BR112015008585B1

BR112015008585B1 - aparelho para separação de fluxo de fluido e método de separação de fluxo de fluido multifásico

Info

Publication number: BR112015008585B1
Application number: BR112015008585-7A
Authority: BR
Inventors: Mohamed Reda Akdim
Original assignee: Fmc Separation Systems, Bv
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2021-02-09
Also published as: RU2597113C1; US20150283481A1; EP2908922B1; AU2012392290B2; CA2886900A1; EP2908922A1; AU2012392290A1; WO2014060048A1; US9751028B2; CA2886900C

Abstract

APARELHO PARA SEPARAÇÃO DE FLUXO DE FLUIDO E MÉTODO DE SEPARAÇÃO DE FLUXO DE FLUIDO MULTIFÁSICO EM UM TUBO. A invenção se refere a um separador de linha com um primeiro elemento tubular (10) que compreende um elemento gerador de rotação (11) do fluxo de fluido a jusante da entrada (13) no primeiro tubo (10), sendo um segundo elemento tubular (20) disposto ao menos parcialmente dentro do primeiro elemento tubular (1 O), a jusante do elemento gerador de rotação (11), formando a saída (25) dos fluidos de densidade mais leve, o primeiro e segundo elementos tubulares ( 10, 20) formam um espaço anular (27) entre a superfície interna (15) do primeiro elemento tubular (10) e a superfície externa (22) do segundo elemento tubular (20), cujo espaço anular (27) é conectado na primeira seção da saída (30) dos fluidos de densidade mais pesada, em que o segundo elemento tubular (20) é guarnecido em uma série de aberturas desobstruídas (26) em ao menos parte do seu comprimento, as aberturas (26) levam à segunda seção da saída (31) dos fluidos de densidade mais pesada, em que a primeira seção da saída (30) e a segunda seção da saída (31) são conectadas no contêiner comum (40) com a saída (41) dos fluidos de densidade mais pesada. A invenção também se refere a um método para separar fluxo de fluido

Description

Campo da invenção

[001] A invenção se refere a um aparelho e a um método relacionadoà separação de fluxo de fluido. O aparelho e o método são, em particular, apropriados aos separadores horizontal e vertical de linha.

Fundamentos da invenção

[002] Na produção de hidrocarbonetos, particularmente nos camposmarítimos de petróleo, os fluidos produzidos são geralmente transportados por tubulações submarinas e tubos ascendentes em distâncias maiores. Os fluidos produzidos compreendem de modo geral óleo, gás, água e sólidos. Por dependerem das taxas de fluxo dos fluidos diferentes, a invenção tem como objetivo reduzir a quantidade de água e/ou separar o fluido em diferentes partes antes de transportá-los nas tubulações por distâncias maiores. Por exemplo, é conhecido o uso do separador unifásico de linha para separar líquidos e sólidos da corrente de gás antes de transportar o gás na tubulação. Um exemplo de separador é apresentado em WO02/056999.

[003] O separador WO02/056999 supracitado compreende umalojamento essencialmente tubular e disposto para compor uma parte da tubulação efetiva. O elemento giratório na rotação do fluxo de fluido está localizado na extremidade a montante do alojamento. O meio de saída do gás compreende um elemento de saída disposto a jusante da extremidade do alojamento e tem uma passagem central que se estende axialmente para o gás e uma superfície externa, que, junto com a superfície interna do alojamento, forma um ânulo para o influxo do líquido. A barreira do líquido é formada a jusante da extremidade do alojamento. O meio de saída do líquido compreende um contêiner aberto para cima e disposto a jusante da extremidade do alojamento e adaptado para receber o líquido que flui no ânulo e que desce parcialmente até o contêiner, desde a área inferior do alojamento na abertura do contêiner, caindo parcialmente no contêiner pela área na barreira do líquido.

[004] Entretanto, é comprovado que as soluções já conhecidas nãoseparam a quantidade de líquido visada da corrente de gás. Uma solução possível ao problema propõe dois separadores em série, o que, porém, é desvantajoso por serem necessários dois sistemas de controle, além de cada separador executar perdas de pressão na corrente de gás.

[005] Pelas razões supra, a invenção tem como objeto propor umseparador e um método relacionado que reduz ou ameniza os problemas relacionados às conhecidas soluções supracitadas.

[006] Mais especificamente, o objeto da invenção propõe umseparador em que a perda de pressão no fluido que flui no separador é mantida a um nível mínimo, ao mesmo tempo em que é obtido o grau de separação visado, produzindo um fluxo de fluido mais seco, isto é, fluxo de gás, a jusante do separador.

