BR112016009604B1

BR112016009604B1 - instalação de processamento de fluxo de fluido

Info

Publication number: BR112016009604B1
Application number: BR112016009604-5A
Authority: BR
Inventors: Fredrik Lund
Original assignee: Empig As
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-17
Publication date: 2021-02-02
Also published as: US20160279684A1; US10549325B2; GB201607958D0; GB2534105A; NO336031B1; GB2534105B; WO2015062878A1; RU2016119113A; NO20131438A1; RU2661174C2

Abstract

MÉTODO E SISTEMA PARA REMOÇÃO DE DEPÓSITOS DENTRO DE UM TUBO OU TUBULAÇÃO. A invenção refere-se a uma instalação para processamento de fluxo de fluido e a um método para remoção de depósitos de cera e hidratos sem a presença de um dispositivo de raspagem (chamado também de dispositivo pig), em linhas de fluxo de produção de hidrocarboneto. A instalação de processamento de fluxo de fluido (1) compreende pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento (2), meios de resfriamento (3-7) dispostos para resfriar o fluido na dita pelo menos uma linha de fluxo (2) sobre uma seção de arrefecimento (8), até que o fluido alcance uma temperatura que circunda a linha de fluxo de resfriamento ou temperatura próxima da mesma (Tmar), e pelo menos um veículo (9) disposto sobre ou próximo do perímetro externo (2a) de pelo menos uma da dita pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento (2). Além disso, o veículo (9) compreende pelo menos uma luva (10), configurada para pelo menos parcialmente envolver um perímetro externo (2a) da linha de fluxo de resfriamento (2), meios de remoção de depósito (11) configurados para remover depósitos (12) situados na parede interna (2b) da linha de fluxo de resfriamento (2), e uma unidade de propulsão (13-15), configurada para dirigir o veículo (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A invenção está correlacionada a um dispositivo e um método que proporciona a remoção de depósitos nas paredes internas e/ou externas de tubos, conforme definido na introdução das reivindicações independentes.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] As tubulações de grande diâmetro que são usadas para o transporte de produtos, tais como, petróleo, gás ou outros fluidos podem se tornar bloqueadas ou ineficientes devido à formação de depósitos nas paredes do tubo. Os depósitos podem ser materiais estranhos, detritos, ou resíduos de produtos naturais, tais como, por exemplo, parafina, cálcio, cera, hidratos, incrustações, naftenato e asfaltenos. A fim de remover esses indesejados depósitos, os tubos e tubulações, em geral, exigem limpeza, procedimentos de teste ou calibragem. Uma técnica bem conhecida para se obter a referida remoção é a utilização da chamado dispositivo “pig” (Pipe Inspection Gauge). O dispositivo pig é projetado para se encaixar de modo bastante próximo no interior do tubo, sendo obrigado a se deslocar ao longo do tubo, com a admissão de fluido sob pressão por trás do mesmo. Durante o percurso, os depósitos são removidos da superfície interna mediante raspagem ou escovamento, ou simplesmente mediante impulsionamento dos depósitos para frente, para um ponto onde o pig pode ser removido, juntamente com os depósitos liberados. Esses dispositivos tipo pig unidirecionais, que são transportados juntamente com o fluxo de fluido, podem se tornar paralisados ao encontrar grandes quantidades de depósitos na parede do tubo, desse modo, formando um tampão permanente na tubulação. Exemplos de tradicionais dispositivos tipo pig unidirecionais podem ser encontrados nos documentos de patente GB 2.141.201 A ou FR 2.630.934 A1. Recentemente, pigs bidirecionais foram demonstrados como adequados para a remoção de depósitos dentro de linhas de fluxo submarinas de produção de hidrocarboneto (ver, por exemplo, o documento WO 2012/093079 A2).

[0003] A remoção de depósitos é particularmente importante na indústria de petróleo e gás. Graves problemas frequentemente ocorrem quando fluidos de hidrocarbonetos são transportados em longas tubulações submarinas, em grande profundidade e em águas frias. Esses problemas podem incluir a formação de obstruções na tubulação, na forma de hidratos ou de outros depósitos, tais como, gelo, cera e detritos (como, por exemplo, asfaltenos, areia). O fluido do poço inicialmente aquecido é resfriado pela água do mar fria, desse modo, induzindo condensação, precipitação e a formação/cristalização de hidratos e cera. A seguir, é apresentado um número não exaustivo de métodos conhecidos divulgados, que frequentemente são empregados para remover a indesejada formação de cera e hidratos, ou para impedir a formação dos mesmos: - adição de agentes químicos (tais como, inibidores de corrosão anti-incrustação, inibidores de cera, metanol ou monoetilenoglicol; MEG) aos fluidos do poço; - uso de aquecimento elétrico direto (DEH), isto é, disposição de cabos elétricos ao longo da tubulação, a fim de manter os fluidos do poço a uma temperatura acima da temperatura na qual a cera se precipita (“temperatura de aparência da cera” - WAT). Uma disposição típica é um cabo extra colocado de modo montado (“piggy back”) ou ao lado do tubo de produção, proporcionando um efeito de diversos megawatts (tipicamente, de 30-40 MW); - isolamento térmico, na forma de aplicação de material térmico (material isolante) em volta da tubulação e/ou mediante enterramento da mesma no fundo do mar. Alternativamente, uma configuração do tipo tubo acoplado a tubo, ou uma camada espessa de PP (espuma sólida de polipropileno), ou PP (espuma) ou PUR (poliuretana) extrudada em volta da superfície externa dos tubos; - aterro e dragagem de pedras das tubulações, executados principalmente para isolar mais ainda as tubulações, para manter o aquecimento do fluxo; - uso de um dispositivo tipo pig, conforme descrito acima.

