BR112015023630B1 - Aparelhos para separar gás de líquido em um fluxo de gás-líquido e para abastecimento de combustível, e, sistema de poço para separar componentes de um fluxo multifásico de um furo de poço perfurado a partir de um equipamento de perfuração - Google Patents

Abstract

APARELHOS PARA SEPARAR GÁS DE LÍQUIDO EM UM FLUXO DE GÁS-LÍQUIDO, PARA SEPARAR FLUIDOS EM UMA CORRENTE DE FLUXO DE MÚLTIPLOS FLUIDOS, PARA ABASTECIMENTO DE COMBUSTÍVEL, E, SISTEMA DE POÇO PARA SEPARAR COMPONENTES DE UM FLUXO MULTIFÁSICO DE UM FURO DE POÇO. É provido um aparelho de separação de múltiplas fases que conforma o fluxo em uma linha de conformação de fluxo tendo uma pluralidade de enlaces com diâmetro consecutivamente decrescente. Força centrífuga aciona o líquido mais pesado e denso de um fluxo bifásico para a parede externa da linha de conformação de fluxo e permite que o gás ou vapor mais leve e menos denso ocupe a parede interna da linha de conformação de fluxo. Com o gás posicionado na parede interna da linha de conformação de fluxo, um orifício de saída na parede interna permitirá que a maioria do gás, junto com uma baixa quantidade de líquido, seja enviada para um separador convencional. O líquido restante é subsequentemente introduzido dentro de um divisor de fase para separar componentes líquido s diferentes um do outro.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção é relativa genericamente à separação de componentes em uma corrente de fluxo multifásica. Mais especificamente, ela é relativa a reestruturar regimes de fluxo por meio de um aparelho de conformação de fluxo, de modo que a maior parte de um componente de fluido específico em uma corrente de fluxo é localizada em uma certa área da corrente de fluxo, o que permite a separação efetiva dos diversos componentes fluidos.

Fundamento da Invenção

[002] Uma corrente de fluxo bifásica de gás-líquido inclui uma mistura de diferentes fluidos que têm diferentes fases tal como ar e água, vapor e água, petróleo e gás natural. Além disto, a fase liquida de uma corrente de fluxo de fluido pode ainda compreender diferentes componentes líquidos tal como petróleo e água. Um fluxo bifásico de gás-líquido assume diversas formas diferentes e pode ser classificado em diversos tipos de distribuição de gás dentro do líquido. Estas classificações são comumente chamadas de “regimes de fluxo” ou “padrões de fluxo” e estão ilustradas nas figuras 1A - 1E. Fluxo de bolha como ilustrado na figura 1A é tipicamente uma distribuição contínua de líquido com uma dispersão bastante equilibrada de bolhas no líquido. Fluxo em dose (soluços) ou tampão como ilustrado na figura 1B é uma transição de fluxo de bolha onde as bolhas coalesceram para bolhas maiores, com uma dimensão que se aproxima do diâmetro do tubo. Fluxo agitado como ilustrado na figura 1C é um padrão onde as bolhas de fluxo em dose se conectaram uma à outra. Em fluxo anular, como ilustrado na figura 1D, líquido escoa sobre a parede do tubo como um filme, e o gás escoa ao longo do centro do tubo. Finalmente, em fluxo anular fino como ilustrado na figura 1E, quando a vazão de líquido é aumentada, a concentração de gotas no núcleo de gás aumenta, conduzindo à formação de grandes nódulos ou estrias de líquido.

[003] É muitas vezes desejável separar os componentes gás e líquido de um fluido um do outro para possibilitar a operação adequada de sistemas, tal como certos tipos de bombas de líquido. Separadores convencionais verticais ou horizontais de gás-líquido são disponíveis para separar gás de líquido. Separadores convencionais tipicamente empregam estruturas mecânicas nas quais um fluido que entra atinge uma chicana defletora que inicia separação primária entre os componentes gás e líquido. Almofadas de malha ou almofadas de separação de neblina são então utilizadas para remover ainda mais líquido suspenso. O dimensionamento de um separador e a característica particular do separador são dependentes de diversos fatores que podem incluir a vazão do líquido, a densidade do líquido, a densidade do vapor, a velocidade do vapor e a pressão de entrada. Separadores verticais são tipicamente selecionados quando a relação vapor/líquido é elevada, ou a vazão total é baixa. Separadores horizontais são tipicamente preferidos para a relação baixa de vapor/líquido ou para grandes volumes de fluido total.

[004] Uma aplicação destes tipos de separadores é nas operações de perfuração para petróleo e gás. Especificamente, um separador de lama-gás é utilizado quando um choque é experimentado em um furo de poço durante operações de perfuração. Um choque é o fluxo de fluidos da formação para o interior do furo de poço durante operações de perfuração. Se um choque não é rapidamente controlado, ele pode conduzir a uma erupção. Como parte do processo para controlar um choque os controladores preventivos de erupção são ativados para fechar o furo de poço e fluidos do furo de poço são lentamente circulados para fora do furo de poço enquanto fluidos de perfuração mais pesados são bombeados para o interior do furo de poço. Um separador de lama de gás é utilizado para separar gás natural de fluido de perfuração quando o fluido de furo de poço é circulado para fora do furo de poço. Muitas vezes, contudo, separadores da técnica precedente têm capacidade limitada para processar correntes de fluxo com altos volumes e/ou altas vazões, tal como aquelas características de furos de poço.

[005] Naturalmente, separadores são também utilizados na produção de petróleo e gás para separar gás natural de petróleo que está sendo produzido. Adicionalmente, existem diversas outras aplicações que requerem a utilização de separadores de gás de líquido ou. Por exemplo, quando suprindo combustível para navios, conhecido como abastecimento de combustível (bunkering), ar é muitas vezes arrastado no combustível provocando uma medição imprecisa do combustível transferido. Da mesma maneira, em produção de petróleo, ou produção de outros líquidos, transferir ou transportar um líquido pode resultar em o líquido adquirir gás arrastado durante este processo, um resultado observado em tubulações com terrenos alterados. Com relação a isto, gases arrastados podem impedir a medição precisa de um produto líquido, seja ele combustível transferido durante abastecimento de combustível ou um líquido que escoa em uma tubulação.

Sumário da Invenção

[006] Um aspecto da invenção é relativo a conformar fluxo misto ou multifásico utilizando uma linha de fluxo curvilínea formada em diversas enlaces ou espiras antes da separação de um componente fluido do trajeto de fluxo. Conformação do fluxo multifásico em um trajeto curvilíneo irá permitir que a força centrífuga force mais facilmente o líquido mais pesado, mais denso, para o exterior ou parede do diâmetro externo da linha de conformação de fluxo no trajeto encurvado e permite que o vapor mais leve, menos denso, ou gás escoe ao longo do interior ou parede do diâmetro interno da linha de conformação de fluxo. Em certas modalidades, uma vez que um regime de fluxo tenha sido reestruturado dentro da linha de fluxo, o componente de fluxo coletado adjacente a uma parede particular da linha pode ser removido. Por exemplo, em correntes de fluxo distinguidas por um componente líquido maior, o componente gás da corrente de fluxo líquido-gás irá coletar ao longo da parede do diâmetro interno da linha de conformação de fluxo encurvado, onde o gás pode ser trazido ou acionado para um orifício de saída localizado na parede interna, com isto permitindo que uma maior parte, se não todo o gás, juntamente com uma baixa quantidade de líquido, seja enviada para um separador convencional de gás de líquido. O fluido separado terá uma relação comparativamente mais elevada de gás para líquido do que a corrente de fluxo primária na linha de fluxo, porém irá passar para o interior do separador convencional de gás em uma vazão muito mais baixa do que a vazão total dentro da linha de conformação de fluxo. Isto permite separação eficiente do gás do líquido, com a utilização de um separador convencional de gás de líquido, menor, mais econômico, do que seria requerido para a corrente de fluxo total e/ou vazões mais altas.