Sumário da invenção

[007] A presente invenção se refere a um aparelho de separaçãobifásica no mesmo aparelho, isto é, o aparelho forma um separador. A invenção do separador se aplica, em particular, ao uso parcial de uma tubulação, ou seja, de um separador de linha, em que parte da tubulação do fluido é substituída pelo separador da invenção supracitada.

[008] Recordando, a invenção se refere a um aparelho para separaçãode fluxo de fluido. O fluxo de fluido inclui ao menos dois fluidos de densidades diferentes, como, por exemplo, gás, líquido ou mesmo gás, além de líquidos e sólidos. Com relação aos fluidos de densidades mais leves, eles são normalmente denominados gás, e os de densidades mais pesadas são líquidos e até mesmo sólidos. As partes de densidade mais leve também podem conter gotículas de água ou líquido em tamanho menor e as partes de densidade mais pesada, gotículas de água ou líquido em tamanho maior.

[009] O aparelho compreende o primeiro elemento tubular com umelemento gerador de rotação do fluxo de fluido a jusante da entrada do primeiro elemento tubular, e o segundo elemento tubular é disposto ao menos parcialmente dentro do primeiro elemento tubular, a jusante do elemento gerador de rotação, formando a saída dos fluidos de densidade mais leve. O primeiro e segundo elementos tubulares formam um espaço anular entre a superfície interna do primeiro elemento tubular e a superfície externa do segundo elemento tubular, cujo espaço anular é conectado na primeira seção da saída dos fluidos de densidade mais pesada, isto é, líquidos ou líquidos e sólidos.

[010] De acordo com a invenção, o aparelho também compreende osegundo elemento tubular guarnecido em uma série de aberturas desobstruídas em ao menos parte do seu comprimento. A série de aberturas leva à segunda seção da saída dos fluidos de densidade mais pesada, isto é, os líquidos. A segunda seção da saída é separada da primeira seção da saída, e a primeira seção da saída e a segunda seção da saída levam ao contêiner comum com uma saída para os fluidos de densidade mais pesada. A primeira seção da saída e a segunda seção da saída no contêiner levam a uma posição no contêiner normalmente abaixo do seu nível de líquido.

[011] O fluxo de fluido que flui no aparelho é girado nele peloelemento gerador de rotação. As partículas dos fluidos com densidades mais pesadas, isto é, líquidos e sólidos, tendem a se separar na circunferência externa do fluxo rotacional. As partículas do fluido de densidades mais leves, como o gás, tendem a se separar na parte interna do fluxo rotacional.

[012] Em uma modalidade da invenção, o elemento gerador derotação é um elemento estacionário e formado por aletas de guia destinadas ao fluxo, conferindo ao fluxo um padrão de fluxo rotacional a jusante do elemento gerador de rotação. Em outra modalidade, o elemento gerador de rotação pode ser um elemento de rotação.

[013] A maior parte dos fluidos mais pesados é separada no separador,no primeiro estágio de separação, ao direcionar os fluidos na parte ultraperiférica do fluxo rotacional na primeira seção da saída. A primeira seção da saída é em parte formada pelo espaço anular formado entre o primeiro elemento tubular e o segundo elemento tubular. Os fluidos mais leves no centro do padrão de fluxo rotacional fluem em direção ao segundo elemento tubular e disposto coaxialmente no primeiro elemento tubular. O primeiro elemento tubular tem por dentro uma forma transversal e circular e o segundo elemento tubular tem ao menos em parte do comprimento uma forma circular por dentro e uma forma transversal por fora. A referida estrutura forma uma entrada anular e circular dos fluidos de densidade mais pesada, fluindo relativamente para fora dos fluidos de densidade mais leve no centro do fluxo. A primeira seção da saída dos fluidos de densidade mais pesada leva ao contêiner.

[014] O segundo elemento tubular, que serve como a saída deseparação na parte de densidade mais leve dos fluidos, é disposto ao menos parcialmente dentro do primeiro elemento tubular. As partes de densidade mais leve dos fluidos que entram no segundo elemento tubular mantém a maior parte da força rotacional. No caso da alimentação de entrada úmida no aparelho, as gotículas líquidas de tamanho menor são removidas durante o fluxo no segundo elemento tubular, ou seja, no segundo estágio.