[0004] Diversas desvantagens têm sido associadas ao uso dos dispositivos tipo pig. Um sistema de dispositivos tipo pig, tipicamente, compreende uma estação de lançamento do pig e uma estação de recuperação, cada qual compreendendo uma montagem de válvulas de isolamento, um barril coletor, uma abertura de entrada e uma válvula de derivação, possibilitando um operador a lançar um dispositivo tipo pig (com a ajuda de uma embarcação) dentro da tubulação, de forma segura, e recuperar o mesmo na outra extremidade. Os barris coletores são geralmente fechados em uma extremidade e situados do lado de fora da tubulação principal. O sistema tende a ocupar um grande volume e ao mesmo tempo é pesado. Os dispositivos tipo pig são também lançados a partir de uma instalação lateral superior (plataforma ou terrestre), pelo que dois tubos de produção dispendiosos se tornam então necessários (circuito do pig), ao invés de apenas um. Também, a produção de fluxo do poço deve, em muitos casos, ser reduzida, a fim de não impor uma pressão demasiadamente alta sobre o dispositivo tipo pig. Conforme acima mencionado, foi recentemente publicado a disponibilização de um dispositivo tipo pig bidirecional, que supera esses inconvenientes. Esse dispositivo tipo pig divulgado no documento de patente WO 2012/093079 A2, compreende um pig disposto para movimentação no interior de um tubo e inclui um corpo tubular, tendo um eixo longitudinal coincidindo com o eixo central do tubo, e uma abertura vazada que permite aos fluidos no tubo circular através do corpo. O dispositivo tipo pig compreende meios de propulsão dispostos e configurados para gerar uma força motora ao pig, de modo a permitir ao pig se movimentar no interior da porção de tubo, independentemente do fluxo de fluido. No entanto, esse sistema ainda necessita de um dispositivo de pig móvel no interior do tubo e de meios de propulsão para proporcionar os exigidos movimentos do pig, o que estabelece um nível de complexidade que pode ser considerado como dispendioso e inconveniente. Mesmo com as novas operações de tampão bidirecional baseadas em tamponamento, haverá o risco do surgimento de desafios operacionais, tais como, a obstrução do pig, devido à excessiva formação de depósitos.

[0005] Com exceção do dispositivo tipo pig divulgado no documento de patente WO 2012/093079 A2, as medidas atualmente tomadas para impedir a formação de depósitos de cera e hidratos apresentam claras limitações, quando se considera a distância do transporte. Quanto maior for o tubo, mais alto será o custo.

[0006] Um sistema simples e confiável para garantir o transporte submarino de hidrocarbonetos através de longas distâncias é a permissão do chamado “fluxo frio”. Nos fluidos do fluxo do poço, a parede da tubulação e a água do mar ambiente se encontram na mesma ou similar temperatura, e os depósitos de cera não se formam na superfície interna da parede do tubo, sendo transportados juntos com o fluido do poço sem quaisquer problemas. O fluxo frio é normalmente obtido permitindo que o fluxo do poço seja resfriado para a temperatura ambiente da água do mar, simplesmente através da troca de calor com a parede da tubulação. No entanto, uma acentuada formação de hidratos e cera irá ocorrer na seção da tubulação em que ocorre o resfriamento. Essa seção de arrefecimento relativamente curta, tipicamente, de 1000 m ou menos, portanto, terá de se implementar através de operações de remoção de depósitos em uma base mais frequente, através do uso dos acima mencionados dispositivos tipo pig, conforme divulgado no documento de patente WO 2012/093079 A2, ou através da exposição estática da relevante seção ao aquecimento por um curto período de tempo, conforme divulgado no documento WO 2009/051495.

[0007] Desse modo, existe uma necessidade de um dispositivo e método para remoção de depósitos, particularmente, nas paredes internas de seções de tubos, em áreas com excessiva quantidade de depósitos, por exemplo, em volta de seções de resfriamento no caso de processo de “fluxo frio”, que supere os inconvenientes citados pelo estado da técnica e que obtenha adicionais vantagens.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] A invenção é estabelecida e caracterizada pela reivindicação principal, enquanto as reivindicações dependentes descrevem outras características da invenção.

[0009] Especificamente, a invenção diz respeito a um instalação de processamento de fluxo de fluido e um método para remoção de depósitos de cera e hidratos sem a presença de um dispositivo tipo pig, em linhas de fluxo ou tubos/tubulações de produção de hidrocarboneto. A instalação compreende pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento, e meios de resfriamento dispostos para resfriar o fluido na linha de fluxo/linhas de fluxo, sobre uma seção de arrefecimento, até que o fluido alcance uma temperatura que circunda a linha de fluxo de resfriamento ou temperatura próxima da mesma/temperatura ambiente, desse modo, reduzindo ou eliminando de forma significativa a possibilidade de depósitos se tornarem aderidos às paredes internas das linhas de escoamento de fluxo. A instalação compreende ainda pelo menos um veículo disposto sobre uma das pelo menos uma linhas de fluxo de resfriamento, onde cada veículo ou alguns veículos compreendem pelo menos uma luva/segmento, configurado para pelo menos parcialmente ser disposto em volta dom perímetro externo da linha de fluxo de resfriamento, meios de remoção de depósito no perímetro externo da linha de fluxo de resfriamento ou próximo do mesmo, os meios de remoção de depósito sendo configurados para a remoção de depósitos situados na parede interna da linha de fluxo de resfriamento, e uma unidade de propulsão configurada para dirigir o veículo de forma bidirecional na linha de fluxo de resfriamento. A seção de arrefecimento é definida como a área da linha de fluxo de resfriamento ou das linhas de fluxo de resfriamento em que o fluido que passa pelas mesmas experimenta uma ação de resfriamento, devido ao mecanismo de resfriamento imposto, conforme será explicado em maiores detalhes a seguir.

[0010] A instalação da invenção deve ser adequada para produção submarina de hidrocarbonetos, mas, vantajosamente, pode ser também adequada para produção do tipo top-side ou produção onshore.

[0011] Pelo menos um do pelo menos um veículo é recuperável, por exemplo, mediante uso de um dispositivo ROV (Veículo Operado Remotamente), no caso de produção submarina, por exemplo, mediante conexão do respectivo veículo ao perímetro externo da respectiva linha de fluxo de resfriamento, por meio da técnica de fixação por pressão articulada, por meio de ímãs, etc.

