BR112016016005B1 - POLYPHASE SEPARATION SYSTEM - Google Patents

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Description

“SISTEMA DE SEPARAÇÃO POLIFÁSICO” REFERÊNCIA A PEDIDOS RELACIONADOS“POLYPHASIC SEPARATION SYSTEM” REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0001] Este pedido reivindica o benefício de prioridade do pedido de patente dos Estados Unidos número 61/985.873, depositado em 29 de Abril de 2014, intitulado MULTIPHASE SEPARATION SYSTEM, cuja totalidade é incorporada aqui por referência.This application claims the priority benefit of United States Patent Application No. 61 / 985,873, filed April 29, 2014, entitled MULTIPHASE SEPARATION SYSTEM, the entirety of which is incorporated herein by reference.

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

[0002] As presentes técnicas proveem a separação de correntes de alimentação de óleo e água dentro de fluidos de produção. Mais especificamente, as técnicas proveem a separação de fluidos de produção em fases dos componentes óleo e água usando um sistema de separação polifásico submarino.The present techniques provide separation of oil and water feed streams into production fluids. More specifically, the techniques provide for the separation of production fluids in phases from the oil and water components using a subsea polyphase separation system.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

[0003] Esta seção é destinada a introduzir vários aspectos da técnica, que podem ser associados com as modalidades exemplares das presentes técnicas. Esta discussão acredita-se auxiliar em prover uma estrutura para facilitar um melhor entendimento dos aspectos particulares das presentes técnicas. Por conseguinte, deve ser entendido que esta seção deve ser lida sob esta luz, e não necessariamente como admissões da técnica anterior.This section is intended to introduce various aspects of the technique which may be associated with exemplary embodiments of the present techniques. This discussion is believed to assist in providing a framework for facilitating a better understanding of the particular aspects of the present techniques. Therefore, it should be understood that this section should be read in this light, and not necessarily as prior art admissions.

[0004] Qualquer número de técnicas de separação submarina pode ser usado para aumentar a quantidade de óleo e gás recuperados de poços submarinos. Entretanto, a separação submarina em profundidades de água maiores do que 1500 metros torna-se especialmente desafiante devido às condições ambientais. Quando a profundidade de água aumenta, a pressão externa em um vaso, criada pela queda hidrostática, aumenta a espessura de parede requerida para os vasos usados para processamento submarino. Em profundidades de água maiores do que 1500 metros, esta espessura de parede aumenta a tal ponto que os vasos de separação de gravidade típicos não são práticos. Além disso, os vasos com tal espessura de parede volumosa podem ser um desafio para fabricar, e o material e peso adicionados podem ter impacto na economia de projeto, bem como na recuperabilidade do vaso para manutenção. Como resultado, grandes separadores de diâmetro frequentemente não podem ser usados em tais profundidades de água.Any number of subsea separation techniques can be used to increase the amount of oil and gas recovered from subsea wells. However, underwater separation at water depths greater than 1500 meters becomes especially challenging due to environmental conditions. As water depth increases, the external pressure in a vessel created by the hydrostatic drop increases the wall thickness required for vessels used for subsea processing. At water depths greater than 1500 meters, this wall thickness increases to such an extent that typical gravity separation vessels are not practical. In addition, vessels of such bulky wall thickness can be a challenge to manufacture, and added material and weight can impact design economics as well as serviceability of the vessel. As a result, large diameter separators often cannot be used at such water depths.

[0005] Estudos foram feitos com respeito à separação de líquido e gás em sistemas e métodos submarinos na Patente U.S. No. 8.282.711 B2. Estes sistemas e métodos descrevem a separação de líquidos e gases a partir de um fluido de produção submarino usando um sistema de tubulação que divide os fluxos dos fluidos líquidos e gasosos através de tubos de distribuição separados.Studies have been made with respect to liquid and gas separation in subsea systems and methods in U.S. Patent No. 8,282,711 B2. These systems and methods describe the separation of liquids and gases from an subsea production fluid using a piping system that divides the flows of liquid and gaseous fluids through separate manifolds.

[0006] Estudos adicionais concernentes a um sistema separador de tubo para melhorar a separação podem ser encontrados na Patente U.S. No. 7.490.671. O sistema descreve um separador de tubo que utiliza um ciclone e um coalescedor eletrostático como parte do corpo separador, para separação de óleo, gás, e água originados de um poço submarino.Further studies concerning a pipe separator system for improving separation can be found in U.S. Patent No. 7,490,671. The system describes a tube separator utilizing a cyclone and an electrostatic coalescer as part of the separator body for separating oil, gas, and water from an underwater well.

[0007] Estudos adicionais concernentes a um separador de tubo, para a separação de fluidos, podem ser encontrados na Patente U.S. No. 7.516.794. Este sistema descreve um sistema de tubulação similar àquele da US 7.490.671, e os fluidos fluem em tubos de distribuição separados. O sistema de tubulação descrito acrescenta a necessidade de que o sistema seja “Hmpável”.Further studies concerning a tube separator for fluid separation can be found in U.S. Patent No. 7,516,794. This system describes a piping system similar to that of US 7,490,671, and fluids flow in separate manifolds. The piping system described adds to the need for the system to be "Hmpable".

[0008] Estudos adicionais concernentes a uma instalação para a separação de fluidos podem ser encontrados no Pedido U.S. 2005/0006086. O sistema descreve separadores de tubo que fazem parte da tubulação de transporte e que utilizam um coalescedor eletrostático para separar uma corrente de óleo, gás, e água.Further studies concerning a fluid separation facility can be found in U.S. Application 2005/0006086. The system describes pipe separators that are part of the transport piping and use an electrostatic coalescer to separate a stream of oil, gas, and water.