[015] No caso dos golpes de líquido e dos transientes, uma maiorquantidade de líquido é removida no segundo estágio. As gotículas/partículas de tamanho maior no fluxo de fluido, referidas como a parte de densidade mais pesada do fluxo de fluido, são separadas na primeira seção da saída, e as gotículas/partículas de tamanho menor, referidas como as partes de densidade mais pesada do fluxo de fluido, são separadas na segunda seção da saída, deixando a última parte do fluido escorrer pela extremidade a jusante do segundo elemento tubular, que são as partes de densidade mais leve do fluxo de fluido. Os limites das diferentes partes supracitadas dependem do conteúdo do fluxo na entrada do aparelho.

[016] Em vista das partes de densidade mais leve do fluido que entrano segundo elemento tubular, ocorre a queda da pressão e até mesmo o aumento da velocidade, em razão do efeito pelo qual os fluidos mais pesados dos fluidos ingressos no segundo elemento tubular são forçados contra a parede interna do segundo elemento tubular, assim como no fluxo rotacional dentro do primeiro elemento tubular. Para remover os fluidos de densidade mais pesada do interior do segundo elemento tubular, o segundo elemento tubular da invenção apresenta uma série de aberturas desobstruídas em ao menos parte do seu comprimento. A parte do segundo elemento tubular formada por aberturas pode ter uma distância a montante da extremidade do segundo tubo. A distância pode ter 1-10 diâmetros no tubo interior. A segunda separação dos fluidos mais pesados e arrastados a partir dos fluidos de densidade mais leve é o segundo estágio do processo de separação bifásica. Os fluidos mais pesados e separados no segundo estágio se direcionam para a segunda seção da saída dos fluidos mais pesados, levando ao mesmo contêiner da primeira seção da saída.

[017] Com as duas seções da saída que levam ao mesmo contêiner, ouseja, o recipiente líquido, pode-se dispor somente de um sistema para regular a separação no aparelho. Isso traz benefícios em relação a dois separadores dispostos em série um após o outro.

[018] O contêiner comum, em operação normal, apresenta líquido emsua base, e as seções da saída direcionam o líquido separado até a posição abaixo do nível de líquido normal no contêiner. Isso também gera uma diferença nos níveis do líquido nas duas seções da saída, por serem diferentes as pressões nos estágios de separação das duas seções da saída.

[019] O segundo elemento tubular também pode ser referido comolocalizador de vórtice. De acordo com um aspecto, o segundo elemento tubular tem em seu interior uma seção circular e transversal e no exterior uma seção também circular e transversal ao menos na parte a montante do elemento tubular. De acordo com outro aspecto, o segundo elemento tubular tem uma seção circular e transversal interna e externa em todo seu comprimento. O segundo elemento tubular pode ser formado por outra forma externa na parte do tubo com a abertura desobstruída.

[020] Em um aspecto da invenção, uma antiespiral pode ser dispostadentro do primeiro elemento tubular ou segundo elemento tubular a jusante da parte do segundo elemento tubular com as aberturas. Com o aparelho disposto no separador horizontal de linha, o segundo elemento tubular na extremidade a jusante pode levar ao primeiro elemento tubular, em razão do primeiro elemento tubular ser contínuo a jusante da extremidade a jusante do segundo elemento tubular. Nesta modalidade, a antiespiral pode ser disposta no primeiro elemento tubular. Com o aparelho no separador vertical de linha, a antiespiral pode ser posicionada na extremidade a jusante do segundo elemento tubular. A antiespiral serve para que o fluxo retorne ao regime de fluxo “normal”, ou seja, tirando-o da rotação.

[021] Em outro aspecto da invenção, um elemento de mistura pode serdisposto a montante do elemento gerador de rotação, para misturar o fluxo do fluido antes de iniciar seu movimento de rotação.

[022] O comprimento do primeiro elemento tubular a jusante doelemento gerador de rotação e a montante do segundo elemento tubular deve ser suficiente para separar o gás do líquido, sendo normalmente 3-20 vezes o diâmetro interno do primeiro tubo. O comprimento faz com que o tempo de fluxo se estabilize e se obtenha uma boa separação dos fluidos com densidades diferentes.

[023] Além do supracitado, o aparelho de separação da invenção sedestina ao fluxo de gás contínuo.