[0012] Além disso, os meios de remoção de depósito podem compreender meios de aquecimento configurados para aquecer as paredes internas da linha de fluxo de resfriamento, desse modo, permitindo a remoção dos depósitos por calor induzido. Vantajosamente, os meios de aquecimento podem ser configurados para aquecer a parede interna do tubo através de pulsos de calor, de finita duração de tempo, a fim de evitar a fusão dos depósitos a serem liberados. A duração dos pulsos de calor é preferivelmente estabelecida como longa o suficiente para remover a maior parte dos depósitos da parede interna, dentro da seção de arrefecimento. Ao mesmo tempo, a duração de tempo é preferivelmente curta o suficiente, e/ou a intensidade é preferivelmente baixa o suficiente, para evitar qualquer substancial fusão de uma maior parte dos depósitos dentro da seção de arrefecimento. Alternativamente, ou em adição aos meios de aquecimento, os meios de remoção de depósitos podem compreender meios de vibração, configurados para provocar vibrações na parede interna da linha de fluxo de resfriamento, desse modo, permitindo a remoção dos depósitos por vibração induzida. Nesse último caso, as frequências da maior parte das vibrações estabelecidas pelos meios de vibração se dispõe, preferivelmente, dentro da faixa ultrassônica. A expressão “uma maior parte” significa no presente pedido de patente uma parte que constitui mais de 50% da faixa total de frequência.

[0013] A liberação induzida dos depósitos pode ser também obtida pela permissão de pelo menos um do pelo menos um veículo, para cruzar a(s) parte(s) relevante(s) da linha de fluxo de resfriamento com uma predeterminada velocidade, e um predeterminado ajuste do aquecimento e/ou da vibração. Por exemplo, a fim de se obter uma favorável exposição ao calor, o(s) veículo (s) é/são ajustado (s) com um contínuo efeito de aquecimento e uma velocidade constante, ou com um contínuo efeito de aquecimento e uma velocidade variável. Esse último parâmetro pode também funcionar como uma substituição ou uma adição a qualquer ajuste das durações do tempo de pulso de calor, durante um procedimento de otimização.

[0014] Numa modalidade alternativa da invenção, a unidade de propulsão é autossustentada, por exemplo, por meio de uma ou mais baterias dedicadas, conectadas a sistemas mecânicos, baseados em cremalheiras de passo entre as linhas de fluxo, sistemas de guincho, rodas dedicadas nos veículos, etc. O sistema de propulsão pode ser também uma força magnética gerada dentro do veículo, através de um sistema magnético dedicado. Essa unidade de propulsão pode compreender dispositivos propulsores, por exemplo, propulsores normalmente utilizados nos dispositivos ROV.

[0015] Em outra modalidade preferida da invenção, a instalação compreende ainda meios de carregamento dedicados para o(s) veículo(s), por exemplo, por meio de dispositivos em forma umbilical e/ou estações dedicadas, distribuídas próximo ou sobre as linhas de fluxo de resfriamento, que podem proporcionar, entre outras coisas, energia e sinais de comunicação.

[0016] Em ainda outra modalidade preferida da invenção, a instalação compreende diversos veículos em cada de pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento, cada veículo operando em seção/seções dedicada(s) de sua respectiva linha de fluxo de resfriamento.

[0017] Em outra modalidade preferida da invenção, a instalação compreende ainda uma linha de fluxo de alimentação, conectada de forma fluida a um reservatório de fluido, e uma linha de fluido de saída, em que a pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento conecta de forma fluida a linha de fluido de alimentação com a linha de fluido de saída.

[0018] A(s) linha(s) de fluxo de resfriamento que constitui(em) a seção de arrefecimento pode(m) ser configurada(s) de diversas maneiras, tal como, em paralelo, de forma helicoidal/espiral, de forma elevada, ou numa combinação das mesmas. Em uma modalidade preferida da invenção, a instalação compreende uma pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento, por exemplo, dispostas substancialmente em paralelo entre si, e/ou empilhadas verticalmente. A pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento pode ser conectada à linha de fluxo de alimentação e à linha de fluido de exportação através de um manifold de entrada e um manifold de saída, respectivamente, onde cada uma da pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento compreende o veículo ou veículos.

[0019] Em outra modalidade preferida da invenção, a instalação durante o uso é disposta no fundo do mar, abaixo de um corpo de água e conectada em comunicação fluida com um ou mais reservatórios subterrâneos de fluido, produzindo um fluxo contendo hidrocarboneto, tendo uma temperatura que é superior à temperatura ambiente da água do mar. A instalação pode ser situada diretamente no fundo do mar ou ser suspensa do fundo do mar por meio de uma estrutura de armação, ou uma combinação das mesmas.

[0020] Em outra modalidade preferida da invenção, a instalação compreende ainda uma linha de retorno usada, por exemplo, para aumentar a produção e/ou para alimentar partículas de semeadura no curso da mesma. A linha de retorno, na presente modalidade é conectada de forma fluida entre a linha de fluido de exportação e a linha de fluxo de alimentação, adjacente à entrada da(s) linha(s) de fluxo de resfriamento. Vantajosamente, a linha de retorno pode também compreender dispositivos de bombeamento e dispositivos de válvula, em que uma porção do fluxo na linha de fluido de exportação pode ser alimentada dentro do fluxo a montante de pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento. Desse modo, o fluido mais frio na linha de fluido de exportação que sai da(s) linha(s) de fluxo de resfriamento irá atuar como um agente de arrefecimento para o fluido mais quente na linha de fluxo de alimentação que entra na(s) linha(s) de fluxo de resfriamento. Um efeito benéfico é obtido, quando da alimentação de uma fração dos fluidos resfriados dentro do fluxo quente do poço na linha de fluxo de alimentação, antes de a fração entrar na(s) linha(s) de fluxo de resfriamento, mediante introdução de partículas de semeadura de hidrato, comparavelmente secas, dentro do fluxo. Essas partículas secas, na verdade, representam condensações de partículas de semeadura para grãos formadores de hidratos gasosos, para o posterior crescimento da partícula. Assim, as partículas de hidrato inertes e secas são colocadas em suspensão na fase líquida, assim como, a corrente do poço que entra na seção de arrefecimento, produzindo menos depósitos na(s) linha(s) de fluxo de resfriamento. Os hidratos secos não são tão problemáticos com a suspensão de hidratos adesiva ou os hidratos úmidos formados sobre moléculas de água. Opcionalmente, a linha de retorno pode ser fornecida com um dispositivo tipo pig situado internamente, em conformidade com o descrito no estado da técnica, por exemplo, conforme divulgado no documento de patente WO 2012/093079. No caso de produção submarina de hidrocarboneto, a temperatura ideal do fluido dentro da(s) linha(s) de fluxo de resfriamento (isto é, a fim de se obter o acima mencionado efeito benéfico) se dispõe dentro da faixa de 1-3°C mais alta que a temperatura ambiente, esta última sendo tipicamente de 4°C (temperatura padrão do fundo do mar). No entanto, deve ser observado que a temperatura pode ser de maior ou menor que 4°C em determinadas áreas.