[0009] Estudos adicionais concernentes a um método e aparelho para melhorar o desempenho de um separador podem ser encontrados no Pedido U.S. 2008/0116072. O método e aparelho descrevem um vaso de decantação por gravidade, e alimentam uma corrente de passagem através de um coalescedor eletrostático compacto e de volta para o vaso de decantação.Further studies concerning a method and apparatus for improving the performance of a separator can be found in U.S. Application 2008/0116072. The method and apparatus describe a gravity settling vessel, and feed a through current through a compact electrostatic coalescer and back to the settling vessel.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

[0010] Uma modalidade exemplar provê um sistema de separação polifásico incluindo uma linha de separação, configurada para alimentar um fluido polifásico em linhas de alimentação verticalmente orientadas dentro do sistema de separação, em que as linhas de alimentação consistem de uma linha superior, uma linha intermediária, e uma linha inferior. A linha superior é configurada para escoar uma linha de alimentação de óleo para uma seção de óleo. A linha intermediária é configurada para escoar uma linha de alimentação de emulsão de óleo/água para uma seção de emulsão de óleo/água. A linha inferior é configurada para escoar uma linha de alimentação de água para uma seção de água. O sistema de separação polifásico também inclui um volume de controle, configurado para ajustar a taxa de fluxo de fluido em uma saída, em que a seção de óleo, a seção de água, e a seção de emulsão de óleo/água misturam-se em diferentes alturas do volume de controle verticalmente orientado.An exemplary embodiment provides a polyphase separation system including a separation line configured to feed a polyphase fluid into vertically oriented feed lines within the separation system, wherein the feed lines consist of an upper line, a line. intermediate, and a bottom line. The upper line is configured to flow an oil supply line to an oil section. The intermediate line is configured to flow an oil / water emulsion feed line to an oil / water emulsion section. The bottom line is configured to flow a water supply line to a water section. The polyphase separation system also includes a control volume, configured to adjust the fluid flow rate at an outlet, where the oil section, water section, and oil / water emulsion section blend into one another. different heights of the vertically oriented control volume.

[0011] Outra modalidade exemplar provê um método para a separação de óleo e água e emulsão de óleo/água dentro de um fluido polifásico, incluindo escoar um fluido polifásico para uma entrada de distribuição de um sistema de separação polifásico. O método inclui separar o fluido polifásico em uma fase de óleo, uma fase de água, e uma emulsão de óleo/água. A fase de óleo é separada em uma linha que está em um plano verticalmente acima de um plano de entrada de distribuição. A fase de água é separada em uma linha que está em um plano verticalmente abaixo do plano de entrada de distribuição. A emulsão de óleo/água é separada em uma linha que está em um plano verticalmente acima do plano da linha com a fase de água e verticalmente abaixo do plano da linha com a fase de óleo. O método também inclui escoar cada linha para um volume de controle verticalmente orientado, em que a taxa de fluxo de cada linha é controlada, o nível de óleo e água presente em cada linha é detectado, e cada linha é separada para uma saída do volume de controle.Another exemplary embodiment provides a method for the separation of oil and water and oil / water emulsion within a polyphase fluid, including flowing a polyphase fluid into a manifold inlet of a polyphase separation system. The method includes separating the polyphasic fluid into an oil phase, a water phase, and an oil / water emulsion. The oil phase is separated into a line that is in a plane vertically above a distribution inlet plane. The water phase is separated into a line that is in a plane vertically below the distribution inlet plane. The oil / water emulsion is separated into a line that is in a plane vertically above the plane of the line with the water phase and vertically below the plane of the line with the oil phase. The method also includes draining each line to a vertically oriented control volume, where the flow rate of each line is controlled, the oil and water level present in each line is detected, and each line is separated to a volume output. of control.

[0012] Outra modalidade exemplar descreve um sistema de separação que inclui uma linha de entrada, configurada para alimentar um fluido polifásico para linhas de alimentação laterais dentro do sistema de separação, em que as linhas de alimentação laterais consistem de uma pluralidade de linhas superiores e uma pluralidade de linhas inferiores. Cada linha superior do sistema de separação é configurada para alimentar uma linha de alimentação lateral de óleo para uma seção de óleo, e ainda configurada para dividir a linha de entrada em uma seção de emulsão de óleo/água, em que a seção de óleo está em um plano verticalmente localizado acima da seção de emulsão de óleo/água. Cada linha inferior do sistema de separação é configurada para alimentar uma linha de alimentação lateral de água para uma seção de água, em que a seção de água é em um plano localizado verticalmente abaixo da seção de emulsão de óleo/água, e a seção de água é acoplada à seção de emulsão de óleo/água por uma subsequente extração lateral de água, originando-se da seção de emulsão de óleo/água. O sistema de separação também inclui um volume de controle e um sistema de controle.Another exemplary embodiment describes a separation system including an inlet line configured to feed a polyphase fluid to lateral feed lines within the separation system, wherein the lateral feed lines consist of a plurality of upper and lower lines. a plurality of lower lines. Each top line of the separation system is configured to feed an oil side feed line to an oil section, and further configured to split the inlet line into an oil / water emulsion section, where the oil section is in a plane vertically located above the oil / water emulsion section. Each bottom line of the separation system is configured to feed a lateral water supply line to a water section, wherein the water section is in a plane located vertically below the oil / water emulsion section, and the water section. Water is coupled to the oil / water emulsion section by subsequent lateral water extraction, originating from the oil / water emulsion section. The separation system also includes a control volume and a control system.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOSDESCRIPTION OF DRAWINGS

[0013] As vantagens das presentes técnicas são melhores entendidas por referência à seguinte descrição detalhada e aos desenhos anexos, em que: [0014] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema de separação polifásico para separar fluidos de produção que podem ser obtidos de um poço submarino;The advantages of the present techniques are best understood by reference to the following detailed description and the accompanying drawings, in which: Figure 1 is a block diagram of a polyphase separation system for separating production fluids which may be obtained from an underwater well;

[0015] A Figura 2 mostra um desenho de elevação de um sistema de separação polifásico exemplar;Figure 2 shows an elevation drawing of an exemplary polyphase separation system;