[007] Em certas modalidades, uma linha de fluxo curvilínea, seja na forma de um único enlace, ou de diversos enlaces, pode ser utilizada em conjunto com um sensor para controlar uma válvula ajustável. Em cada caso de diversos enlaces, os enlaces na linha de fluxo permitem um tempo de residência prolongado de uma corrente de fluxo através do sistema. Um sensor colocado ao longo do trajeto de fluxo é utilizado para estimar uma propriedade do fluxo 12 tal como, por exemplo, a porcentagem ou “corte” de um ou mais componentes da corrente de fluxo. A válvula ajustável é posicionada suficientemente à jusante, de modo que a válvula pode ser ajustada em tempo com base na medição a partir do sensor. Por exemplo, um sensor que mede corte pode ser utilizado para ajustar a posição de uma placa vertedouro na corrente de fluxo, com isto aumentando ou diminuindo a quantidade de fluido separada da corrente de fluxo. Embora os sensores como descritos aqui que venham a ser de forma primária descritos como medindo o corte, outros tipos de sensores também podem ser utilizados. Da mesma maneira, o tipo de sensores de corte não está limitado a um tipo particular, porém pode incluir exemplos não limitativos de medidores de interface; sensores óticos ou de capacitância. O tempo de residência prolongado da corrente de fluxo no sistema de diversas enlaces permite que a válvula seja ajustada uma vez que o corte seja determinado, com isto aprimorando separação de componentes fluidos, uma vez que a corrente de fluxo tenha sido estruturada de acordo com a invenção. A válvula ajustável pode ser, por exemplo, uma placa vertedouro, lâmina ou estrutura similar, que pode ser utilizada para trazer ou separar um componente da corrente de fluxo. Outros tipos de válvulas ajustáveis também podem ser utilizados.

[008] Em certas modalidades de um sistema de diversos enlaces o diâmetro primário de um ou mais enlaces ou espiras genericamente colocados ao longo de um eixo, pode ser alterado ao longo do comprimento do eixo para controlar a vazão através do sistema. Em certas modalidades a linha de fluxo irá incluir uma pluralidade de enlaces formados ao longo de um eixo, com cada enlace sucessivo tendo um diâmetro primário menor do que o enlace precedente, tal que a velocidade da corrente de fluxo dentro da linha de fluxo aumenta ao longo do eixo, enquanto mantendo separação do regime de fluxo. Da mesma maneira, em certas modalidades a linha de fluxo irá incluir uma pluralidade de enlaces formados ao longo de um eixo, com cada enlace sucessivo tendo um diâmetro primário maior do que o enlace precedente, tal que a velocidade da corrente de fluxo dentro da linha de fluxo diminui ao longo do eixo.

[009] Em certas modalidades de um sistema de diversas enlaces, dois conjuntos de enlaces ou espiras podem ser utilizados ao longo de um trajeto de fluxo. O primeiro conjunto de enlaces irá funcionar para separar um componente tal como gás, como descrito acima. O segundo conjunto de enlaces funciona para visar qualquer gás que permaneça na corrente de fluxo. Em certas modalidades, antes da introdução da corrente de fluxo no segundo conjunto de enlaces, a corrente de fluxo pode ser agitada de modo a daí em diante aprimorar a reconformação do regime de fluxo como descrito acima.

[0010] Adicionalmente, uma superfície guia de fluido pode ser colocada na parede interna da linha de conformação de fluxo no orifício de saída, para ajudar ainda mais a direcionar o gás para escoar para o separador de gás convencional.

[0011] Além disto, o retorno de líquido, a partir do separador convencional de gás de líquido, pode ser arranjado em proximidade de jusante próximo ao orifício de saída na parede interna da linha de conformação de fluxo. A proximidade junto do retorno de líquido e o orifício de saída permitem a utilização de um venturi, bocal, ou outra restrição localizada adjacente ao retorno de líquido na linha de conformação de fluxo logo à jusante no orifício de saída. O venturi, bocal, ou outra restrição, acelera a velocidade do líquido na linha de conformação de fluxo quando ele escoa através do orifício de saída. Esta aceleração do líquido ajuda a puxar o líquido para fora do separador convencional de gás de líquido. Em adição, a aceleração do líquido dentro da linha de conformação de fluxo ajuda a impedir que quaisquer sólidos que possam estar presentes no fluxo de gás- líquido penetrem no orifício de saída, e isto ajuda a reduzir a quantidade de líquido que penetra no orifício de saída e assim penetra no separador convencional.

[0012] Em certas modalidades um aquecedor pode ser colocado ao longo de uma corrente de fluxo antes de reconformar o regime de fluxo, para provocar uma mudança de fase de no mínimo uma porção do fluido dentro da corrente de fluxo. Por exemplo, certos hidrocarbonetos líquidos em corrente de fluxo podem ser convertidos para gás sob um calor aplicado, para aprimorar separação do hidrocarboneto do vapor do fluxo, como descrito acima. Tal aquecedor pode ser utilizado com linha de fluxo curvilínea que tem um ou diversos enlaces.

[0013] Da mesma maneira, em certas modalidades, uma linha de fluxo curvilínea que tem um ou diversos enlaces, pode ser utilizada em conjunto com um separador de fase líquido-líquido. O separador de fase líquido-líquido é preferivelmente desenvolvido à jusante do orifício de saída e é colocado para separar líquidos de densidades diferentes um do outro. Em certas modalidades o separador de fase líquido-líquido pode ser ajustável e utilizado em conjunto com um sensor. O sensor é colocado ao longo do trajeto de fluxo à jusante do orifício de saída de gás e é utilizado para estimar a porcentagem ou “corte” de diversos líquidos que permanecem no vapor do fluxo. O separador de fase pode ser ajustado com base no corte. O separador de fase pode incluir, por exemplo, uma placa vertedouro ajustável, lâmina ajustável, válvula ajustável, ou mecanismo ajustável similar. Em uma modalidade o separador de fase pode incluir uma válvula ajustável na forma de esfera rotativa que tem duas passagens de fluxo através dela. Rotação da esfera ajusta as posições das passagens de fluxo em relação à corrente de fluxo líquido-líquido, expondo mais ou menos de uma passagem particular ao vapor ao vapor do fluxo. Outros tipos de válvulas ajustáveis podem também ser utilizados.

[0014] Em outra modalidade da invenção particularmente adequada para correntes de fluxo com um alto teor de gás, isto é gás úmido, um canal de fluxo é formado ao longo de no mínimo uma porção da parede do diâmetro interno de uma linha de fluxo curvilínea como descrito aqui. O líquido dentro do gás úmido irá coletar no canal de fluxo e pode ser drenado para fora da corrente de fluxo primária.

[0015] Em outra modalidade da invenção o separador de gás de líquido inclui uma válvula de controle de gás de posição variável que mantém o controle de nível de um vaso e estabelece uma pressão de fluxo constante através de todo o sistema.

[0016] A invenção, portanto, permite que um fluido multifásico seja efetivamente separado com a utilização de um separador convencional menor do que era anteriormente possível. A invenção realiza isto sem utilizar outros dispositivos mecânicos complexos, e assim irá operar de maneira eficiente e confiável.

Breve Descrição Dos Desenhos

[0017] Um entendimento mais completo da presente descrição e vantagens dela podem ser adquiridos fazendo referência à descrição que segue tomada em conjunto com as figuras que acompanham, nas quais:

[0018] As figuras 1A - 1E ilustram uma vista em seção transversal de diversos regimes de fluxo de fluxo bifásico de gás- líquido.

[0019] A figura 2 ilustra uma vista em seção transversal de uma modalidade de aparelho de separação com uma modificação de regime de fluxo ou de enlace/espira e um divisor de fase líquido-líquido.

[0020] A figura 3 ilustra uma vista em elevação da modalidade do aparelho de separação, com uma pluralidade de enlaces/expiras de modificação de regime de fluxo de diâmetro de seção transversal descendente.

[0021] A figura 4 ilustra uma vista em elevação da modalidade do aparelho de separação com uma pluralidade de enlaces/espiras de modificação de regime de fluxo, que têm diâmetros sucessivamente decrescentes de um separador de fase líquido-líquido.

[0022] A figura 5 ilustra uma vista em elevação da modalidade do aparelho de separação com uma pluralidade de enlaces/espiras de modificação de regime de fluxo, que têm substancialmente os mesmos diâmetros e um separador de fase líquido-líquido.