[024] De acordo com mais um aspecto da invenção, pode-se dispor deuma linha de reciclagem de fluidos, gás de densidade mais leve do contêiner, retornando ao elemento gerador de rotação. A entrada da linha de reciclagem pode ser posicionada acima do nível de líquido no contêiner e levar ao corpo do elemento gerador de rotação. O corpo pode ter uma passagem central e uma saída a jusante do elemento gerador de rotação. É criada uma pressão baixa no centro do fluxo a jusante do elemento gerador de rotação, que cria uma sucção na linha de reciclagem, fazendo com que o gás seja retido no líquido separado e redirecionado para o fluxo central. Em uma modalidade, este é o gás retido no líquido na primeira seção da saída.

[025] De acordo com um aspecto da invenção, o primeiro elementotubular pode ter um tamanho similar ao da tubulação que leva à entrada do aparelho. Neste aspecto, a entrada do aparelho é formada por uma extremidade do primeiro tubo. Na saída dos fluidos mais leves, em uma modalidade o gás é formado pela outra extremidade do primeiro elemento tubular e na outra pelo segundo elemento tubular. A solução acima é denominada aparelho de linha.

[026] De acordo com um aspecto da invenção, o aparelho pode serdisposto com o eixo longitudinal do primeiro e segundo elemento tubular na direção horizontal. A modalidade pode ser referida como um separador horizontal e até mesmo como um separador horizontal de linha. De acordo com outro aspecto, o aparelho pode ser disposto com o eixo longitudinal do primeiro elemento tubular e ao menos uma parte do segundo tubo estendido na direção vertical. Isto é denominado separador vertical e até mesmo vertical de linha. Ao menos em parte o segundo elemento tubular pode ser disposto substancial e coaxialmente dentro do primeiro elemento tubular.

[027] De acordo com mais um aspecto, a primeira seção da saída e asegunda seção da saída podem em parte ser formadas pelo primeiro e segundo elemento tubular e são separadas pela placa divisora que se estende até o contêiner na posição abaixo do nível de líquido normal no contêiner.

[028] Em uma modalidade, a primeira seção da saída em que oseparador é disposto como um separador horizontal é formada pelo espaço anular fechado em uma extremidade pela placa divisora e continuando desde o primeiro elemento tubular até a peça de conexão a jusante do contêiner. A placa divisora compreende a primeira parte que circula o segundo elemento tubular e se estende entre o segundo elemento tubular e o primeiro elemento tubular, formando uma barreira nos fluidos separados que fluem na região anular. A placa divisora também pode compreender a segunda parte que se estende desde o espaço anular até a peça de conexão e o interior do contêiner na posição abaixo do nível de líquido normal no contêiner, formando uma parte dos limites da primeira seção da saída. A segunda parte é a continuação da primeira. Em uma configuração, a placa divisora pode ser formada em um plano.

[029] Além do supracitado, pode-se dispor de uma placa cujaextremidade se estende desde a extremidade a jusante do segundo elemento tubular até o espaço anular na superfície interna do primeiro elemento tubular. A extremidade da placa forma uma barreira no espaço anular. A segunda seção da saída é formada pelo primeiro elemento tubular, o segundo elemento tubular, a parte com as aberturas, a placa divisora e a extremidade da placa, que continua pela peça de conexão e a jusante do contêiner. A segunda seção da saída está localizada no outro lado da placa divisora, em oposição à primeira seção da saída, estendendo-se pela peça de conexão e a jusante do contêiner. A placa divisora pode ser posicionada centralmente na peça de conexão e no contêiner ou fora do centro na peça de conexão. O posicionamento da placa divisora depende do conteúdo de fluxo do fluxo no aparelho.

[030] Na versão vertical do separador, dispõe-se da placa divisoraposicionada, a qual se estende na primeira parte em uma distância desde o segundo elemento tubular até o espaço anular, estendendo-se na segunda parte de forma paralela ao primeiro elemento tubular. A primeira parte da placa divisora é posicionada a montante das aberturas desobstruídas no segundo elemento tubular. A placa divisora separa o espaço anular na primeira seção da saída no exterior da placa e a segunda seção da saída no interior dela. A placa divisora forma um cilindro ao se estender de forma paralela ao primeiro elemento tubular. A placa formadora do cilindro se estende pela peça de conexão até o contêiner. O segundo elemento tubular forma uma inclinação estendido para fora da placa divisora e do primeiro elemento tubular.

[031] Em outra modalidade, o espaço anular pode ser fechado em umaextremidade pela placa divisora, sua primeira parte, e pode-se dispor de uma saída formada pelo espaço anular em direção ao tubo estendido até o contêiner e na posição abaixo do nível de líquido normal no container. A segunda seção da saída pode ser formada por outro elemento tubular conectado às aberturas do segundo elemento tubular. O tubo também se estende a jusante do contêiner na posição abaixo do nível de líquido normal. Desta forma, a segunda seção da saída pode ser formada sem o espaço anular em torno do segundo elemento tubular.