[0016] A Figura 3 é uma vista de topo do sistema de separação polifásico exemplar da Fig. 2, ilustrando um divisor horizontal no sistema de separação polifásico;Figure 3 is a top view of the exemplary polyphase separation system of Fig. 2, illustrating a horizontal divider in the polyphase separation system;

[0017] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de outro sistema de separação polifásico, como descrito aqui;Figure 4 is a perspective view of another polyphase separation system as described herein;

[0018] A Figura 5 é uma vista lateral do sistema de separação polifásico da fig. 4;[0018] Figure 5 is a side view of the polyphase separation system of fig. 4;

[0019] As Figuras 6A E 6B ilustram um fluxograma de processo mostrando um método para separar líquidos dentro de um fluido polifásico;Figures 6A and 6B illustrate a process flowchart showing a method for separating liquids within a polyphase fluid;

[0020] A Figura 7 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de separação exemplar, e inclui um sistema de controle;Figure 7 illustrates a block diagram of an exemplary separation system, and includes a control system;

[0021] A Figura 8 é uma vista esquemática de um sistema de separação polifásico e sistema de controle;[0021] Figure 8 is a schematic view of a polyphase separation system and control system;

[0022] A Figura 9 é um desenho ilustrando as linhas superior, intermediária e inferior com pontos de injeção de bicos de jato de areia e correntes de reciclagem;[0022] Figure 9 is a drawing illustrating the top, middle and bottom lines with sandblast nozzle injection points and recycle streams;

[0023] A Figura 10A é um desenho em perspectiva ilustrando a linha de água com uma área de coleta na base da linha para partículas sólidas acumularem-se;[0023] Figure 10A is a perspective drawing illustrating the water line with a collection area at the base of the line for solid particles to accumulate;

[0024] A Figura 10B é um desenho em vista extrema ilustrando a linha de água com uma área de coleta na base da linha para partículas sólidas acumularem-se;Figure 10B is an end view drawing illustrating the water line with a collection area at the base of the line for solid particles to accumulate;

[0025] A Figura 11 é um desenho ilustrando um sistema de barragem ajustável; e [0026] A Figura 12 é um desenho ilustrando um sistema defletor ajustável.[0025] Figure 11 is a drawing illustrating an adjustable dam system; and [0026] Figure 12 is a drawing illustrating an adjustable deflector system.

[0027] A Fig. 13 é um diagrama esquemático em vista lateral de outra modalidade de um sistema de separação polifásico;Fig. 13 is a side view schematic diagram of another embodiment of a polyphase separation system;

[0028] A Fig. 14 é um diagrama em perspectiva dos aparelhos dos tubos de descida/subida do sistema de separação polifásico da Fig. 13;Fig. 14 is a perspective diagram of the descending / rising pipe apparatus of the polyphase separation system of Fig. 13;

[0029] A Fig. 15 é um diagrama em perspectiva das barragens do sistema de separação polifásico da Fig. 13; e [0030] A Fig. 16 é um diagrama esquemático em vista lateral de outra modalidade de um sistema de separação polifásico.Fig. 15 is a perspective diagram of the dams of the polyphase separation system of Fig. 13; and Fig. 16 is a side view schematic diagram of another embodiment of a polyphase separation system.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0031] Na seguinte seção de descrição detalhada, modalidades específicas das presentes técnicas são descritas. Entretanto, na medida em que a seguinte descrição é específica a uma modalidade particular ou a um uso particular das presentes técnicas, esta é destinada a ser somente para fins exemplares e simplesmente prover uma descrição das modalidades exemplares. Por conseguinte, as técnicas não são limitadas às modalidades específicas descritas abaixo, mas, de preferência, incluem todas as alternativas, modificações, e equivalentes situando-se dentro do verdadeiro espírito e escopo das reivindicações anexas.In the following detailed description section, specific embodiments of the present techniques are described. However, to the extent that the following description is specific to a particular embodiment or particular use of the present techniques, it is intended to be for exemplary purposes only and simply to provide a description of exemplary embodiments. Accordingly, the techniques are not limited to the specific embodiments described below, but preferably include all alternatives, modifications, and equivalents within the true spirit and scope of the appended claims.

[0032] Como usado aqui, “substancialmente”, “predominantemente” e outras palavras de grau são limitadores relativos destinados a indicar a variação admissível da característica assim modificada. Não são destinadas a ser limitadas ao valor ou característica absoluta que a modifica, porém, preferivelmente, possuem mais da característica física ou funcional do que seu oposto e, preferivelmente, abordam ou aproximam-se de uma tal característica física ou funcional.As used herein, "substantially", "predominantly" and other degree words are relative limiters intended to indicate the allowable variation of the characteristic thus modified. They are not intended to be limited to the absolute value or characteristic that modifies it, but preferably possess more of the physical or functional characteristic than its opposite and preferably address or approach such a physical or functional characteristic.

[0033] Um “fluido polifásico” é um fluido que é receptivo ao fluxo e que é composto de duas fases que não estão quimicamente relacionadas (p.ex., óleo e água), ou onde mais do que duas fases estão presentes (p.ex., líquido e gás).A "polyphasic fluid" is a fluid that is receptive to flow and is composed of two phases that are not chemically related (eg, oil and water), or where more than two phases are present (e.g. . liquid and gas).