[0023] A figura 6a ilustra uma vista em elevação da modalidade do aparelho de separação com dois conjuntos de enlaces/espiras de modificação de regime de fluxo da figura 4.

[0024] A figura 6b ilustra uma vista em elevação da modalidade do aparelho de separação com dois conjuntos de enlaces/espiras de modificação de regime de fluxo da figura 5.

[0025] A figura 7 é uma vista em elevação de um aparelho para separação de fluxo multifásico que utiliza dois conjuntos de enlaces/espiras da figura 4 arranjados em série.

[0026] A figura 8 ilustra uma vista em seção transversal de um enlace/espira de modificação de regime de fluxo para processamento de gás úmido.

[0027] A figura 9 ilustra uma vista em seção transversal de outra modalidade de um divisor de fase líquido-líquido com uma válvula ajustável.

[0028] A figura 10 ilustra uma vista em seção transversal de uma válvula de controle de gás em um tanque de separação de gás.

[0029] A figura 11 ilustra uma vista em elevação de outra modalidade de aparelho de separação, desenvolvida em operações de perfuração para petróleo e gás.

[0030] A figura 12 ilustra uma vista em elevação de outra modalidade de aparelho de separação, desenvolvida em operações de abastecimento de combustível.

Descrição Detalhada

[0031] Na descrição detalhada da invenção numerais iguais são empregados para designar partes iguais através de toda ela. Diversos itens de equipamento tais como tubos, válvulas, bombas, fixadores, acessórios, etc., podem ser omitidos para simplificar a descrição. Contudo, aqueles versados na técnica irão imaginar que tal equipamento convencional pode ser empregado como desejado.

[0032] A figura 2 ilustra uma vista em seção transversal de uma modalidade de um aparelho de separação 10. Em uma modalidade tomada como exemplo, o aparelho de separação 10 está em comunicação fluídica com uma linha de fluxo principal 15 na qual um fluxo multifásico 12 está viajando. O fluxo multifásico 12 poderia ser qualquer tipo de regime de fluxo de gás- líquido multifásico ou padrão de fluxo tal como, por exemplo, fluxo de bolha, fluxo em soluço ou tampão, fluxo agitado, fluxo anular ou fluxo anular fino. Além disto, o fluxo multifásico pode incluir um dos componentes dentro de uma única fase, tal como água e petróleo dentro da fase liquida. O fluxo multifásico 12 dentro da linha principal 15 é direcionado para um trajeto de fluxo curvilíneo 16 em uma linha de conformação de fluxo 17. Em certas modalidades, tal como está ilustrado na figura 2, o trajeto de fluxo curvilíneo 16 é substancialmente na forma de um enlace que tem uma forma circular, embora trajeto de fluxo curvilíneo possa ter outras formas curvilíneas. Em qualquer caso o trajeto de fluxo curvilíneo 16 da linha de conformação de fluxo 17 cria uma distribuição aumentada de uma primeira fase 22 tal como mais ao longo da parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17. A distribuição aumentada desta primeira fase 22 ao longo da parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17 resulta em parte pela segunda fase relativamente mais pesada e mais densa 18, tal como um líquido, de fluxo 12 que é forçado para a parede exterior 20 da linha de conformação de fluxo 17 devido à força centrífuga do trajeto de fluxo curvilíneo 16 enquanto a primeira fase mais leve 22 é acionada para a parede interna 24. A linha de conformação de fluxo 17 pode ser colocada em qualquer orientação, incluindo substancialmente em um plano vertical ou um plano horizontal. Em modalidades com uma orientação vertical ou parcialmente vertical da linha de conformação de fluxo 17, efeitos gravitacionais podem também ajudar a aumentar a distribuição da primeira fase 22 sobre a parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17.

[0033] Uma vez que o fluxo multifásico 12 continua a viajar através do trajeto de fluxo curvilíneo 16 da linha de conformação de fluxo 17, o fluxo multifásico 12 forma um trajeto de fluxo que apresenta uma alta concentração de gás 22 ao longo da parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17. Na modalidade mostrada na figura 2 na localização 26 que é aproximadamente 315° ao redor da linha de conformação 17 (ou 45° a partir da vertical), a separação de gás 22 do líquido 18 alcançou um grau que gás 22 ocupa de maneira primária o espaço adjacente à parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17. Como visto na figura 3, que é uma seção transversal 3-3 da linha de conformação de fluxo 17, e fluxo multifásico 12 na localização 26, o gás 22 ocupa principalmente a parede interna 24 do trajeto de fluxo circular 16 da linha de conformação de fluxo 17 enquanto o líquido 18 viaja de maneira primária ao longo da parede externa 20.

[0034] Com o fluxo de gás-líquido 12 formando um regime de fluxo mais estratificado, ou no mínimo a distribuição ou volume de gás junto à parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17 aumentou no ponto de localização 26, o gás 22 pode ser efetivamente soprado do fluxo de gás- líquido 12 em um orifício de saída 28 posicionado ao longo da parede interior 24 da linha de conformação de fluxo 17, preferivelmente ao longo de uma porção curvilínea da linha de conformação de fluxo 17. Com relação a isto, embora o orifício de saída 28 possa ser posicionado em qualquer lugar ao longo do trajeto de fluxo 16, ele é preferivelmente selecionado para estar em um ponto onde separação substancial de gás do líquido tenha ocorrido. Assim, em uma modalidade preferida, o orifício de saída 28 é a jusante da localização 26. Aproximadamente em uma localização 26 que está aproximadamente em um ângulo de aproximadamente 45 graus a partir de um eixo vertical 74 ou de outra maneira aproximadamente 315 graus ao redor de um trajeto de fluxo circular, foi descoberto que a concentração, separação ou estratificação do gás 22 a partir do líquido 18 está em um ponto que gás 22 ocupa um volume maior de espaço adjacente à parede interna 24 da linha principal 15 do que o líquido 18. Em outras modalidades o orifício de saída 28 pode ser localizado entre genericamente 45 graus a partir da vertical e genericamente 0 graus com a vertical. Embora a localização 26 esteja ilustrada em aproximadamente 315 graus ao redor da linha de conformação de fluxo 17 e tenha sido descoberto estar em um ponto onde um volume substancial de gás tenha sido acionado para a parede interna 24, a localização 26 é utilizada somente para finalidades ilustra- ativas. Com relação a isto, em configurações com diversos enlaces formados pela linha de conformação de fluxo 17, o orifício de saída 26 pode ser colocado ao longo de uma parede interna de qualquer um dos enlaces, incluindo primeiro enlace, o último enlace ou um enlace intermediário.

[0035] Em uma modalidade tomada como exemplo, uma superfície guia de fluido 30 é localizada no orifício de saída 28. Em certas modalidades uma superfície guia de fluido 30a pode ser localizada no diâmetro interno 32 da parede interior 34 da linha de conformação de fluxo 17 à montante do orifício de saída 28. A superfície guia de fluido 30 inclui uma extremidade de jusante 36 que encurva ao redor do canto 37 localizado na junção do orifício de saída 28 e a linha de conformação de fluxo 17. O gás 22 segue o contorno da superfície guia de fluido 30a e o gás 22 irá seguir a curva da extremidade de jusante 36 para o interior do orifício de saída 28. Em outra modalidade, uma superfície guia de fluido 30b pode compreender uma placa vertedouro, lâmina, ou mecanismo de separação similar, colocado para direcionar gás 22 para o interior do orifício de saída 28. A superfície guia de fluido 30b funciona para guiar o gás 22 para o orifício de saída 28. Em certas modalidades a superfície guia de fluido 30b é ajustável para ajustar a posição da superfície guia de fluido 30b, e daí o primeiro corte de fase removido da corrente de fluxo 12. Um sensor 34 pode ser colocado para operar em conjunto com e controlar a superfície guia de fluido ajustável 30b com base em uma propriedade medida da corrente de fluxo 12 tal como corte. Embora o sensor 34 possa ser localizado em qualquer lugar ao longo da linha principal 15 ou linha de conformação de fluxo 17, foi descoberto que o sensor 34 é preferivelmente separado uma distância suficiente do orifício de saída 28 para permitir que a posição da superfície guia de fluido ajustável 30b seja ajustada uma vez que o corte de fluxo 12 tenha sido determinado. Da mesma maneira, em certas modalidades, o sensor 34 é colocado ao longo da linha de conformação de fluxo 17 em um ponto onde separação de fase substancial tenha tido lugar, tal como em 26, com isto aumentando a precisão do sensor 34.