[032] O segundo elemento tubular é formado em parte por uma sériede aberturas desobstruídas. De acordo com um aspecto, as aberturas podem ser dispostas ao menos parcialmente em torno da circunferência do segundo elemento tubular. Na versão horizontal do separador, os orifícios são posicionados na parte inferior em relação ao segundo elemento tubular. Possivelmente, a metade inferior do segundo elemento tubular ou terço inferior do segundo elemento tubular. Na versão vertical do separador, os orifícios desobstruídos podem ser dispostos em torno da circunferência integral do segundo elemento tubular. Os orifícios podem ser distribuídos em sua localização em parte e de modo uniforme ou serem agrupados.

[033] De acordo com outro aspecto da invenção, as aberturas sãofeitas com o eixo central da abertura em um ângulo em relação ao eixo radial do segundo elemento tubular. O eixo radial é um eixo transversal ao eixo longitudinal do segundo elemento tubular. O sentido das aberturas forma uma borda do material no tubo em um lado da abertura. O ângulo pode estar em relação ao plano transversal ou estar no plano transversal e, relação ao eixo longitudinal do segundo elemento tubular ou suas combinações. Outra possibilidade é a formação da abertura com a parede lateral, formando em parte um ângulo em relação ao restante da parede lateral.

[034] De acordo com mais um aspecto da invenção, as aberturaspodem ser formadas em fendas. Nesta modalidade, as aberturas têm uma extensão não mais percorrida em uma direção, em comparação a outra direção que lhes confere comprimento e largura. Em outra modalidade, elas podem ser elípticas ou circulares. De acordo com outro aspecto, a série de fendas pode ser disposta com o comprimento paralelo ao eixo longitudinal do segundo elemento tubular. Alternadamente, elas podem ser dispostas com o comprimento e ângulo em relação ao eixo longitudinal ou com o comprimento seguido da curva espiral. O segundo elemento tubular também pode ser formado pela combinação de diferentes tipos de aberturas direcionadas até a segunda seção da saída.

[035] De acordo com a invenção, ela propõe um método para separarfluxo de fluido multifásico em um tubo, que compreende as seguintes etapas: - executar a rotação do fluxo de fluido pelo elementogerador de rotação, o elemento gerador de rotação é disposto a montante da entrada do primeiro elemento tubular, - executar a separação entre os fluidos de densidade maispesada e os fluidos de densidade mais leve do fluxo de fluido em uma distância predeterminada no primeiro estágio de separação, - direcionar os fluidos separados de densidade mais leve até o segundo elemento tubular, o segundo elemento tubular se estende ao menos parcialmente até o primeiro elemento tubular, - separar os fluidos de densidade mais pesada do fluxo defluido na primeira seção de saída na saída, - separar os fluidos arrastados de densidade mais pesadados fluidos separados de densidade mais leve por uma série de fendas no segundo elemento tubular, direcionando os fluidos arrastados de densidade mais pesada até a segunda seção de saída na saída.

[036] De acordo com um aspecto do método, ele compreende odirecionamento das seções de saída até o contêiner comum dos fluidos de densidade mais pesada,isto é, o líquido em que pode haver partículas.

Breve descrição dos desenhos

[037] As características abaixo, bem como outras da invenção, sãoexplicadas em maiores detalhes na descrição a seguir das duas modalidades, apresentadas como exemplos não limitados, com referência aos seguintes desenhos anexados: a Fig. 1 mostra a seção transversal da primeira modalidade da invenção, a Fig. 1A mostra a primeira modalidade vista por fora do lado a montante, a Fig. 1B mostra a primeira modalidade da vista elevada em que são removidas as partes dos elementos externos, a Fig. 2 mostra a segunda modalidade da invenção, a Fig. 2A mostra a segunda modalidade vista por fora do lado a montante, e a Fig. 2B mostra a segunda modalidade da vista elevada em que são removidas as partes dos elementos externos.