[0034] Uma “emulsão” geralmente compreende duas fases imiscíveis. As duas fases imiscíveis incluem uma fase contínua (ou externa) e uma fase descontínua (ou interna). A fase descontínua compreende o fluido secundário, que geralmente existe em gotas na fase contínua. Duas variedades de emulsões são óleo-em-água e água-em-óleo. As emulsões óleo-em-água geralmente incluem um fluido pelo menos parcialmente imiscível em um fluido oleaginoso (geralmente um fluido baseado em água) como a fase contínua, e um fluido oleaginoso como a fase descontínua. As emulsões de água-em-óleo são o oposto, tendo o fluido oleaginoso como a fase contínua e um fluido pelo menos parcialmente imiscível no fluido oleaginoso (geralmente um fluido baseado em água) como a fase descontínua. As emulsões de água-em-óleo podem ser também referidas como emulsões invertidas.An "emulsion" generally comprises two immiscible phases. The two immiscible phases include a continuous (or external) phase and a discontinuous (or internal) phase. The discontinuous phase comprises the secondary fluid, which generally exists in continuous phase droplets. Two varieties of emulsions are oil-in-water and water-in-oil. Oil-in-water emulsions generally include a fluid at least partially immiscible in an oleaginous fluid (usually a water-based fluid) as the continuous phase, and an oleaginous fluid as the discontinuous phase. Water-in-oil emulsions are the opposite, with oil fluid as the continuous phase and a fluid at least partially immiscible in oil fluid (generally a water based fluid) as the discontinuous phase. Water-in-oil emulsions may also be referred to as inverted emulsions.

[0035] Um “desemulsificante” refere-se a um surfactante ou combinação de surfactantes que inibe ou evita a dispersão em uma emulsão, desse modo permitindo que as substâncias imiscíveis sejam mais prontamente separadas entre si.A "demulsifier" refers to a surfactant or combination of surfactants that inhibits or prevents dispersion in an emulsion, thereby allowing immiscible substances to be more readily separated from each other.

[0036] Uma “barragem” refere-se a uma barreira física, que pode atuar como uma estrutura de decantação por gravidade e, como usada aqui, destina-se a separar água de óleo fluindo em uma corrente particular. Como usada aqui, a barreira pode também ser estendida para baixo, para forçar a separação dos fluidos escoando de fluidos mais densos, tal como óleo de água.A "dam" refers to a physical barrier, which can act as a gravity settling structure and, as used herein, is intended to separate water from oil flowing into a particular stream. As used herein, the barrier may also be extended downwards to force separation of flowing fluids from denser fluids such as water oil.

[0037] Como discutido acima, separadores tradicionais, que frequentemente têm um diâmetro de cerca de um metro ou mais, enfrentam desafios técnicos no uso de águas profundas, por exemplo, em profundidades maiores do que aproximadamente 1500 metros. Assim, as modalidades descritas aqui proveem um sistema de separação não convencional que é capaz de obter aceitável separação de óleo-água, enquanto satisfazendo as restrições de tamanho e peso impostas em unidades de processamento de águas profundas. Além disso, o sistema de separação pode ser projetado para código de tubo em vez de código de vaso, o que pode prover economias de custo e peso. Em muitos casos, para uma dada classe de pressão, a espessura de parede requerida para um tubo é menor do que a espessura de parede requerida para um correspondente vaso.As discussed above, traditional separators, which often have a diameter of about one meter or more, face technical challenges in using deep water, for example, at depths greater than approximately 1500 meters. Thus, the embodiments described herein provide for an unconventional separation system which is capable of obtaining acceptable oil-water separation while satisfying the size and weight restrictions imposed on deepwater processing units. In addition, the separation system can be designed for tube code instead of vessel code, which can provide cost and weight savings. In many cases, for a given pressure class, the required wall thickness for a pipe is less than the required wall thickness for a corresponding vessel.

[0038] De acordo com as modalidades descritas aqui, um sistema de separação polifásico pode ser usado para aumentar a produção de poços submarinos, especialmente em águas profundas e ambientes árticos. Em várias modalidades, o sistema de separação é um separador de tubo, que pode ser configurado para separar fluidos de produção em uma fase oleaginosa, uma fase aquosa, e uma fase sólida (ou lama). Em algumas modalidades, o separador pode ser configurado para separar fluidos de produção gasosos. Em outras palavras, exemplos das atuais técnicas de separação podem ser usados para criar correntes monofásicas. Isto pode permitir o uso de bombas monofásicas, que são mais eficazes e podem obter maiores diferenciais de pressão em comparação com as bombas polifásicas. Por exemplo, uma bomba monofásica pode ser suficiente para bombear uma corrente monofásica. Ao contrário, uma série de bombas polifásicas pode ser necessária para obter-se o mesmo diferencial de pressão enquanto bombeando uma corrente polifásica, especialmente em aplicações de elevada intensidade.According to the embodiments described herein, a polyphase separation system may be used to increase the production of subsea wells, especially in deep water and arctic environments. In various embodiments, the separation system is a tube separator, which can be configured to separate production fluids into an oil phase, an aqueous phase, and a solid (or slurry) phase. In some embodiments, the separator may be configured to separate gaseous production fluids. In other words, examples of current separation techniques can be used to create single phase currents. This may allow the use of single-phase pumps, which are more effective and can achieve higher pressure differentials compared to polyphase pumps. For example, a single phase pump may be sufficient to pump a single phase current. In contrast, a series of polyphase pumps may be required to achieve the same pressure differential while pumping a polyphase current, especially in high intensity applications.

[0039] O processo de separação descrito aqui pode ser usado para obter-se remoção em massa de fluidos aquosos dos fluidos de produção. A remoção de fluidos aquosos é denominada remoção de água aqui, embora isso possa ser entendido incluir água com outros contaminantes, tais como sais ou outros fluidos miscíveis. Tal remoção em massa de água pode atenuar preocupações de segurança de fluxo, permitindo que correntes de gás e óleo substancialmente puras sejam enviadas para a superfície. Estas correntes substancialmente puras formarão menores quantidades de hidratos, tais como clatrados de metano, diminuindo assim o risco de obstrução ou reduções de fluxo. Além disso, preocupações de corrosão podem ser reduzidas ou eliminadas. A areia e correntes de subprodutos de água podem, em seguida, ser descartadas em zonas de descarte dedicadas, no mar, ou podem ser usadas para manutenção de pressão em reservatórios de produção.The separation process described herein can be used to achieve mass removal of aqueous fluids from the production fluids. Removal of aqueous fluids is termed water removal here, although it may be understood to include water with other contaminants, such as salts or other miscible fluids. Such mass removal of water can alleviate flow safety concerns by allowing substantially pure oil and gas streams to be delivered to the surface. These substantially pure streams will form smaller amounts of hydrates, such as methane cleavages, thus reducing the risk of obstruction or flow reductions. In addition, corrosion concerns can be reduced or eliminated. Sand and water by-product streams can then be disposed of in dedicated offshore disposal zones, or can be used for pressure maintenance in production reservoirs.