[0036] Uma quantidade de líquido 18' a partir do fluxo de gás-líquido 12 será também carregada para o orifício de saída 28 formando assim um novo fluxo de gás-líquido 40 que inclui uma porcentagem muito mais baixa de líquido 18' comparada ao líquido 18 no fluxo de gás-líquido 12. O novo fluxo de gás-líquido 40 a partir do orifício de saída 28 é então direcionado para um separador convencional de gás de líquido 38 como mostrado na figura 2, para separação adicional de gás de líquido. O orifício de saída 28 é conectado a um separador convencional de gás de líquido por meio da linha de entrada de separador 33. O separador de gás de líquido 38 contém uma saída de gás 39 para permitir remoção de gás 22 separado da corrente de fluxo 12. O separador de gás de líquido 38 também contém uma saída de líquido 41. Em certas modalidades a saída de líquido 41 que pode estar em comunicação fluídica através de uma linha 44 com a linha de conformação de fluxo 17 ou uma linha de fluxo subsequente 43 colocada na extremidade da linha de conformação de fluxo 17. Aqueles versados na técnica irão apreciar que o aparelho de separação 10 está mostrado como integrado com o separador de gás de líquido 38, porém pode ser uma estrutura completamente separada.

[0037] Em uma modalidade tomada como exemplo orifício de entrada de líquido 42 está em proximidade junto à jusante do orifício de saída 28 com um venturi, ou restrição similar 46, formado entre eles ao longo do trajeto de fluxo do fluxo de líquido 18. A restrição 46 acelera a velocidade do líquido 18 quando ele escoa através do orifício de entrada de líquido 42. Esta aceleração de líquido 18 reduz a pressão do fluxo de líquido 18 no trajeto de fluxo primário abaixo daquele do líquido 18' na linha 44, com isto trazendo o líquido 18' para fora do separador convencional de gás de líquido 38. Em adição, a aceleração do líquido 18 facilita separação de gás do líquido dentro da linha de conformação de fluxo 17, minimiza a probabilidade que quaisquer sólidos presentes no fluxo de gás-líquido 12 venham a penetrar no orifício de saída 28 e minimiza a quantidade de líquido 18 que penetra no orifício de saída 28.

[0038] Em certas modalidades preferidas o venturi 46 é ajustável, permitindo que a velocidade do fluxo através de todo ele, e daí a queda de pressão através do venturi 46, seja ajustada para controlar a quantidade de líquido 18 trazida no separador convencional de gás de líquido 38. Isto por sua vez permite que a pressão de gás dentro do separador de gás de líquido 38 bem como as quantidades proporcionais de líquido e gás ainda sejam controladas. Isto é particularmente desejável quando fração de vazio de gás para líquido é um percentual mais alto. Para eliminar contorno de gás que poderia passar o ponto de extração 28.

[0039] Como mencionado acima, a primeira etapa eficiente na separação do gás 22 do líquido 18 reduz de maneira significativa quantidade de líquido 18 que penetra no separador convencional de gás de líquido 38. Isto permite a utilização de separadores convencionais de gás de líquido de tamanho muito menor do que seria anteriormente possível para uma dada vazão e/ou volume de fluxo.

[0040] Embora trajeto de fluxo circular 16 esteja mostrado como posicionado em um plano vertical, em outra modalidade o trajeto de fluxo circular 16 poderia estar em um plano horizontal (ver figura 12) ou em um plano com uma inclinação entre horizontal e vertical.

[0041] Em certas modalidades, como mais ilustrado na figura 2, um divisor de fase 50 está em comunicação fluídica com a linha de conformação de fluxo 17 para receber o fluxo de líquido 18 a partir dela. O divisor de fase 50 pode estar em comunicação fluídica direta com a linha de conformação de fluxo 17 com uma linha de fluxo 43 colocada entre o divisor de fase 50 e uma linha de conformação de fluxo 17. Com relação a isto, uma linha de fluxo 43 pode ser utilizada para estratificar diversos componentes líquidos dentro do líquido 18 estabilizando o fluxo de fluido. Por exemplo, a linha de fluxo 43 pode ser colocada horizontalmente de modo que líquidos 18a com uma primeira densidade, tal como petróleo separam de líquidos 18b com uma segunda densidade, tal como água, em virtude de efeitos gravitacionais que atuam sobre eles. Alternativamente, enlaces adicionais na linha de conformação de fluxo 17 podem ser utilizados para estratificar os componentes líquidos 18a e 18b.

[0042] O divisor de fase 50 inclui uma carcaça que tem uma entrada de líquido 52 para recebimento de líquido 18, bem como a primeira saída de líquido 54 e uma segunda saída de líquido 56. Uma placa vertedouro, lâmina, ou mecanismo de separação similar 58, é colocada dentro do divisor de fase 50 para direcionar uma porção do líquido 18 para a primeira saída 54 e permitir que uma porção do líquido 18 passe para o interior da segunda saída 56. Por exemplo, a placa vertedouro 58 pode ser colocada para direcionar uma porção substancial de componente líquido 18b para a primeira saída 54, enquanto permitindo que componente líquido 18a passe sobre a placa vertedouro 58 para a segunda saída 56. Desta maneira, o aparelho de separação 10 pode ser utilizado não somente para separar gás de líquido, mas também para separar líquido de líquido em casos em que um gás e diversos líquidos compreendem corrente de fluxo 12.

[0043] Em certas modalidades o mecanismo de separação 58 pode ser ajustável para ajustar a posição de mecanismo de separação 58 e daí o corte de líquido removido de líquido 18. Exemplos não limitativos de um mecanismo de separação ajustável 58 incluem uma válvula ajustável, placa vertedouro ajustável, ou lâmina ajustável. Um sensor 60 pode ser colocado para trabalhar em conjunto com e controlar um mecanismo de separação ajustável 58 com base em uma propriedade medida de líquido 18 tal como um corte. Embora o sensor 60 possa ser localizado em qualquer lugar ao longo da linha principal 15 ou linha de conformação de fluxo 17 ou linha 43, foi descoberto que o sensor 60 é preferivelmente separado uma distância suficiente do mecanismo de separação 58 para permitir que a posição do mecanismo de separação 58 seja ajustada uma vez que a propriedade de fluxo 12 tenha sido determinada. Da mesma maneira, em certas modalidades o sensor 60 é colocado ao longo da linha de conformação de fluxo 17, ou linha 43, em um ponto onde estratificação liquida substancial tenha tido lugar, com isto aumentando a precisão do sensor 60. Em certas modalidades o sensor 34 e o sensor 60 podem ser um único sensor, utilizado para diversas funções, tal como identificar um primeiro líquido e um segundo líquido no fluxo 12.

[0044] Voltando para a figura 4, outras modalidades da invenção estão ilustradas. Em certas modalidades o trajeto de fluxo curvilíneo 16 é substancialmente na forma de uma pluralidade de enlaces L1,,,,,,,L1, cada enlace caracterizado por um diâmetro D1,,,,,Di que juntamente compreendem a linha de conformação de fluxo 17. Os enlaces L são colocadas ao longo de um eixo 62. Em certas modalidades o diâmetro D nos enlaces L pode permanecer substancialmente constante ao longo do comprimento do eixo 62, enquanto em outras modalidades o diâmetro dos enlaces pode aumentar ou diminuir, seja de maneira randômica ou de maneira sucessiva. Na modalidade ilustrada o diâmetro D1 de enlaces sucessivos diminui ao longo do comprimento da linha de conformação de fluxo 17 a partir da primeira extremidade 64 até a segunda extremidade 66 da linha de conformação de fluxo.