[0021] Em outra modalidade preferida da invenção, pelo menos um dos acima mencionados veículos é usado para operar/ativar uma ou mais bombas dentro da seção de arrefecimento e/ou dentro da linha de retorno.

[0022] Em outra modalidade preferida da presente invenção, o(s) veículo(s) compreende(m) ainda um ou mais dispositivos de limpeza de parede, dispostos em contato com o perímetro externo de sua respectiva linha de fluxo de resfriamento.

[0023] Conforme mencionado acima, a invenção compreende ainda um método para remoção de depósitos de cera e hidratos, sem a presença de dispositivo tipo pig, em linhas de fluxo de produção submarina de hidrocarbonetos. O método compreende as seguintes etapas: - resfriar o fluido em uma linha de fluxo de resfriamento, sobre uma seção de arrefecimento, até que o fluido alcance uma temperatura que circunda a linha de fluxo de resfriamento ou temperatura próxima da mesma, - dirigir um veículo, pelo menos parcialmente, circundando o perímetro externo da linha de fluxo de resfriamento dentro ou próximo da seção de arrefecimento; - dar partida aos meios de remoção de depósito situados dentro do veículo recuperável, os meios de remoção de depósito sendo configurados para remover os depósitos situados na parede interna da linha de fluxo de resfriamento; - dirigir o veículo sobre pelo menos uma parte da linha de fluxo de resfriamento por um determinado número de vezes, a fim de liberar os depósitos dispostos da superfície da parede interna e, opcionalmente; - medir a espessura dos depósitos dentro de pelo menos uma das pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento, mediante uso de meios conhecidos, como, por exemplo, medições de temperatura, medições de vibração, etc., preferivelmente, dispostos dentro do respectivo veículo.

[0024] O movimento do veículo pode ser implementado por meio de uma unidade de propulsão integrada, unidade de propulsão externamente operada, ou uma combinação das mesmas. O veículo é preferivelmente recuperável e os meios de remoção de depósitos podem compreender meios de aquecimento, que permitem o aquecimento das paredes internas da linha de fluxo de resfriamento, e/ou meios de vibração, que permitem que vibrações sejam exercidas sobre a parede interna da linha de fluxo de resfriamento. Nesse último caso, as frequências de uma maior parte das vibrações estabelecidas pelos meios de vibração, preferivelmente, se dispõem dentro da faixa ultrassônica. Além disso, qualquer aquecimento da parede interna pelo menos um elemento de aquecimento pode vantajosamente ser realizado por meio de pulsos de calor, de durações finitas de tempo, a fim de evitar a fusão dos depósitos a serem liberados. Deve ser observado que o elemento de aquecimento é definido como qualquer meio capaz de aquecer um objeto próximo, por exemplo, através de aquecimento resistivo ou aquecimento indutivo.

[0025] O método pode usar quaisquer outras características e combinação das características especificadas em conexão com a instalação acima definidas.

[0026] Através da presente invenção, os depósitos de cera e hidratos nas linhas de fluxo de produção de hidrocarboneto podem ser removidos de uma maneira eficiente, particularmente, na produção submarina. A instalação usa um rápido resfriamento do fluxo na seção de arrefecimento, para garantir uma longa distância de saída de hidrocarbonetos, abaixo da Temperatura de Aparência da Cera (WAT) e, ao mesmo tempo, garantir que os depósitos sejam continuamente ou frequentemente removidos ao longo das seções de arrefecimento.

[0027] A invenção é aplicável a qualquer fluxo de hidrocarboneto, tal como, fluxo de múltiplas fases, fluxo de petróleo, fluxo de gás e condensado, em que os depósitos, tais como, cera e hidratos podem constituir um problema, e a outros tipos de fluxos ou de produção em tubos, em que os depósitos, detritos ou material de aderência podem ocorrer nas paredes internas dos tubos. Exemplos desses outros fluxos de fluido incluem água, agentes de refrigeração, combustíveis ou esgoto. Os depósitos, a princípio, podem se constituir de quaisquer partículas secas ou gordurosas, que são removíveis por determinados meios, como, por exemplo, aquecimento ou vibração. A remoção de depósitos de péletes de alimentação de peixe nos tubos de distribuição constitui um exemplo de depósitos alternativos.

[0028] Na seção de arrefecimento, o resfriamento pode ser ainda aperfeiçoado mediante uma ativa propulsão de água (ou de ar, se a operação for terrestre) sobre os tubos de resfriamento, por exemplo, mediante propulsores, ventiladores, etc. A circulação em volta dos tubos de resfriamento é intensificada por convecção natural, e os tubos de resfriamento podem ser dispostos numa configuração inclinada, a fim de proporcionar uma maior utilização desse efeito. Correntes marinhas naturais podem também ser de utilidade no processo de resfriamento, por exemplo, mediante disposição dos tubos transversalmente com relação às correntes. Os tubos na seção de arrefecimento podem também compreender uma disposição de acoplamento de tubo em tubo, em que os fluidos do poço circulam em um tubo interno e os fluidos de resfriamento circulam no espaço anular, entre o tubo interno e o tubo externo, preferivelmente, na direção oposta dos fluidos do poço. A extensão da seção de arrefecimento irá depender do volume de produção e das velocidades de fluxo, assim como, dos teores e temperatura do fluido. Quanto maior for o número de tubos intermediários paralelos, mais curta poderá ser a extensão da seção de arrefecimento.

