado para produzir gás resfriado; e combinar o dito gás resfriado com o dito líquido separado para formar um gás úmido para um compressor.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizadopelo fato de que inclui a etapa de prover um aparelho submarino para processar uma corrente do poço, o aparelho compreendendo um separador arranjado para separar, pelo menos parcialmente, líquido e gás contidos na corrente do poço para produzir líquido e gás separados; um resfriador posicionado a jusante do dito separador e arranjado para resfriar o dito gás separado para produzir gás resfriado; e um ponto de mistura posicionado a jusante do dito resfriador e arranjado para combinar o dito gás resfriado com o dito líquido separado para formar um gás úmido para suprir a um compressor fornecido a jusante do referido ponto de mistura.

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 ou 20, caracterizado pelo fato de que a corrente do poço é uma corrente do poço de hidrocarbonetos e o método inclui comprimir a corrente de gás úmido para reforçar a produção de hidrocarbonetos.