[0045] A pluralidade de enlaces L pode ser provida para desenvolver a concentração aumentada do gás 22 sobre a parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17. Além disto, a pluralidade de enlaces L aumenta o tempo de residência do fluxo 12 ou líquido 18 através da linha de conformação de fluxo 17. Pode ser desejável, por exemplo, aumentar o tempo de residência do fluxo 12 ou líquido 18 através do sistema 10 para medir o fluxo ou líquido com sensores, tal como os sensores 34, 60 descritos acima, e fazer ajustamento a mecanismos ajustáveis 30b, 58, com base nas medições antes que o fluxo 12 ou líquido 18 alcance o mecanismo ajustável. Por exemplo, o divisor de fase 50 pode ser ajustado para separar líquido 18 em diversas fases ou a folha 30b pode ser ajustada para separar gás 22 do fluxo 12.

[0046] Neste mesmo sentido, pode ser desejável alterar a velocidade do fluxo 12 ou líquido 18 através do sistema 10. Isto é conseguido aumentando ou diminuindo o diâmetro D dos enlaces L para conseguir uma vazão particular para um desenvolvimento particular do sistema 10. Em uma modalidade, por exemplo, o diâmetro D dos enlaces L é diminuído, resultando em um momento em velocidade do fluxo 12 a partir da primeira extremidade 64 até a segunda extremidade 66, que com isto resulta em maior força centrífuga e concentração aumentada do gás 22 na parede interna 24 da linha de conformação de fluxo 17.

[0047] Sensores 34 e 60 podem ser colocados em qualquer lugar ao longo do trajeto de fluxo no sistema 10 como desejado. Da mesma maneira, saída 28 ao longo da parede interna 24 pode ser posicionada em qualquer lugar ao longo da linha de conformação de fluxo 17, a posição sendo selecionada como desejado com base nos componentes de fluxo 12. Assim, a saída 28 pode ser posicionada no primeiro enlace L1 ou um enlace subsequente L, como ilustrado. Da mesma maneira, orifício de entrada de líquido 42 pode estar em comunicação fluídica com a linha de conformação de fluxo 17 ou linha 43 em qualquer ponto, para reintroduzir líquido 18' a partir do separador 38 de volta para a corrente de líquido principal 18.

[0048] A figura 4 também ilustra um divisor de fase opcional 50 utilizado em conjunto com a linha de conformação de fluxo 17 mostrada. A figura 4 também ilustra um aquecedor opcional 68 utilizado em conjunto com a linha de conformação de fluxo 17. O aquecedor 68 é particularmente útil quando o fluxo 12 inclui certos componentes líquidos que são desejavelmente removidos como um gás utilizando o sistema 10. Por exemplo, certos hidrocarbonetos líquidos, tais como metano ou gases que poderiam mover a partir do líquido para gás em diferentes temperaturas de “flash” ou de ebulição, podem estar presentes em um fluxo 12 recuperado de um furo de poço (ver figura 11). Ao invés de recuperar os hidrocarbonetos como líquidos, pode ser desejável aquecer o fluxo 12 utilizando o aquecedor 68 até uma temperatura onde os hidrocarbonetos se convertem para gás 22, depois do que, o gás hidrocarboneto 22 pode ser removido através do orifício de saída 28 e separador 38.

[0049] A figura 5 ilustra o sistema 10 mostrado na figura 4, porém com todos os diâmetros de enlace D aproximadamente da mesma dimensão. Na modalidade da figura 5 o tempo de residência pode ser mantido enquanto o mecanismo ajustável 58 no divisor de fase 50 é ajustado com base em um dos sensores 34, 60.

[0050] A figura 6a ilustra o sistema de múltiplos enlaces 10 mostrado na figura 4, porém com dois conjuntos de enlaces. Neste caso uma primeira linha de conformação de fluxo 17a e uma segunda linha de conformação de fluxo 17b estão ilustradas. As linhas de conformação de fluxo 17a, 17b têm cada uma diversos enlaces L, cujos enlaces L podem ter substancialmente o mesmo diâmetro D ou sucessivamente diâmetros crescentes ou decrescentes D. O fluxo pode ser dividido e processado em paralelo, de modo que porções da corrente de fluxo são simultaneamente processadas como descrito acima, depois do que, o líquido a partir de cada conjunto de enlaces pode ser combinado e direcionado no sentido da saída 72. Diversos conjuntos de enlaces arranjados em paralelo são particularmente úteis em casos de grandes volumes de fluxo.

[0051] O sistema 10 da figura 8b é o mesmo que aquele da figura 6a, porém os enlaces L têm substancialmente o mesmo diâmetro D. O sistema da figura 6b pode também ser utilizado em conjunto com um aquecedor 68, sensores de corte e mecanismo de corte ajustável 30b como descrito aqui.

[0052] Com referência à figura 7, o sistema 10 inclui dois conjuntos de enlaces arranjados em série. Neste caso, uma primeira linha de conformação de fluxo 17c e uma segunda linha de conformação de fluxo 17d estão ilustradas. As linhas de conformação de fluxo 17c, 17d têm cada uma diversos enlaces L cujos enlaces L podem ter substancialmente o mesmo diâmetro D ou diâmetros sucessivamente crescentes ou decrescentes D. Na modalidade ilustrada, em cada conjunto de enlaces os enlaces L têm um diâmetro gradualmente decrescente ao longo do trajeto de fluxo curvilíneo 16. Um aquecedor 68 pode ser colocado para converter parte do fluxo 12 para uma fase gasosa. O orifício de saída 28 para a linha 33 que conduz ao separador 38 é posicionado ao longo da linha de conformação de fluxo 17c em um ponto onde é esperado que uma quantidade substancial de separação de fase tenha ocorrido depois de passar através de no mínimo uma porção do trajeto de fluxo curvilíneo 176. Um sensor 34 é posicionado para medir uma propriedade do fluxo 12. O sensor 34 é espaçado separado ao longo da linha de conformação de fluxo 17c por uma distância suficiente para permitir ao fluxo 12 ter um tempo de residência nos enlaces antes de alcançar o orifício de saída 28 posicionado na parede interna 24, com isto permitindo que um mecanismo de separação ajustável, tal como 30b mostrado na figura 2, seja ajustado de acordo. A primeira linha de conformação de fluxo 17c é projetada para remover uma grande porção do gás 22 que compreende o fluxo de fluido 12. Daí em diante, o líquido 18 passa através da linha 43 e para o interior da segunda linha de conformação de fluxo 17d para remover gás remanescente que pode estar dentro do fluxo que sai da primeira linha de conformação de fluxo 17c. Novamente um sensor 34 pode ser utilizado em conjunto com um mecanismo de separação ajustável adjacente ao orifício de saída 28 da segunda linha de conformação de fluxo 17d.

[0053] Em uma configuração do sistema 10 mostrada na figura 7, linhas de conformação de fluxo 17d operam como descrito na figura 2, passando um líquido compreendido de substancialmente primeiro e segundo componentes líquidos 18a, 18b para o divisor de fase 50. Um sensor 60 pode ser colocado ao longo da linha de conformação de fluxo 17d para controlar um mecanismo de ajustamento 58 colocado dentro do divisor de fase 50.

[0054] Diversos conjuntos de enlaces são particularmente úteis em casos de grande volume de fluxo. O fluxo pode ser dividido e processado em paralelo, de modo que porções da corrente de fluxo são simultaneamente processadas como descrito acima, depois do que o líquido a partir de cada conjunto de enlaces pode ser recombinado e direcionado no sentido da saída 72.

[0055] Voltando para a figura 8, outra modalidade de uma linha de conformação de fluxo 17 está ilustrada. Nesta modalidade a linha de conformação de fluxo 17 está mostrada em seção transversal e inclui um canal 74 formado ao longo da parede interna 24 de no mínimo uma porção do trajeto de fluxo curvilíneo 16. O canal 74 pode ser utilizado em qualquer configuração de uma linha de conformação de fluxo 17 que tenha uma porção curvilínea, inclusive linha de conformação de fluxo formada em ambos os arranjos de enlace único e enlace múltiplo. Foi descoberto que tais sistemas 10 que têm um canal 74 são particularmente efetivos em regimes de fluxo multifásico com um teor elevado de gás para líquido. Em outras palavras, o fluxo 12 é compreendido de maneira primária de gás 22 com uma quantidade relativamente baixa de líquido 18 suspenso nele. Uma vez que o fluxo 12 segue a forma curvilínea da linha de conformação de fluxo 17, o líquido 18 se tornará aprisionado dentro do canal 74 e pode ser drenado através de um orifício de saída 28 colocado ao longo do canal 74. Daí em diante o líquido separado pode ser introduzido para uma segunda linha de conformação de fluxo curvilínea 17 sem um canal xx para permitir separação de gás do líquido como delineado e discutido nas modalidades precedentes e ilustrações.