[0029] Se o veículo for recuperável, o mesmo pode ser facilmente substituído, no caso de ocorrer uma avaria. O(s) veículo(s) pode(m) conter qualquer tipo de sistema de propulsão, de um modo com o uso de fios e/ou de um modo sem fio. A disposição de eletroímãs no veículo pode ser usada para aquecimento indutivo, a fim de se obter a desejada fusão dos depósitos de hidratos ou cera formados nas paredes internas do tubo. Os tampões que inteiramente obstruem o tubo podem ser também fundidos, caso isso ocorra. No caso de conexão com fios, a energia pode ser provida através de elementos umbilicais/correntes de uma unidade adjacente, mediante o uso de cabos dispostos no fundo do mar ou em bobinas, ou através de eletricidade passada através dos tubos ou por trilhos nos tubos. O(s) veículo(s) pode(m) ser recarregados através de estações de acoplamento/recarga, em uma ou em ambas as extremidades da seção de arrefecimento, ou distribuídas ao longo dos tubos, como alternativa para o acionamento direto ou indireto por adequados elementos umbilicais/cabos de corrente.

[0030] O veículo pode ser usado como uma plataforma para inspeção das tubulações e estruturas adjacentes. Alguns dispositivos, tais como, câmeras, sensores ultrassônicos, microfones acústicos, sondas de corrente parasita, medidores de temperatura, medidores de distância, medidores de corrente e voltímetros, podem ser montados no veículo. Além disso, luzes, lasers, transponders de posição e/ou qualquer outro sistema de comunicação podem ser montados. Um ou mais braços de manipulação de ROV podem também ser montados para uma melhor inspeção e/ou trabalho de intervenção. Um pequeno dispositivo ROV, principalmente para inspeção, pode ser também adaptado para uma maior faixa de inspeção. Os sensores ultrassônicos (ou quaisquer outros sensores vibratórios ou óticos) podem, por exemplo, ser usados com um dispositivo, para medir a espessura da parede e outras características das camadas de depósito.

[0031] Além disso, o veículo pode ser usado para puxar pelo menos um objeto interno no interior do tubo, mediante travamento do objeto interno de um modo magnético. A força magnética pode ser provida através de bobinas indutivas ou de ímãs permanentes fixados exteriormente ou próximo à parte exterior do tubo. Em uma modalidade, o pelo menos um objeto interno é um êmbolo de bomba, que pode ser usado para aumentar a produção e/ou para alimentar partículas através da linha de retorno acima mencionada. Em uma modalidade mais preferida, a instalação compreende pelo menos dois objetos internos, tais como, êmbolos de bomba. Essa última configuração pode obter um fluxo mais regular/uniforme, uma vez que dois ou mais objetos/êmbolos permitem um desempenho de bombeamento quase que ininterrupto de pelo menos um dos êmbolos. Contrariamente, a operação de apenas um objeto de bomba/êmbolo faz com que o fluido circule mais em rajadas. O(s) objeto(s)/êmbolos é/são preferivelmente ocos, a fim de deixar o fluxo de fluido passar. Além disso, para garantir o fluxo em apenas uma direção, pelo menos uma válvula de uma via, tal como, uma válvula de chapeleta, válvula de esfera ou similar, pode ser disposta em uma ou em ambas as extremidades de cada objeto/bomba, desse modo, aperfeiçoando a produção através de ações de bombeamento/impulsionamento, quando o(s) objeto(s) é/são movido(s) na direção do fluxo, preferivelmente, com uma velocidade significativamente mais alta do que a velocidade do fluxo. A(s) válvula(s) pode(m) ser travada(s) em uma posição aberta ou fechada, caso necessário. Na modalidade específica que compreende múltiplos objetos internos com válvulas de uma via, os objetos podem ser permitidos de bombear em sequência, isto é, durante o bombeamento de um objeto/bomba, outros recebem “carga” ao serem direcionados de volta para sua posição inicial de bombeamento (anterior ou nova), por meio das bobinas ou dos ímãs permanentes acima mencionados. O(s) objeto(s) interno(s) pode(m) ser realocado(s) em uma posição estacionária, exterior à(s) linha(s) de fluxo de resfriamento, permitindo a manutenção e/ou o recebimento/lançamento de outros objetos internos. O veículo pode ser usado como uma bobina/braçadeira magnética recuperável, para ser colocada sobre ou pelo tubo em qualquer ponto. Essa braçadeira magnética pode atuar como um aquecedor de tubo indutivo ou (conforme indicado acima) como um gerador de campo magnético, que impulsiona o objeto interno (magnético) dentro do tubo. Diversas braçadeiras ou veículos magnéticos podem ser montados em série sobre um tubo não magnético e dirigir o objeto interno para uma maior distância no interior do tubo. No caso em que o objeto interno é um êmbolo de bomba, as bobinas/braçadeiras magnéticas recuperáveis irão funcionar como um acionador modular linear, ou como uma bomba atuando através da parede do tubo. O curso da bomba pode ser longo ou curto e, conforme explicado acima, dois ou mais êmbolos de bomba podem ser movidos no mesmo sistema, para aumentar o efeito de bombeamento. No entanto, as bobinas indutivas permanentes montadas no tubo podem fazer o mesmo que a braçadeira magnética descrita acima. Em ambos os casos, uma ou mais bobinas magnéticas podem ser colocadas em volta, em paralelo, em forma de arranjo, em forma radial ou axial, em relação ao tubo. O veículo/braçadeira pode ser também uma bobina estacionária, ainda recuperável, compreendendo meios de aquecimento e/ou meios eletromagnéticos, para mover pelo menos um objeto interno.