[0040] A remoção em massa de água pode também resultar em uma diminuição da queda hidrostática atuando sobre o reservatório, aumentando assim tanto o acionamento do reservatório como a produção. A remoção em massa de água pode também reduzir a infraestrutura da linha de fluxo, reduzir o número de instalações de tratamento de água no lado de topo, reduzir a necessidade de energia e bombeamento, e descongestionar instalações existentes que são desafiadas com taxas de produção declinando devido a aumentados cortes de água.Mass removal of water may also result in a decrease in hydrostatic drop acting on the reservoir, thereby increasing both reservoir drive and production. Mass removal of water can also reduce flowline infrastructure, reduce the number of top-side water treatment facilities, reduce energy and pumping needs, and decongest existing facilities that are challenged with declining production rates. due to increased water cuts.

[0041] A Figura 1 é um diagrama de blocos mostrando um sistema de separação polifásico 100, para separar fluidos de produção 102 que podem ser obtidos de um poço submarino 104. O fluido polifásico pode ser qualquer tipo de fluido que inclua componentes de uma fase aquosa e de uma fase oleaginosa que sejam relativamente imiscíveis. Por exemplo, o fluido polifásico pode ser fluidos de produção 102 de um poço submarino 104. Os fluidos de produção 102 podem ser fluidos hidrocarbonados, que incluem uma mistura de gás natural, óleo bruto, salmoura, e impurezas sólidas, tais como areia. Os fluidos de produção 102 podem ser obtidos do poço submarino 104, via qualquer tipo de sistema de produção submarino (não mostrado) que seja configurado para produzir hidrocarbonetos a partir de locais submarinos. Um sistema de separação de gás-líquido 106 pode opcionalmente ser usado a montante, para separar uma corrente de gás 108 e uma corrente de líquido 110.Figure 1 is a block diagram showing a polyphase separation system 100 for separating production fluids 102 obtainable from an underwater well 104. The polyphase fluid can be any type of fluid that includes one-phase components. water and an oil phase which are relatively immiscible. For example, polyphasic fluid may be production fluids 102 from an underwater well 104. Production fluids 102 may be hydrocarbon fluids, which include a mixture of natural gas, crude oil, brine, and solid impurities such as sand. Production fluids 102 may be obtained from subsea well 104 via any type of subsea production system (not shown) that is configured to produce hydrocarbons from subsea locations. A gas-liquid separation system 106 may optionally be used upstream to separate a gas stream 108 and a liquid stream 110.

[0042] Em uma modalidade exemplar, os fluidos de produção 102 são separados em fases gasosa e líquida em um sistema de separação de gás-líquido 106. A corrente gasosa 108 pode ser ainda processada por equipamento a jusante 112. O equipamento a jusante 112 pode incluir, por exemplo, qualquer tipo de equipamento de processamento de gás a jusante, tal como um compressor de gás, uma instalação de tratamento de gás, dispositivo de refinamento por gás, ou similar, ou uma tubulação de gás.In one exemplary embodiment, the production fluids 102 are separated into gas and liquid phases in a gas-liquid separation system 106. The gas stream 108 may be further processed by downstream equipment 112. Downstream equipment 112 may include, for example, any type of downstream gas processing equipment, such as a gas compressor, a gas treatment facility, gas refining device, or the like, or a gas pipe.

[0043] Nas modalidades descritas aqui, a corrente líquida 110 pode ser escoada para um sistema de separação de líquido-líquido de óleo/água 114. O sistema de separação de óleo/água 114 é um separador de tubo que é configurado para obter separação em massa da corrente líquida 110 em uma corrente de óleo 116, uma corrente de água 118 e, em alguns exemplos, uma corrente de emulsão óleo/água 120.In the embodiments described herein, the liquid stream 110 may be flowed into a liquid-liquid oil / water separation system 114. The oil / water separation system 114 is a tube separator that is configured to achieve separation. by mass of the liquid stream 110 into an oil stream 116, a water stream 118 and, in some examples, an oil / water emulsion stream 120.

[0044] Dentro do sistema de separação polifásico 100, a corrente líquida 110 pode ser separada nas correntes separadas 116, 118, 120, que podem fluir através de uma seção de refinamento até as correntes misturarem-se em um volume de controle 122. Um volume de controle é usado, por exemplo, para obter a separação de fase final e para manter as fases separadas de óleo e água, antes de escoar substancialmente óleo através de uma saída de óleo 124 e substancialmente água através de uma saída de água 126. Os designs para o sistema de separação 100, bem como os mecanismos, pelos quais o sistema de separação polifásico 100 pode afetar a qualidade da fase de óleo separada, fase de água e emulsão de óleo/água, são descritos com respeito às Figs. 3-8.Within the polyphase separation system 100, the liquid stream 110 may be separated into separate streams 116, 118, 120, which may flow through a refining section until the streams blend into a control volume 122. A The control volume is used, for example, to achieve final phase separation and to keep the phases separated from oil and water, before substantially flowing oil through an oil outlet 124 and substantially water through a water outlet 126. The designs for the separation system 100, as well as the mechanisms by which the polyphase separation system 100 can affect the quality of the separated oil phase, water phase and oil / water emulsion, are described with respect to Figs. 3-8.