[0056] A figura 9 ilustra uma modalidade de um mecanismo de separação ajustável 58 para utilização no divisor de fase 50. O mecanismo de separação ajustável 58 é uma válvula de esfera 76 que tem uma esfera 78 montada de maneira rotativa em um assento de esfera 80 carregado dentro de uma carcaça de divisor de fase 82. A esfera 78 inclui uma primeira passagem 84 que tem uma entrada 86 e uma saída 88, bem como uma segunda passagem 90 que tem uma entrada 92 e uma saída 94. As passagens 84 e 90 são formadas na esfera 78 de modo que as entradas 86, 92 são adjacentes uma à outra, enquanto as saídas 88, 94 são espaçadas separadas uma da outra. Em uma modalidade, as passagens 84, 90 convergem nas entradas 86, 92 de modo que uma porção da esfera 78 que define passagens 84, 90 forma uma borda 96. Como descrito anteriormente, o divisor de fase 50 inclui uma entrada de líquido 52, uma primeira saída 54 e uma segunda saída 56. A válvula de esfera 76 é colocada no assento 80 de modo que as entradas 86, 92 sejam adjacentes à entrada de fluido 52, a primeira saída da esfera 88 esteja em comunicação fluídica com a primeira saída 54 e a segunda saída de esfera 94 esteja em comunicação fluídica com a saída 56. Em uma modalidade preferida a borda 96 é posicionada adjacente à entrada 52. Rotação da esfera 58 com isto ajusta a posição da borda 96 na corrente liquida 18 quando a corrente de líquido 18 escoa através da borda 96. Desta maneira, a válvula 76 pode ser ajustada para alterar o corte de vapor de líquido 18 tal que uma porção do líquido 18a escoa através da primeira passagem 84 e uma porção do líquido 18b escoa através da segunda passagem 90. Pessoas de talento ordinário na técnica irão entender que as passagens 84, 90 e suas respectivas entradas 86, 92 podem ser dimensionadas de modo que a válvula 76 possa também ser ajustada para desviar todo o líquido 18 que escoa através da entrada 52 para ou a primeira ou a segunda passagem 84, 90 como desejado.

[0057] Com referência à figura 10, uma válvula de controle de gás de posição variável 98 é colocada na saída do lado da saída de gás 39 do vaso de separação bifásico 38. A saída de líquido 41 não é regulada e deixada drenar. Quando gás é deixado escapar o nível aumenta no vaso, e quando o gás não é deixado escapar o nível diminui. O fluxo de entrada 40 é controlado e mantido em um nível específico no separador 38 para estabilizar a pressão nele, de modo que fluxo de contorno cheio de líquido pode ser mantido sem picos ou flutuações na vazão.

[0058] Como descrito acima, uma aplicação para a invenção é proteger contra choques, tal como em aplicações submarinas, circulando gás e hidrocarbonetos no fundo do mar antes que o gás seja capaz de subir para um equipamento de perfuração. Fazendo referência à figura 11, em uma modalidade tomada como exemplo, está ilustrado um controlador preventivo de erupção submarino convencional 150, localizado no fundo do mar 152. Um tubo de subida marinho 154 se estende a partir do controlador preventivo de erupção 150 e dentro do tubo de subida existe um tubo de perfuração 156. Uma modalidade do aparelho de separação 110 está posicionada ao longo do tubo de perfuração 156, preferivelmente adjacente ao controlador preventivo de erupção 150. Em operações normais de perfuração, o fluido de perfuração 158 é bombeado para baixo do tubo de perfuração 156 a partir do equipamento de perfuração 157 e retorna para o equipamento de perfuração 157 através do anel 160 formado entre o tubo de perfuração 156 e o tubo de subida 154. Se um choque é detectado tal como por meio de sensores de corte ou similares descritos aqui, a entrada da válvula de anel 162 é ativada desviando fluido de perfuração que retorna 158 do anel 160 para a linha de conformação 117. A linha de conformação de fluxo pode ter um ou mais conjuntos de espiras. No caso de um único conjunto de espiras a linha de conformação de fluxo é preferivelmente arranjado de modo que enlaces sucessivos L ao longo da linha 117 têm um diâmetro decrescente. No caso de diversos conjuntos de espiras as linhas de conformação de fluxo 117 podem ser arranjadas em paralelo. Gás natural arrastado no fluido de perfuração 158 a partir do choque é então separado do fluido de perfuração 158 pelo aparelho de separação 110, como descrito acima. Especificamente, gás irá sair da linha de conformação de fluxo 117 para um separador 138. O gás natural então sai do separador de gás de líquido 138 na saída de gás 139 e pode escoar para cima no tubo de subida 166 até o equipamento de perfuração, onde ele pode ser manipulado com segurança, por exemplo, enviado para uma lança de tocha do equipamento de perfuração 157 ou comprimido e redistribuído (também não mostrado).

[0059] Em seguida à separação de gás natural do fluido de perfuração recuperado 158 por meio do aparelho de separação 110, o fluido de perfuração 158 é reintroduzido no anel 160 em uma válvula de anel de saída 168. Em comparação com o procedimento usual de manipular um choque, a utilização de uma modalidade desta invenção permite fluxo completo ou circulação do fluido de perfuração sem ter que estrangular o fluxo ou operar as válvulas do controlador preventivo de erupção.

[0060] Em outra modalidade as válvulas do anel 162 ou válvulas do anel de saída 168 podem ser eliminadas, contornadas ou operadas de modo que o fluido de perfuração que escoa para cima 158 escoa de maneira contínua através do aparelho de separação 110. Comparado ao procedimento usual em um equipamento de perfuração quando existe um choque de estrangular o fluxo do fluido de perfuração e ser capaz de apenas enviar uma porção do fluxo para o separador de lama-gás localizado no equipamento de perfuração, uma modalidade da presente invenção permite o fluxo completo do fluido de perfuração ser manipulado pelo aparelho de separação 110 e a separação ter lugar de maneira segura junto ao fundo do mar.

[0061] Em uma modalidade, a linha de conformação de fluxo 117 pode compreender diversos enlaces de diâmetro decrescente como descrito acima e ilustrado na figura 11. Em outras modalidades a linha de conformação de fluxo 117 pode compreender um único enlace ou diversos enlaces substancialmente de mesmo diâmetro, porém utilizados em conjunto com um aquecedor 68 para converter certos hidrocarbonetos para gás, e/ou um sensor 34 utilizado em conjunto com um mecanismo de corte ajustável 30b (ver figura 2) tal como uma lâmina, placa vertedouro ou válvula.

[0062] Em outra modalidade ilustrada na figura 11 um aparelho de separação 210 que tem uma linha de conformação de fluxo 211 é utilizado em conjunto com um sistema de perfuração e recuperação de hidrocarbonetos junto ao terreno ou superfície da água 212. Um fluxo de fluido, tal como o fluxo de fluido 12 na figura 2 a partir de um furo de poço 216 é direcionado para a linha de conformação de fluxo 211 posicionada adjacente a um equipamento de perfuração 157. Em operações normais de perfuração um fluido de perfuração 158 é bombeado para baixo em um tubo de perfuração 156 a partir do equipamento de perfuração 157 e retorna para o equipamento de perfuração 157 através do anel 160 formado entre o tubo de perfuração 156 e um tubo 154 tal como um tubo de subida no caso de operações de perfuração marinhas, ou um revestimento de poço no caso de operações de perfuração em terra. O fluido de perfuração recuperado 158 a partir do anel 160 é direcionado para a linha de conformação de fluxo 211. Preferivelmente lama de perfuração e recortes (detritos) são primeiro removidos do fluxo 214 utilizando diversos sistemas 215 conhecidos na indústria antes de introdução na linha de conformação de fluxo 211. O gás natural arrastado no fluido de perfuração 158 então é separado do fluido de perfuração 158 por meio do aparelho de separação 210 como descrito acima. Especificamente, gás irá sair da linha de conformação de fluxo 211 para um separador 238. O gás natural 164 sai do separador de gás de líquido 238 na saída de gás 239.