[0032] A invenção proporciona uma eficiente ferramenta para remoção de gelo de um tubo, tanto na parede interna (por meio, por exemplo, de aquecimento), como, opcionalmente, na parede externa (mediante quaisquer elementos de limpeza no veículo). Durante uma operação normal, o veículo usado na instalação da invenção tem uso limitado ou nenhum uso de suporte de fontes externas, tais como, um vaso de suporte ou ROVs. Além disso, o veículo pode ser operado de modo totalmente automático, com seu próprio sistema de propulsão, este sendo do tipo autoacionado, remotamente controlado ou uma combinação dos mesmos. Finalmente, a operação pode ser descontínua ou contínua.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0033] Essas e outras características da invenção se tornarão evidente, a partir da seguinte descrição de formas preferenciais de modalidades, fornecidas como exemplos não restritivos, em que se faz referência aos desenhos esquemáticos anexos, nos quais: - a figura 1 é uma ilustração esquemática mostrando o princípio de deposição da cera e da remoção de depósito, usando a linha de retorno, em conformidade com o descrito no estado da técnica; - a figura 2 é uma vista em perspectiva de uma instalação submarina de processamento de fluido, de acordo com a invenção, mostrando uma seção de arrefecimento e uma linha de retorno; - a figura 3 é uma vista de topo de uma parte da instalação submarina de processamento de fluido, conforme ilustrada na figura 2, mostrando depósitos dentro de uma linha de fluxo de resfriamento; - as figuras 4a e 4b representam uma vista radial e uma vista axial de uma parte de uma linha de fluxo de resfriamento e de um veículo usado na instalação submarina de processamento de fluido, de acordo com a invenção; - a figura 5 é uma vista axial de uma parte da linha de fluxo de resfriamento e um segundo veículo usado na instalação submarina de processamento de fluido, de acordo com a invenção; - as figuras 6a e 6b representam uma vista radial e uma vista axial de uma parte de uma linha de fluxo de resfriamento e do veículo mostrado nas figuras 4a e 4b, incluindo ilustrações de depósitos dentro da linha de fluxo de resfriamento; e - a figura 7 é uma vista radial de uma parte da linha de fluxo de resfriamento, um terceiro veículo, e dois êmbolos internos de bomba dispostos em série.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERIDA

[0034] A figura 1 mostra o princípio de deposição de cera e da remoção de depósitos, usando uma linha de retorno (3) com uma bomba dedicada (5). Uma linha de fluxo de alimentação (16), situada em um ambiente (18), tal como, a água do mar a uma temperatura (Tmar), direciona o fluido do poço de hidrocarboneto aquecido (19), a uma temperatura (Tpoço) , a partir de uma cabeça de poço. Uma linha de fluxo (3), tal como, a linha de retorno (3), adiciona um fluido aditivo de arrefecimento (20), a uma temperatura (Tadd) ao fluxo de poço (19). O fluido aditivo (20) pode ser o mesmo fluido que o fluido do poço (19), ou contém avos ou partículas de semeadura (21) . A mistura entre o fluido aditivo (20) e o fluido do poço (19) forma um fluxo de precipitação (22), tendo uma temperatura de mistura (Tmix) . Os avos (21) no fluido aditivo (20) podem promover a precipitação ou cristalização das partículas (23) no fluxo do poço, que na ausência do fluido aditivo (20) poderiam ter uma tendência de deposição sobre a parede interna (2b) da linha de escoamento de fluxo (2) . Ainda a jusante da linha de escoamento de fluxo (2), o fluido misturado (22) obtém uma temperatura igual ou próxima da temperatura ambiente (Tmar), em que a precipitação vem a parar, resultando em um fluxo de saída resfriado (24). No entanto, durante o resfriamento do fluxo de precipitação, alguns depósitos (12) do material de precipitação (23) dentro do fluxo (22) serão depositados sobre as paredes internas (2b) da linha de escoamento de fluxo (2) . Consequentemente, existe uma necessidade de meios (11) para a remoção desses depósitos (12) localizados dentro de uma seção de arrefecimento (8) da relevante linha de escoamento de fluxo (2), isto é, a seção se dispondo dentro da linha de escoamento de fluxo (2), em que os depósitos (12) se depositam sobre as paredes internas, devido, principalmente, ao resfriamento intencional.

[0035] A figura 2 e a figura 3 mostram uma vista em perspectiva e uma vista de topo, respectivamente, de pelo menos uma parte da instalação de processamento de fluido (1), de acordo com uma modalidade da invenção. A instalação (1) compreende uma armação de suporte linear (26), apoiada sobre o fundo do mar, uma linha de fluxo de alimentação (16), uma linha de fluido de exportação (17), uma pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento (2), situadas entre a linha de fluxo de alimentação (16) e a linha de fluido de exportação (17), uma linha de retorno (3) que direciona uma fração de fluido na linha de fluxo de exportação (17) de volta para a linha de fluxo de alimentação (16), e um assim chamado Manifold de Tubulação Terminal (PLEM) (25) (somente visto na figura 2), recebendo fluidos do poço (19) provenientes, por exemplo, das cabeças de poço, satélites, etc., (não mostrado).