[0045] Em algumas modalidades, o óleo do sistema de separação 100 é escoado para fora do topo do volume de controle 122, através da saída de óleo 124. Da saída de óleo 124, uma corrente de óleo 128 substancialmente pura pode ser processada por equipamento a jusante. O equipamento a jusante pode incluir, por exemplo, qualquer tipo de equipamento de processamento, tal como uma instalação de tratamento de óleo, ou uma tubulação de óleo, entre outras. Uma parte do óleo da saída de óleo 124 pode ser reciclada de volta para a corrente de óleo 116 a montante do volume de controle 122 como uma corrente de reciclagem de óleo 132.In some embodiments, the separation system oil 100 is drained off the top of the control volume 122 through the oil outlet 124. From the oil outlet 124, a substantially pure oil stream 128 can be processed by downstream equipment. Downstream equipment may include, for example, any type of processing equipment, such as an oil treatment plant, or an oil pipeline, among others. A portion of oil from oil outlet 124 may be recycled back to oil stream 116 upstream of control volume 122 as an oil recycle stream 132.

[0046] A água do sistema de separação 100 é escoada para fora do fundo do volume de controle 122, através da saída de água 126. Uma parte da corrente de água substancialmente pura 130 da saída de água 126 pode ser reciclada de volta para a corrente de água 118 como uma corrente de reciclagem de água 134, por exemplo, a montante do volume de controle 122. Isto pode ser útil para expulsar areia e outros sedimentos que podem ter se acumulado no fundo do separador de tubo através do qual a corrente de água 118 flui.Water from the separation system 100 is drained out of the bottom of the control volume 122 through the water outlet 126. A portion of the substantially pure water stream 130 from the water outlet 126 may be recycled back to the water. water stream 118 as a water recycling stream 134, for example upstream of control volume 122. This may be useful for expelling sand and other sediment that may have accumulated at the bottom of the pipe separator through which the stream of water 118 flows.

[0047] O tratamento adicional de cada uma das correntes 116, 118 e 120 é possível a montante do volume de controle 122, e o tratamento adicional para a substancialmente pura corrente de óleo 128 e a substancialmente pura corrente de água 130 é possível a jusante do volume de controle 122. Por exemplo, o equipamento de pré-tratamento de óleo e água ou de coalescência, tal como um sistema de aquecimento, um sistema de injeção químico, um coalescedor eletrostático, ou similar, ou um ciclone para separação de óleo-água, ou tubulações de exportar líquido, poderia ser usado além das técnicas de separação atuais.Further treatment of each stream 116, 118 and 120 is possible upstream of control volume 122, and further treatment for substantially pure oil stream 128 and substantially pure water stream 130 is possible downstream. 122. For example, oil and water or coalescence pretreatment equipment, such as a heating system, a chemical injection system, an electrostatic coalescer, or the like, or an oil separation cyclone water, or liquid exporting pipes, could be used in addition to current separation techniques.

[0048] O diagrama de blocos da Fig. 1 não é destinado a indicar que o sistema de separação polifásico 100 é para incluir todos os componentes mostrados na Fig. 1. Além disso, qualquer número de componentes adicionais pode ser incluído dentro do sistema de separação polifásico 100, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o sistema de separação polifásico 100 pode ser projetado para obter a separação de gás/líquido, bem como de líquido/líquido, com ou sem pré-tratamento, assim suprindo substancialmente correntes de óleo puro, água pura, e gás puro para o equipamento a jusante. Além disso, desarenadores polifásicos e de líquido (não mostrados) podem ser colocados a montante e/ou a jusante do sistema de separação polifásico 100. Além disso, o sistema de separação polifásico 100 pode ser considerado um tubular, configurado para escoar um fluido polifásico e obter separação de fase.The block diagram of Fig. 1 is not intended to indicate that the polyphase separation system 100 is for including all components shown in Fig. 1. In addition, any number of additional components may be included within the system. polyphase separation 100, depending on the details of the specific implementation. For example, polyphase separation system 100 may be designed to achieve gas / liquid as well as liquid / liquid separation, with or without pretreatment, thereby substantially supplying pure oil, pure water, and pure gas streams. the downstream equipment. In addition, polyphase and liquid separators (not shown) may be placed upstream and / or downstream of polyphase separation system 100. In addition, polyphase separation system 100 may be considered a tubular, configured to flow a polyphase fluid. and obtain phase separation.

[0049] A Fig. 2 mostra um desenho de elevação de um sistema de separação polifásico exemplar 200. Um fluido polifásico flui para o sistema de separação polifásico 200 em uma linha de entrada de distribuição 202. O sistema de separação polifásico 200 é dividido verticalmente em um primeiro divisor 204 em uma linha predominantemente de óleo 206 e uma linha predominantemente de água 208. A linha predominantemente de óleo 206 é dividida verticalmente em um segundo divisor 210, do sistema de separação polifásico 200, em uma linha predominantemente de óleo 206 e uma linha de emulsão de óleo/água 212. A linha predominantemente de óleo 206, linha predominantemente de água 208, e linha de emulsão de óleo/água 212 podem ser de diâmetro igual ou menor do que a linha de entrada de distribuição 202. Neste exemplo, defletores perfurados 214 com uma área aberta pré-selecionada podem ser usados para equilibrar o fluxo entre as linhas 206, 208, e 212. As localizações dos defletores perfurados 214 são a jusante dos divisores de fluxo 204 e 210. Os defletores perfurados 214 também atuam como dispositivos de estabilização de fluxo a jusante dos divisores de fluxo 204 e 210. A fim de equilibrar o fluxo e garantir suficiente tempo de permanência dentro de cada linha, uma faixa de áreas abertas pode ser usada para os defletores perfurados 214.Fig. 2 shows an elevation drawing of an exemplary polyphase separation system 200. A polyphase fluid flows into polyphase separation system 200 on a distribution inlet line 202. Polyphase separation system 200 is split vertically. in a first divider 204 in a predominantly oil line 206 and a predominantly water line 208. The predominantly oil line 206 is vertically divided into a second divider 210 of the polyphase separation system 200 into a predominantly oil line 206 and an oil / water emulsion line 212. The predominantly oil line 206, predominantly water line 208, and oil / water emulsion line 212 may be of a diameter equal to or smaller than the distribution inlet line 202. For example, perforated deflectors 214 with a preselected open area can be used to balance the flow between lines 206, 208, and 212. Perforated baffles 214 are downstream of flow dividers 204 and 210. Perforated baffles 214 also act as downstream flow stabilizing devices of flow dividers 204 and 210. In order to balance flow and ensure sufficient residence time Within each line, a range of open areas may be used for perforated deflectors 214.