[0063] Em uma modalidade, a linha de conformação de fluxo 211 pode compreender diversos enlaces de diâmetro decrescente como descrito acima e ilustrado na figura 4. Em outras modalidades a linha de conformação de fluxo 211 pode compreender um único enlace ou diversos enlaces substancialmente do mesmo diâmetro, porém utilizada em conjunto com um aquecedor 68 para converter certos hidrocarbonetos para gás e/ou um sensor 34 utilizado em conjunto com um mecanismo de corte ajustável, tal como uma lâmina. placa vertedouro ou válvula. Além disto, o aparelho de separação 210 pode incluir um divisor de fase 220 em comunicação fluídica com a linha 211 e colocado para separar componentes líquidos como descrito acima.

[0064] Em outra modalidade ilustrada na figura 12, um aparelho para separação de fluxo multifásico 310 pode ser utilizado em operações de abastecimento de combustível para suprir navios com combustível. Combustível (bunker) se refere genericamente a qualquer tipo de óleo combustível utilizado a bordo de navios. Combustíveis para navios são distribuídos para navios comerciais através de barcaças de combustível (bunker) que muitas vezes mantém o combustível bunker em grandes tanques 312. A prática de distribuir combustíveis bunker é comumente referida como “bunkering”, uma vez que tais barcaças de combustível podem também ser conhecidas como “carcaças de bunkering”. O combustível bunker é tipicamente bombeado a partir dos tanques da barcaça 312 para os tanques 314 em navios comerciais. Em momentos combustíveis bunker podem ser transferidos entre barcaças de bunker. Em qualquer caso, o bombeamento de combustível e operações de abastecimento de combustível especialmente quando os navios que contém os combustíveis estão esvaziados, quantidades maiores de ar tendem a ser trazidas para dentro e bombeadas com o combustível, tornando o bombeamento difícil e resultando em medições imprecisas do combustível. Assim, em certas modalidades, um sistema 310 é colocado em linha entre um primeiro navio de armazenagem de combustível 312 e o navio para o qual o combustível está sendo bombeado, a saber, um segundo navio de armazenagem de combustível 314. Embora o sistema 310 possa ser de diversas configurações diferentes como descrito aqui, em certas modalidades preferidas o sistema 310 inclui, como mostrado na figura 12, um trajeto de fluxo curvilíneo 316 em uma linha de conformação de fluxo 317. A linha de conformação de fluxo 317 inclui uma pluralidade de enlaces sucessivos L substancialmente de mesmo diâmetro, cada enlace L sendo substancialmente colocado horizontalmente, com isto formando uma pilha de enlaces L. Foi descoberto que no caso de enlaces L colocados substancialmente não horizontais, os diâmetros dos enlaces, isto é, os tamanhos de espiras não precisam ser sucessivamente descendentes a partir da primeira extremidade 364 da linha de conformação de fluxo 317 para a segunda extremidade 316, como é desejável em orientação vertical dos enlaces. Assim, combustível é removido do primeiro navio 312 passado através do sistema 310 e então direcionado para o segundo navio 314. O combustível que entra na primeira extremidade 364 da linha de conformação de fluxo 317 pode ter uma grande proporção de ar incluída com o combustível líquido. O combustível líquido que sai da segunda extremidade 366 da linha 317 foi substancialmente “esfregado” no ar arrastado.

[0065] Embora modalidades ilustrativas da invenção tenham sido mostradas e descritas, uma ampla faixa de modificações, mudanças e substituições é considerada na descrição que precede. Em alguns casos, alguns aspectos da presente invenção podem ser empregados sem uma utilização correspondente dos outros aspectos. Consequentemente, é apropriado que as reivindicações anexas sejam imaginadas de maneira ampla, e em uma maneira consistente com o escopo da invenção.

Claims (26)

1. Aparelho para separar gás de líquido em um fluxo de gás- líquido, dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, o tubo tendo uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo geométrico vertical que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico, pelo menos uma porção da qual pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos são do mesmo diâmetro e os enlaces de tubo são adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente, em que a primeira extremidade de entrada do tubo é adjacente à primeira extremidade do eixo superior e a segunda extremidade de saída do tubo é adjacente à segunda extremidade do eixo inferior, de modo que a primeira extremidade de entrada fique acima da segunda extremidade de saída e os enlaces dos tubos são descendentes para baixo; um orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre as duas extremidades do primeiro tubo, o orifício de saída definindo uma junção entre o primeiro tubo e uma linha de entrada do separador, em que a linha de entrada do separador é conectada ao orifício de saída; e um separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o orifício de saída, através da linha de entrada do separador, de modo que o fluido seja capaz de fluir para o separador gás-líquido através da referida linha de entrada do separador, em que os enlaces de tubo são adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos três enlaces de tubos adjacentes uns aos outros e com o mesmo diâmetro.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um divisor de fase líquido- líquido, o divisor de fase líquido-líquido tendo uma primeira entrada em comunicação fluídica com a saída da segunda extremidade do eixo geométrico do tubo, uma primeira saída, uma segunda saída, e um mecanismo de separação disposto entre a primeira e segunda saídas.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira e segunda extremidades e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o mecanismo de separação é ajustável com base no sensor.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o sensor é posicionado ao longo do tubo entre o orifício de saída e a segunda extremidade do tubo.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um aquecedor posicionado ao longo do tubo entre a primeira e segunda extremidades e disposto para aquecer fluido dentro do tubo.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um mecanismo de separação ajustável disposto adjacente ao orifício de saída; e um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira extremidade e o orifício de saída e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o mecanismo de separação ajustável é ajustável com base no sensor.

8. Aparelho para separar gás de líquido em um fluxo de gás- líquido, dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, em que pelo menos uma porção do tubo entre dita primeira extremidade e segunda extremidade é curvilínea em formato de modo a ser distinguida por uma parede interna e uma parede externa em dita porção curvilínea de dito tubo; um orifício de saída disposto em dito tubo entre dita primeira e segunda extremidades, o orifício de saída definindo uma junção entre o primeiro tubo e uma linha de entrada do separador, em que a linha de entrada do separador é conectada ao orifício de saída; um separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o orifício de saída através da linha de entrada do separador, de modo que o fluido seja capaz de fluir para o separador gás-líquido através da linha de entrada do separador; um divisor de fase líquido-líquido, o divisor de fase líquido-líquido tendo uma primeira entrada horizontal em comunicação fluídica com a segunda extremidade do tubo, uma primeira saída, uma segunda saída e um primeiro mecanismo de separação disposto entre a primeira e segunda saídas.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro mecanismo de separação é ajustável, o aparelho compreendendo adicionalmente um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira e segunda extremidades e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o primeiro mecanismo de separação é ajustável com base no sensor.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo mecanismo de separação ajustável, o segundo mecanismo de separação ajustável disposto adjacente ao orifício de saída; e um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira extremidade e o orifício de saída e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o mecanismo de separação ajustável é ajustável com base no sensor.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o sensor utilizado em conjunto com o primeiro mecanismo de separação é também o mesmo sensor utilizado em conjunto com o segundo mecanismo de separação.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o tubo tem uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo geométrico que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico.

13. Aparelho para separar gás de líquido em um fluxo de gás- líquido, dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, em que pelo menos uma porção do tubo entre dita primeira extremidade e segunda extremidade é curvilínea em formato de modo a ter uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes uns aos outros ao longo de um eixo geométrico vertical que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico, pelo menos uma porção da qual pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos são do mesmo diâmetro e os enlaces de tubo são adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente, em que a primeira extremidade de entrada do tubo é adjacente à primeira extremidade do eixo superior e a segunda extremidade de saída do tubo é adjacente à segunda extremidade do eixo inferior, de modo que a primeira extremidade de entrada fique acima da segunda extremidade de saída e os enlaces dos tubos são descendentes para baixo; um orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre dita primeira e segunda extremidades, o orifício de saída definindo uma junção entre o primeiro tubo e uma linha de entrada do separador, em que a linha de entrada do separador é conectada ao orifício de saída; um separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o orifício de saída; e em que o separador de gás-líquido compreende um recipiente disposto ao longo de um eixo paralelo com o eixo dos enlaces de tubo.

14. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um divisor de fase líquido- líquido, o divisor de fase líquido-líquido tendo uma primeira entrada horizontal em comunicação fluídica com a segunda extremidade do tubo, uma primeira saída, uma segunda saída e um primeiro mecanismo de separação disposto entre a primeira e segunda saídas.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o primeiro mecanismo de separação é ajustável, o aparelho compreendendo adicionalmente um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira e segunda extremidades e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o primeiro mecanismo de separação é ajustável com base no sensor.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um mecanismo de separação ajustável, o mecanismo de separação disposto adjacente ao orifício de saída; e um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira extremidade do tubo e o orifício de saída e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o mecanismo de separação ajustável é ajustável com base no sensor.

17. Aparelho de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente pelo menos quatro enlaces de tubos curvilíneos adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente.

18. Aparelho para separar gás de líquido em um fluxo de gás- líquido, dito aparelho compreendendo: um primeiro tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, o primeiro tubo tendo uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo geométrico que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico, cada primeiro enlace de tubo caracterizado por uma parede interna e uma parede externa; um primeiro orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre as extremidades do primeiro tubo; uma primeira linha de fluxo principal que se estende ao longo do eixo dos enlaces do tubo e em comunicação fluida com a primeira extremidade do primeiro tubo um primeiro separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o primeiro orifício de saída, um segundo tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, o segundo tubo tendo uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo geométrico que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico, cada segundo enlace de tubo distinguido por uma parede interna e uma parede externa; um segundo orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre as extremidades do segundo tubo; uma segunda linha de fluxo principal que se estende ao longo do eixo dos enlaces de tubo e em comunicação fluida com a primeira extremidade do segundo tubo; um segundo separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o segundo orifício de saída.

19. Aparelho de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que cada enlace de tubo dos primeiro e segundo tubos é distinguido por um diâmetro e os diâmetros de pelo menos uma porção da pluralidade de enlaces de tubo adjacentes são consecutivamente decrescentes da primeira extremidade do eixo geométrico para a segunda extremidade do eixo geométrico.

20. Aparelho de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a segunda extremidade do primeiro tubo está em comunicação fluídica com a segunda linha de fluxo principal.

21. Aparelho para separar gás de líquido em um fluxo de gás- líquido, dito aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, em que pelo menos uma porção do tubo entre dita primeira extremidade e segunda extremidade é curvilínea em formato de modo a compreender uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes uns aos outros ao longo de um eixo geométrico vertical que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico, pelo menos uma porção da qual pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos são do mesmo diâmetro e os enlaces de tubo são adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente, em que a primeira extremidade de entrada do tubo é adjacente à primeira extremidade do eixo superior e a segunda extremidade de saída do tubo é adjacente à segunda extremidade do eixo inferior, de modo que a primeira extremidade de entrada fique acima da segunda extremidade de saída; um orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre as primeira e segunda extremidades, o orifício de saída definindo uma junção entre o primeiro tubo e uma linha de entrada do separador, em que a linha de entrada do separador é conectada ao orifício de saída; um separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o orifício de saída, o separador de gás-líquido com uma linha de entrada do separador gás-líquido, a linha de entrada do separador em comunicação fluídica com o orifício de saída e a linha de entrada do separador, de modo que o fluido seja capaz de fluir para o separador gás-líquido através da linha de entrada do separador; e uma linha de fluxo principal vertical que se estende ao longo do eixo e em comunicação fluida com a primeira extremidade do primeiro tubo.

22. Aparelho para abastecimento de combustível, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro recipiente de armazenamento de combustível tendo uma saída; um segundo recipiente de armazenamento de combustível tendo uma entrada; um tubo tendo uma primeira extremidade em comunicação fluídica com a saída do primeiro recipiente de armazenamento de combustível e uma segunda extremidade em comunicação fluídica com a entrada do segundo recipiente de armazenamento de combustível, o tubo tendo uma pluralidade de enlaces de tubo curvilíneos arranjados adjacentes um ao outro ao longo de um eixo geométrico vertical que se estende a partir de uma primeira extremidade do eixo geométrico para uma segunda extremidade do eixo geométrico, em pelo menos uma porção da qual pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos são do mesmo diâmetro e os enlaces de tubo são adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente, em que a primeira extremidade de entrada do tubo é adjacente à primeira extremidade do eixo superior e a segunda extremidade de saída do tubo é adjacente à segunda extremidade do eixo inferior, de modo que a primeira extremidade de entrada fique acima da segunda extremidade de saída; um orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre as duas extremidades do primeiro tubo, o orifício de saída definindo uma junção entre o primeiro tubo e uma linha de entrada do separador, em que a linha de entrada do separador é conectada ao orifício de saída; e um separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o orifício de saída, o separador de gás-líquido com uma linha de entrada do separador gás-líquido, a linha de entrada do separador em comunicação fluídica com o orifício de saída e a linha de entrada do separador gás-líquido, de modo que o fluido seja capaz de fluir para o separador gás-líquido através da linha de entrada do separador; em que cada enlace de tubo é distinguido por um diâmetro e os diâmetros de pelo menos uma porção da pluralidade de enlaces de tubo são os mesmos.

23. Aparelho de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que cada um dos enlaces é horizontal.

24. Sistema de poço para separar componentes de um fluxo multifásico de um furo de poço perfurado a partir de um equipamento de perfuração, o sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um equipamento de perfuração; uma coluna de perfuração que se estende a partir do equipamento de perfuração; e um aparelho de separação de fluxo como definido na reivindicação 1 disposto adjacente ao equipamento de perfuração e em comunicação fluídica com o furo de poço, o aparelho de separação de fluxo compreendendo: um primeiro tubo tendo uma primeira extremidade de entrada e uma segunda extremidade de saída, em que pelo menos uma porção do tubo entre dita primeira extremidade e segunda extremidade é curvilínea em formato de modo a compreender uma pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos arranjados adjacentes uns aos outros ao longo de um eixo geométrico vertical que se estende de uma primeira extremidade do eixo geométrico a uma segunda extremidade do eixo geométrico, pelo menos uma porção da qual pluralidade de enlaces de tubos curvilíneos são do mesmo diâmetro e os enlaces de tubo são adjacentes uns aos outros em um arranjo empilhado verticalmente, em que a primeira extremidade de entrada do tubo é adjacente à primeira extremidade do eixo superior e a segunda extremidade de saída do tubo é adjacente à segunda extremidade do eixo inferior, de modo que a primeira extremidade de entrada fique acima da segunda extremidade de saída; um orifício de saída disposto ao longo do primeiro tubo entre as primeira e segunda extremidades, o orifício de saída definindo uma junção entre o primeiro tubo e uma linha de entrada do separador, em que a linha de entrada do separador é conectada ao orifício de saída; e um separador de gás-líquido em comunicação fluídica com o orifício de saída, o separador de gás-líquido com uma linha de entrada do separador gás-líquido, a linha de entrada do separador em comunicação fluídica com o orifício de saída e a linha de entrada do separador gás-líquido, de modo que o fluido seja capaz de fluir para o separador gás-líquido através da linha de entrada do separador.

25. Sistema de acordo com a reivindicação 24, caracterizado pelo fato de que compreende um divisor de fase líquido-líquido, o divisor de fase líquido-líquido com uma primeira entrada horizontal em comunicação fluídica com a segunda extremidade do tubo, uma primeira saída, uma segunda saída e um primeiro mecanismo de separação disposto entre a primeira e segunda saídas, em que o primeiro mecanismo de separação é ajustável, o aparelho compreendendo adicionalmente um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira e segunda extremidades e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o primeiro mecanismo de separação é ajustável com base no sensor.

26. Sistema de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um segundo mecanismo de separação ajustável, o segundo mecanismo de separação disposto adjacente ao orifício de saída; e um sensor posicionado ao longo do tubo entre a primeira extremidade e o orifício de saída e disposto para medir propriedade de fluido dentro do tubo, em que o segundo mecanismo de separação ajustável é ajustável com base no sensor.

Images