[0036] A linha de retorno (3) é dotada de uma válvula (4) e uma bomba (5), a fim de controlar a fração do fluxo de fluido. A transição da linha de fluxo de alimentação (16) para múltiplas linhas de fluxo de resfriamento (2), e a transição das múltiplas linhas de fluxo de resfriamento (2) para a linha de fluxo de exportação (17) são controladas por meio de um manifold de influxo (6) e um manifold de transbordamento (7), respectivamente. Comparativamente, os fluidos do poço aquecidos (19) são alimentados a partir dos reservatórios subterrâneos para as linhas de fluxo de resfriamento (2) . Aqui, a troca de calor com a água do mar ambiente (18) ocorre por meio de convecção térmica através das paredes das linhas de escoamento de fluxo. Quando os fluidos alcançam o manifold de transbordamento (7), a temperatura dos fluidos do poço é, de forma ideal, do mesmo nível que a temperatura da água do mar (Tmar), e os fluidos do poço mais frios (24) são alimentados dentro da linha de fluxo de exportação (17). A eficiência da troca de calor irá aumentar com o número de linhas de fluxo de resfriamento (2) e suas dimensões individuais. As linhas de fluxo de resfriamento (2) apresentadas nas figuras 2 e 3 mostram uma configuração em paralelo. No entanto, outras configurações são possíveis, como, por exemplo, uma configuração empilhada, mutuamente e/ou individualmente helicoidal, mutuamente e/ou individualmente elevada, ou uma combinação dessas configurações. Durante a operação da instalação de processamento (1), um veículo dedicado (9) é movimentado de um lado para o outro no perímetro externo (2a) da linha de fluxo de resfriamento (2), a fim de remover os depósitos interiores (12) (visto somente na figura 3) dos tubos de resfriamento (2), usando um veículo integrado ou meios de remoção de depósito acoplados (11) (ver as figuras 4a e 4b), por exemplo, elementos de aquecimento (11) e/ou transdutores ultrassônicos (11). Conforme explicado acima, em conexão com a figura 1, a linha de retorno ilustrada (3) com sua bomba (5) e válvula (4) irá ainda contribuir para o resfriamento do fluido do poço aquecido (19), por meio de recolocação do fluido resfriado (24) que sai da linha de fluxo de resfriamento (2), de volta, para dentro do fluido do poço (19), opcionalmente, com a adição de apropriados avos ou partículas de semeadura (21).

[0037] Um exemplo de um veículo (9) que pode ser usado com a instalação (1) conforme a invenção é ilustrado nas figuras 4a e 4b, em uma vista radial e uma vista axial, respectivamente, em relação à direção da linha de fluxo de resfriamento (2) . O veículo (9) é disposto a fim de pelo menos parcialmente incluir a parede de tubo externa (2a) da linha de fluxo de resfriamento (2) dentro de um recesso complementar semicilíndrico. O suporte sobre o tubo (2) é obtido por meio de dois rolos ou rodas (13), dispostas em lados diagonalmente opostos do tubo (2), possibilitando movimentos em cada direção, ao longo do tubo (2) (indicado pela seta dupla M na figura 4a) . Elementos de limpeza externa (esfregões, escovas ou cerdas) podem convenientemente ser dispostos em ambas as extremidades do veículo (9), a fim de varrer qualquer detrito, incrustação e/ou gelo exteriores ao tubo (2), que, de outro modo, poderia impedir os movimentos do veículo (9) ao longo do tubo (2) . Essa limpeza da parte exterior ao tubo (2a) também melhora a troca de calor entre os fluidos (22) no tubo (2), e os meios vizinhos (18) (isto é, o ar, caso o tubo esteja localizado em terra, ou a água do mar, caso o tubo seja submarino). Os elementos de limpeza externa podem ser estendidos numa direção periférica e/ou longitudinal, a fim de varrer uma maior área superficial da parede externa do tubo (2a) . Os depósitos (12) a serem removidos são mostrados (ver a figura 4b) na forma de uma camada cobrindo a parede interna (2b) do tubo (2). Além disso, elementos de aquecimento ou transdutores ultrassônicos (11) para a remoção dos depósitos (12) são mostrados na forma de quatro barras, dispostas dentro do veículo, ao longo da direção axial do tubo (2).

[0038] As rodas (13), na modalidade ilustrada, são acionadas por um motor elétrico que pode ser energizado por meio de baterias a bordo, ou a partir de uma fonte externa através de um elemento umbilical (15) . As rodas (13) podem ser rodas de borracha, que rolam diretamente sobre a parede externa do tubo. As rodas (13) podem ser também rodas de engrenagem, rolando em uma cremalheira de passo (14), numa configuração de cremalheira-pinhão. Outras unidades de propulsão podem, por exemplo, ser baseadas em várias configurações de guincho e/ou de dispositivo impulsor.

[0039] A figura 5 mostra uma segunda modalidade envolvendo um segundo veículo (9), incluindo uma parte maior da parede externa do tubo (2a) . O segundo veículo compreende aqui duas partes separadas por uma conexão compulsiva articulável (6) . Além disso, quatro rodas (13) são dispostas simetricamente ou quase que simetricamente em volta do perímetro do tubo (2), a fim de obter uma maior estabilidade operacional dos movimentos do veículo. No entanto, a invenção inclui qualquer distribuição das rodas que possa ajudar o desejado movimento longitudinal do veículo.

[0040] Representações esquemáticas dos acima mencionados primeiro ou segundo veículos (9) durante operação são mostradas nas figuras 6a (vista de topo em seção transversal) e 6b (vista radial), proporcionando uma ilustração do processo de remoção dos depósitos da parede interna do tubo/linha de fluxo de resfriamento (2), desse modo, criando partículas precipitadas que são lavadas pelo fluxo de fluido misturado (22).

[0041] A figura 7 mostra uma vista de topo de outra modalidade da invenção, em que pelo menos um dos veículos (9), referido como terceiro veículo constitui um sistema de fixação, compreendendo uma ou mais bobinas/braçadeiras magnéticas (9’), dispostas de uma maneira recuperável ao longo do tubo e mutuamente conectadas por elos dedicados (32) . A exigida energia e sinais de comunicação podem ser distribuídos por todo o sistema de fixação (9, 9’), através de cabos dedicados (15) que fazem parte de ou que são dispostos juntamente com os elos (32). Além disso, os êmbolos de bomba (30) na presente modalidade são dispostos no interior do tubo (2), os quais podem ser acionados longitudinalmente por meio de travamento magnético com o sistema de fixação externo (9, 9’) , isto é, as braçadeiras recuperáveis (9’ ) funcionam como um acionador modular linear, ou como uma bomba, atuando através da parede do tubo (2) . A força magnética pode ser provida por meio de bobinas indutivas ou ímãs permanentes. Uma válvula de uma via articulável (31) é disposta em uma extremidade longitudinal dos dois êmbolos de bomba (30), sendo configurada de modo a permanecer na posição fechada, quando os êmbolos (30) se movem mais rápido do que o fluxo (22) em relação à direção de fluxo, e numa posição aberta, quando os êmbolos (30) se movem de modo mais lento, ou de modo oposto ao fluxo (22), em relação à direção de fluxo. Consequentemente, os êmbolos (30) podem melhorar a produção mediante bombeamento/impulsionamento do fluido (22), preferivelmente, com uma velocidade significativamente maior que a velocidade do fluxo. Se desejado, os êmbolos (30) podem também permitir a passagem do fluxo (22), mediante implementação da válvula (31). Conforme explicado acima, um melhorado efeito é obtido quando os dois (ou mais) êmbolos de bomba são configurados para executar uma ação de bombeamento mutuamente alternada. Nessa específica modalidade, as paredes do tubo não são magnéticas ou quase não magnéticas. Os êmbolos de bomba (30) podem ser relocalizados em uma posição estacionária exterior à seção de arrefecimento (8), possibilitando a manutenção e/ou o recebimento/lançamento de outros êmbolos de bomba. A(s) braçadeira(s) magnética(s) podem também funcionar como um aquecedor do tipo indutivo. O sistema total de fixação (9, 9’ ) pode ser disposto estacionário sobre o tubo e/ou de forma escalada.