[038] A fig. 1 mostra uma modalidade da invenção em que o aparelhoé disposto como um separador horizontal de linha. Fig. 1A e 1B mostram a mesma modalidade em vistas diferentes. O aparelho compreende o primeiro elemento tubular 10. O elemento tubular 10 apresenta uma extremidade a montante 16 e uma extremidade a jusante 17 com meios de conexão 18 para conectar a tubulação. O primeiro elemento tubular 10 é um tubo com seção circular e transversal e superfície regular interna 15. A extremidade a montante 16 forma a entrada 13 no aparelho para a separação. A jusante da entrada 13, como mostra a modalidade, é disposto um misturador 14. A jusante do misturador 14 e da entrada 13 é disposto o elemento gerador de rotação 11. Nesta modalidade, o elemento é fixo com aletas de guias 12 em torno do corpo 19 guiando o fluxo do fluido em rotação ou espiral. A jusante do elemento gerador de rotação 11, o fluxo apresenta rotação e as partes mais pesadas do fluido fluem ou as partes de maior densidade tendem a fluir em uma parte do tubo próximo à superfície interior 15 do primeiro elemento tubular 10, e as partes mais leves, ou as de menor densidade, tendem a fluir próximo ao eixo longitudinal do primeiro elemento tubular.

[039] A jusante do elemento gerador de rotação 11 e após ocomprimento, encontra-se posicionado o segundo elemento tubular 20. O segundo elemento tubular 20 é posicionado coaxialmente no primeiro elemento tubular 10. A extremidade a montante 23 do segundo elemento tubular 20 forma a saída 25 dos fluidos e do gás de densidade mais leve, a partir do primeiro elemento tubular 10, circulando a parte interna do fluxo no primeiro elemento tubular 10. O espaço anular 27 é formado entre a superfície externa 22 do segundo elemento tubular interno 20 e a superfície interna 15 do primeiro elemento tubular 10. O espaço anular 27 faz parte da primeira seção da saída 30 das partes mais pesadas do fluxo de fluido, visto que a parte mais pesado do fluxo flui na parte externa do tubo, próximo à superfície interna 15 do primeiro elemento tubular 10. O espaço anular 27 é próximo à primeira parte 34 do elemento divisor 33. O espaço anular 27 leva à peça de conexão 37 até o contêiner 40 das partes mais pesadas do fluxo de fluido, a parte líquida. Nesta modalidade, as partes mais pesadas do fluxo de fluido entram no espaço anular 27 formando a primeira seção da saída 30 e fluindo a jusante do contêiner 40, denominado recipiente líquido.

[040] O contêiner 40 tem uma saída 41 para o líquido ou as partesmais pesadas do fluxo de fluido. São também dispostos meios indicadores da medição de nível 43 para regularem o nível do líquido no contêiner. Podem ser também posicionados disjuntores momentum 42 na passagem a jusante do contêiner 40, para não haver respingos nos contêiner 40. Na modalidade apresentada, o contêiner 40 também apresenta uma linha de reciclagem 45, gás de reciclagem ou partes de densidade mais leve do fluxo de fluido que retornam para o primeiro elemento tubular 10. Nesta modalidade, a linha de reciclagem 45 leva desde a parte superior do contêiner 40, posicionada acima do nível de líquido no contêiner 40, até o corpo 19 do elemento gerador de rotação 11. O corpo 19 tem uma passagem central e orifícios 46 na extremidade a jusante do corpo 19. Os orifícios 46 são configurados para que o gás tenha uma direção básica de fluxo radial ao deixar o corpo 19. Trata-se da pressão de sucção no fluxo rotacional a jusante do elemento gerador de rotação 11 que cria o fluxo de gás do contêiner 40 no primeiro elemento tubular 10. Podem-se considerar outras configurações da linha de reciclagem, como, por exemplo, uma linha posicionada no exterior do corpo e que termina na extremidade a jusante dele.