[0050] Após as seções de tubo abertas 216 do sistema de separação polifásico 200, as linhas 206, 208 e 212 entram no volume de controle 220. Um detector de nível 218, que pode determinar interfaces de fase, tais como uma interface de óleo/água, uma interface de óleo/emulsão, ou uma interface de emulsão/água, pode ser instalado no volume de controle 220. O detector de nível 218 pode ser configurado para enviar, por exemplo, radiação gama através dos fluidos do volume de controle 220, a fim de medir onde as interfaces entre o óleo, água e emulsão existem. Esta medição indica a quantidade de água e a quantidade de óleo que estão presentes dentro do volume de controle 220. O detector de nível 218 pode ser configurado para enviar um sinal para um controlador (não mostrado), que pode ajustar válvulas de controle ou velocidades de bombeio (não mostradas) que estão nas linhas de saída de óleo e água. As válvulas de controle ou velocidades de bombeio são configuradas para controlar eficazmente a taxa de fluxo de cada linha deixando o volume de controle 220.Following open tube sections 216 of polyphase separation system 200, lines 206, 208, and 212 enter control volume 220. A level detector 218, which can determine phase interfaces, such as an oil interface / water, an oil / emulsion interface, or an emulsion / water interface can be installed on the control volume 220. The level detector 218 can be configured to send, for example, gamma radiation through the control volume fluids. 220 in order to measure where the interfaces between oil, water and emulsion exist. This measurement indicates the amount of water and the amount of oil that is present within the control volume 220. The level detector 218 can be configured to send a signal to a controller (not shown) that can adjust control valves or speeds. (not shown) that are in the oil and water outlet lines. Control valves or pump speeds are configured to effectively control the flow rate of each line leaving the control volume 220.

[0051] Uma substancialmente pura corrente de óleo 128 pode ser removida da saída 222 do topo do volume de controle 220, enquanto que uma substancialmente pura corrente de água 130 pode ser removida da saída 224 do fundo do volume de controle 220.A substantially pure oil stream 128 may be removed from the outlet 222 of the top of the control volume 220, while a substantially pure water stream 130 may be removed from the outlet 224 of the bottom of the control volume 220.

[0052] Em outra modalidade, o volume de controle 220 pode ser configurado como um separador esférico ou cilíndrico horizontal (não mostrado). Adicionalmente, o sistema de separação polifásico 200 pode ser considerado um tubular, configurado para escoar um fluido polifásico e obter separação de fase.In another embodiment, the control volume 220 may be configured as a horizontal spherical or cylindrical separator (not shown). Additionally, the polyphase separation system 200 can be considered a tubular, configured to flow a polyphase fluid and obtain phase separation.

[0053] A Fig. 3 é uma vista de topo do sistema de separação polifásico exemplar 300 ilustrando um divisor horizontal 304 no sistema de separação polifásico 300. O sistema de separação polifásico 200 pode incluir uma linha de entrada de distribuição 302, configurada para alimentar o fluido polifásico às linhas separadas 306 e 308. A entrada de distribuição 302 pode ser acoplada a uma linha esquerda 306 e a uma linha direita 308, que são primeiro divididas horizontalmente no divisor 304. A linha esquerda 306 e a linha direita 308 podem ser paralelas à linha de entrada de distribuição 302. O fluxo em cada linha pode ser influenciado por defletores perfurados 310 instalados dentro das linhas. As linhas subsequentes (não mostradas) podem ser divididas verticalmente para obter-se maior separação da fase de óleo e da fase de água, para diminuir as respectivas velocidades de fluxo, e para se encontrarem em diferentes níveis no volume de controle 312. Em modalidades alternativas, cada uma das linhas horizontalmente divididas 306 e 308 pode ser configurada para alimentar um volume de controle independente, em que cada volume de controle poderia então ser de tamanho menor do que o volume de todas as linhas de fluxo misturadas.Fig. 3 is a top view of the exemplary polyphase separation system 300 illustrating a horizontal divider 304 in polyphase separation system 300. Polyphase separation system 200 may include a distribution input line 302 configured to feed polyphase fluid to separate lines 306 and 308. Dispensing inlet 302 may be coupled to a left line 306 and a right line 308, which are first horizontally divided into divider 304. Left line 306 and right line 308 may be parallel to the distribution input line 302. Flow in each line may be influenced by perforated baffles 310 installed within the lines. Subsequent lines (not shown) may be split vertically to achieve greater separation of the oil phase and water phase, to decrease their flow rates, and to be at different levels in control volume 312. In embodiments Alternatively, each of the horizontally divided lines 306 and 308 may be configured to feed an independent control volume, where each control volume could then be smaller than the volume of all mixed flow lines.