[0042] Outras modalidades do veículo (9) podem ser encontradas na publicação de patente WO 2012/093079, a qual é aqui incorporada por referência.

[0043] Na descrição anterior diversos aspectos do dispositivo de acordo com a invenção foram descritos com referência às modalidades ilustrativas. Para fins de explicação, números, sistemas e configurações específicas foram estabelecidos a fim de proporcionar um completo entendimento do dispositivo e de seu funcionamento. No entanto, a presente descrição não é pretendida de ser construída com um sentido limitativo. Diversas modificações e variações de uma modalidade ilustrativa, assim como, de outras modalidades do dispositivo, que são evidentes para os especialistas versados na técnica onde a matéria divulgada está correlacionada, são consideradas como dispostas dentro do escopo da presente invenção.

Claims

1. Instalação de processamento de fluxo de fluido (1), para remoção de depósitos de cera e hidratos sem a presença de um dispositivo de raspagem (pig), em linhas de fluxo de produção de hidrocarbonetos, compreendendo: - uma pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento (2), em que as pluralidades de linhas de fluxo de resfriamento (2) estão dispostas em paralelo; - meios de resfriamento (3-7) dispostos para resfriar um fluido em cada uma das linhas de fluxo de resfriamento (2) sobre uma seção de arrefecimento (8), até que o fluido alcance uma temperatura igual ou próxima que a do ambiente da instalação de processam tendo de fluxo de fluido; e - pelo menos um veículo dedicado (9) disposto sobre ou próximo do perímetro externo de pelo menos uma das pluralidades de linhas de fluxo de resfriamento (2), em que o pelo menos um veículo dedicado (9) é dedicado a instalação de processamento de fluxo de fluido, de modo que uma parte do movimento do pelo menos um veículo dedicado é restrito por uma ou mais pluralidades de linhas de fluxo de resfriamento em condições normais de operação da instalação de processamento do fluxo de fluido; em que cada veículo compreende: - pelo menos uma luva configurada para pelo menos parcialmente envolver a circunferência externa de pelo menos uma das pluralidades de linhas de fluxo de resfriamento; - meios de remoção de depósito (11) configurados para remover depósitos (12) situados na parede interna (2b) da pelo menos uma pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento (2) de modo que, em condições normais de operação da instalação de processamento de fluxo de fluido, bloqueios das pelo menos uma pluralidade de linhas de fluxo resfriamento formados por depósitos são impedidos de acontecer; e - uma unidade de propulsão (13-15) configurada para dirigir o veículo (9) de um modo bidirecional na pelo menos uma pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento (2) em condições normais de operação da instalação de processamento de fluxo de fluido; caracterizada pelo fato de que os meios de remoção incluem meios de aquecer, configurados para aquecer as paredes internas da pelo menos uma pluralidade de linhas de fluxo resfriamento dessa maneira, permitindo a remoção induzida por calor dos depósitos.

2. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de remoção de depósito (11) compreendem meios de vibração (11), os meios de vibração (11) sendo configurados para provocar vibrações das paredes internas (2b) da linha de fluxo de resfriamento (2), desse modo, permitindo a remoção dos depósitos (12) induzida por vibração.

3. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a instalação (1) compreende: - uma linha de fluxo de alimentação (16) conectável de modo fluido a um reservatório de fluido; e - uma linha de fluido de exportação (17), em que a pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento (2) estabelece uma comunicação fluida entre a linha de fluxo de alimentação (16) e a linha de fluxo de exportação (17).

4. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as pluralidades de linhas de fluxo de resfriamento (2) são configuradas em combinações empilhadas e paralelas das mesmas.

5. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de linhas de fluxo de resfriamento (2) são conectadas à linha de fluxo de alimentação (16) e à linha de fluido de exportação (17), através de um manifold de entrada (6) e um manifold de saída (7), respectivamente.

6. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pato de que a instalação (1) é disposta no fundo do mar, abaixo de um corpo de água e conectada em comunicação fluida com um ou mais reservatórios de fluido subterrâneo, produzindo um fluxo contendo hidrocarbonetos, que apresenta uma temperatura (Tpoço) superior à temperatura da água do mar ambiente (Tmar).

7. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de a instalação (1) compreender uma linha de retorno (3), conectada entre a linha de fluxo de exportação (17) e a linha de fluxo de alimentação (16).

8. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aquecimento (11) são configurados para aquecer a parede interna (2b) por meio de pulsos de calor de durações de tempo finitas.

9. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a duração dos pulsos de calor é estabelecida para ser longa o suficiente, para remover uma maior parte dos depósitos (12) da parede interna (2b) dentro da seção de arrefecimento (8).

10. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a duração dos pulsos de calor é curta o suficiente para evitar qualquer fusão de uma maior parte dos depósitos (12) dentro da seção de arrefecimento (8).

11. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada em que cada veículo (9) é conectado recuperavelmente ao perímetro externo da pelo menos uma linha de fluxo de resfriamento (2), por meio de pelo menos um luva articulada (10).

12. Instalação (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é configurada para prover fluxo frio de transporte subaquático de hidrocarbonetos.