[041] De acordo com a invenção, o segundo elemento tubular 20compreende uma distância desde a extremidade a montante 23 do segundo elemento tubular 20, uma parte com ao menos uma abertura ou fenda 26, até a parede do segundo elemento tubular 20. Quando o fluido ingressa, o segundo elemento tubular 20 continua em rotação e as partes mais pesadas do fluxo, isto é, do líquido, ao ingressarem são empurradas em direção à superfície interna 21 do segundo elemento tubular 20. O líquido, ao entrar na parte do tubo com as fendas 26, sai do segundo elemento tubular 20 pelas fendas 26. As fendas levam até a segunda seção da saída 31. Nesta modalidade, a segunda seção da saída 31 é formada pela segunda parte do espaço anular 27 entre o segundo elemento tubular 20 e o primeiro elemento tubular 10. A segunda seção da saída 31 é separada da primeira seção da saída 30 pela placa divisora 33. E a outra extremidade do espaço anular 27 apresenta uma extremidade da placa 36 entre a extremidade a jusante do segundo elemento tubular 20 e o primeiro elemento tubular 10. A primeira parte 34 da placa divisora é posicionada no espaço anular e a segunda parte 35 da placa divisora 33 é estendida pela peça de conexão 37 e a jusante do contêiner 40 e na posição do contêiner 40 abaixo do seu nível de líquido normal. O líquido no contêiner atua como uma barreira de líquido entre as duas seções da saída. A peça de conexão 37 é dividida em dois trajetos de fluxo separados entre o primeiro elemento tubular 10 e o contêiner 40, formando duas seções da saída, a primeira e a segunda seção da saída 30, 31. Podem-se dispor também de disjuntores momentum 42 na parte da segunda seção da saída, para não haver respingos no contêiner. Pelas duas seções da saída 30, 31 serem separadas pela placa divisora e por haver barreira de líquido na parte inferior do contêiner, existem níveis de líquido diferentes nas duas partes dos contêineres. O gás arrastado com o líquido que sai do primeiro elemento tubular pela primeira seção da saída é recirculado retornando ao primeiro elemento tubular na linha de recirculação. O gás arrastado com o líquido que sai do elemento tubular pela segunda seção da saída remigra pelas fendas no segundo elemento tubular. Dispõe-se de um elemento antiespiral 47 a jusante da extremidade a jusante do segundo elemento tubular 20, para que o fluxo de gás apresente fluxo axial na saída da extremidade a jusante 17 do primeiro elemento tubular 10. Ele pode ser omitido ou disposto no segundo elemento tubular 20 caso ele se estenda até a extremidade a jusante do aparelho. O contêiner 40 pode ser hemisférico, elíptico ou cônico na parte inferior. Pode-se dispor também de um localizador de vórtice posicionado na saída do contêiner.

[042] A fig. 2, fig. 2A e a fig. 2B mostram a segunda modalidade. Deacordo com a invenção, o aparelho nas figuras apresenta uma modalidade na forma de um separador vertical de linha. Os elementos similares aos da primeira modalidade apresentam os mesmos números de referência, com referência à descrição da primeira modalidade. É emitida apenas a referência relacionada ao supracitado.

[043] Nesta modalidade, o primeiro elemento tubular 10 tem um eixolongitudinal A estendido principalmente na direção vertical. A primeira parte do elemento tubular 20 é disposta com o eixo coaxial e longitudinal ao primeiro elemento tubular 10. A primeira parte compreende a extremidade a montante 24 e a parte com as fendas 26. Na parte ainda mais inferior, o segundo elemento tubular 20 é voltado para a direção transversal ao eixo longitudinal do primeiro elemento tubular 10, formando a parte de densidade mais leve, gás, na saída do aparelho de separação. Nesta modalidade, dispõe- se de um elemento antiespiral 47 a montante do giro ou da inclinação do segundo elemento tubular 20. O elemento antiespiral 47 também pode ser posicionado após o giro do segundo elemento tubular ou ser omitido. Na primeira modalidade, a placa divisora 33 ou elemento divisor forma uma placa voltada principalmente para a direção transversal ao eixo longitudinal A do primeiro e segundo elemento tubular 10, 20. Na segunda modalidade, a placa divisora 33 tem uma forma diferente, porém com a mesma funcionalidade da primeira modalidade. Na segunda modalidade, a placa divisora apresenta a primeira parte 34 estendida na direção radial e distanciada da superfície externa 22 do segundo elemento tubular 20 no espaço anular 27 entre o primeiro elemento tubular 10 e o segundo elemento tubular 20. A primeira parte 34 forma uma parte na forma de um disco. A placa divisora 33 continua na segunda parte 35 da direção paralela ao eixo longitudinal A do primeiro elemento tubular 10, como a segunda parte 35 em forma tubular ou cilíndrica. A segunda parte 35 se estende pela peça de conexão 37 e a jusante do contêiner 40 no nível abaixo do nível de líquido normal L no contêiner. Desta forma, o fluido cria uma barreira líquida no contêiner 40.

[044] Nesta modalidade, pode-se dispor também de um misturador naentrada do aparelho, mesmo não mostrado na modalidade. Podem-se dispor também de antiespirais 44 na primeira e segunda seção da saída 30, 31, para cessar o redemoinho do fluxo do fluido, após ser separado do fluxo do fluido de densidade mais leve, isto é, gás.

[045] A invenção foi explicada com referência a duas modalidadesnão limitativas. O técnico conhecedor observa que podem ser feitas alterações e modificações nas modalidades no âmbito da invenção, como definido nas reivindicações. De acordo com a invenção, deve-se mencionar também que vários dos aparelhos supracitados podem ser dispostos em série, no caso de serem previstos volumes de líquido ou transientes significativos no fluxo do fluido.

Claims

1. Aparelho para separação de fluxo de fluido, o fluxo de fluido incluindo ao menos dois fluidos de densidades diferentes, sendo o aparelho caracterizado por compreender o seguinte: um primeiro elemento tubular (10) que compreende um elemento gerador de rotação (11) do fluxo de fluido a jusante da entrada (13) no primeiro tubo (10), um segundo elemento tubular (20) disposto ao menos parcialmente dentro do primeiro elemento tubular (10), a jusante do elemento gerador de rotação (11), formando a saída (25) dos fluidos de densidade mais leve, o primeiro e segundo elementos tubulares (10, 20) formando um espaço anular (27) entre a superfície interna (15) do primeiro elemento tubular (10) e superfície externa (22) do segundo elemento tubular (20), cujo espaço anular (27) é conectado na primeira seção da saída (30) dos fluidos de densidade mais pesada, em que o segundo elemento tubular (20) é guarnecido em uma série de aberturas desobstruídas (26) em ao menos parte do seu comprimento, as aberturas (26) perpassam a parede do segundo elemento tubular e levam à segunda seção da saída (31) dos fluidos de densidade mais pesada, e a primeira seção da saída (30) e a segunda seção da saída (31) são conectadas no contêiner comum (40) com a saída (41) dos fluidos de densidade mais pesada.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a primeira seção da saída (30) e a segunda seção da saída (31) serem em parte formadas pelo primeiro e segundo elementos tubulares (10, 20) e separadas pela placa divisora (33) que se estende até o contêiner (40) na posição abaixo do nível de líquido normal no contêiner.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por ser disposto no eixo longitudinal do primeiro e segundo elementos tubulares (10, 20) na direção horizontal.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por ser disposto no eixo longitudinal do primeiro elemento tubular (10) e ao menos em uma parte do segundo tubo (20) que se estende na direção vertical.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado por a placa divisora (33) compreender a primeira parte (34) que circula o segundo elemento tubular (20) e se estende entre o segundo elemento tubular (20) e o primeiro elemento tubular (10), formando uma barreira nos fluidos separados que fluem na região anular.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a placa divisora (33) compreender a segunda parte (35) como continuação da primeira parte (34), cuja segunda parte se estende desde o espaço anular até o contêiner (40) na posição abaixo do nível de líquido normal no contêiner (40), formando uma barreira entre a primeira e segunda seções da saída (30, 31).

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o segundo elemento tubular (20) ser ao menos em parte substancial e coaxialmente disposto dentro do primeiro elemento tubular (10).

8. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por a série de aberturas desobstruídas (26) serem dispostas ao menos parcialmente em torno da circunferência do segundo elemento tubular.

9. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por as aberturas (26) serem feitas com o eixo centralda abertura em um ângulo em relação ao raio do segundo elemento tubular (20).

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por as aberturas (26) serem formadas em fendas.

11. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por a série de fendas serem dispostas com o comprimento paralelo ao eixo longitudinal do segundo elemento tubular (20).

12. Método de separação de fluxo de fluido multifásico em um aparelho conforme definido na reivindicação 1 caracterizado por compreender as seguintes etapas: . executar a rotação do fluxo de fluido pelo elementogerador de rotação, o elemento gerador de rotação é disposto a montante da entrada do primeiro elemento tubular. executar a separação entre os fluidos de densidade maispesada e os fluidos de densidade mais leve do fluxo de fluido em uma distância predeterminada no primeiro estágio de separação, . direcionar os fluidos separados de densidade mais leveaté o segundo elemento tubular, o segundo elemento tubular se estende ao menos parcialmente até o primeiro elemento tubular, . separar os fluidos de densidade mais pesada do fluxo defluido na primeira seção de saída na saída, . separar os fluidos arrastados de densidade mais pesadados fluidos separados de densidade mais leve por uma série de fendas no segundo elemento tubular, as fendas perpassam a parede do segundo elemento e direcionam os fluidos arrastados de densidade mais pesada até a segunda seção de saída na saída.