[0054] O sistema de separação polifásico 300 divide o fluxo nas linhas 306 e 308, para a separação de óleo, água e emulsão. A desgaseificação de líquido pode também ser realizada nas linhas 306 e 308 ou em uma seção anterior, dependendo da aplicação. A jusante das linhas 306 e 308 e seguinte à separação em massa das fases de óleo e água, o sistema de separação polifásico 300 é conectado à pluralidade de divisores verticalmente orientados, que podem ser dispostos em ângulos retos ou oblíquos, conduzindo a uma linha predominantemente de óleo e a uma linha predominantemente de água. A linha predominantemente de óleo está acima do plano da linha de entrada de distribuição 302, enquanto que a linha predominantemente de água está abaixo do plano da linha de entrada de distribuição 302. Uma linha de emulsão de óleo/água também pode ser localizada entre as linhas superior e inferior, e não é mostrada na Fig. 3. Os planos de ambas as linhas 306 e 308 são substancialmente paralelos entre si e à linha de entrada de distribuição 302, por exemplo, eles ficam em planos horizontais. Este arranjo pode obter mais pura qualidade de saída de óleo e água deixando o sistema de separação polifásico 300, em comparação com um separador de tubo horizontal de linha única. As linhas esquerda 306 e direita 308 podem ser de diâmetro igual ou menor do que a linha de entrada de distribuição 302.The polyphase separation system 300 divides the flow into lines 306 and 308 for the separation of oil, water and emulsion. Liquid degassing can also be performed on lines 306 and 308 or an earlier section, depending on the application. Downstream of lines 306 and 308 and following the mass separation of the oil and water phases, polyphase separation system 300 is connected to a plurality of vertically oriented dividers, which may be arranged at right or oblique angles, leading to a predominantly line. oil and a predominantly water line. The predominantly oil line is above the plane of the distribution inlet line 302, while the predominantly water line is below the plane of the distribution inlet line 302. An oil / water emulsion line can also be located between the upper and lower lines, and is not shown in Fig. 3. The planes of both lines 306 and 308 are substantially parallel to each other and to the distribution input line 302, for example, they lie in horizontal planes. This arrangement can achieve purer oil and water output quality by leaving the 300-phase separation system compared to a single line horizontal pipe separator. Left lines 306 and right lines 308 may be equal or smaller in diameter than distribution input line 302.

[0055] O esquema da Figura 3 não é destinado a indicar que o sistema de separação polifásico 300 é para incluir todos os componentes mostrados na Fig. 3. Além disso, qualquer número de componentes adicionais pode ser incluído dentro do sistema de separação polifásico 300, dependendo dos detalhes da implementação específica.[0055] The scheme of Figure 3 is not intended to indicate that polyphase separation system 300 is for including all components shown in Fig. 3. In addition, any number of additional components may be included within polyphase separation system 300. depending on the details of the specific implementation.

[0056] A Fig. 4 é uma vista em perspectiva de outro sistema de separação polifásico 400, como descrito aqui. Na Fig. 4, uma seção de refinamento é localizada após o primeiro detector de nível e antes do volume de controle. A seção de refinamento é discutida em mais detalhes com respeito à Fig. 5. No sistema de separação polifásico 400, a linha de entrada de distribuição 402 divide-se em uma linha intermediária 404, em que óleo é a fase predominante, e uma linha inferior 406, em que água é a fase predominante. A linha intermediária 404 pode alimentar o fluido polifásico em uma linha superior 405 e uma linha de emulsão de óleo/água 408. Defletores perfurados 410, ou outros dispositivos de controle de fluxo, podem ser inseridos em várias posições dentro de cada linha, a fim de equilibrar a taxa de fluxo de fluido dentro de uma linha particular. A linha superior 405 pode estar em um segundo plano, que é acima e substancialmente paralelo ao plano ocupado pela linha de emulsão de óleo/água 408. A linha inferior 406 pode estar abaixo e substancialmente paralela ao plano ocupado pela linha de emulsão de óleo/água 408. Além disso, a linha inferior 406 pode alimentar água e partículas de areia a um tubo de descida (descrito com mais detalhes na Fig. 5).Fig. 4 is a perspective view of another polyphase separation system 400 as described herein. In Fig. 4, a refinement section is located after the first level detector and before the control volume. The refinement section is discussed in more detail with respect to Fig. 5. In polyphasic separation system 400, the distribution inlet line 402 is divided into an intermediate line 404, where oil is the predominant phase, and a line 406, where water is the predominant phase. Intermediate line 404 can feed polyphase fluid into an upper line 405 and an oil / water emulsion line 408. Perforated baffles 410, or other flow control devices, may be inserted at various positions within each line in order to to balance the flow rate of fluid within a particular line. The upper line 405 may be in the background, which is above and substantially parallel to the plane occupied by the oil / water emulsion line 408. The lower line 406 may be below and substantially parallel to the plane occupied by the oil / water emulsion line. 408. In addition, the bottom line 406 can feed water and sand particles to a down pipe (described in more detail in Fig. 5).

[0057] Um detector de nível 412 é configurado para medir os níveis de interface de fase entre componentes de óleo, água e emulsão em cada uma das linhas 405, 406 e 408. Os níveis de interface de fase que são medidos podem ser transmitidos a um controlador, que é configurado para controlar válvulas a jusante nas linhas superior 405 e inferior 406. As válvulas são usadas para controlar os fluxos entrando no volume de controle 422. Em uma modalidade exemplar, o volume de controle 422 é uma estrutura cilíndrica verticalmente orientada, que é configurada para escoar substancialmente óleo através de uma saída de óleo 416, substancialmente água através de uma saída de água 418, e uma emulsão de óleo/água através de uma saída de emulsão opcional 420. Em outra modalidade exemplar, o volume de controle 422 pode ser de formato esférico e o sistema de separação polifásico 400 pode atuar como um pré-separador. Em já outra modalidade, o volume de controle 422 pode ser um separador de óleo-água horizontal. Os volumes de controle esféricos e baseados em vaso podem ser utilizados quando as pressões interna e externa não são uma limitação significativa sobre o sistema.A level detector 412 is configured to measure the phase interface levels between oil, water and emulsion components on each of lines 405, 406 and 408. The phase interface levels that are measured can be transmitted to a controller, which is configured to control downstream valves in the upper 405 and lower 406 lines. The valves are used to control flows entering control volume 422. In an exemplary embodiment, control volume 422 is a vertically oriented cylindrical structure. which is configured to flow substantially oil through an oil outlet 416, substantially water through a water outlet 418, and an oil / water emulsion through an optional emulsion outlet 420. In another exemplary embodiment, the volume of control 422 may be spherical in shape and polyphase separation system 400 may act as a pre-separator. In yet another embodiment, the control volume 422 may be a horizontal oil-water separator. Spherical and vessel-based control volumes can be used when internal and external pressures are not a significant limitation on the system.

[0058] O esquema da Fig. 4 não é destinado a indicar que o sistema de separação polifásico 400 é para incluir todos os componentes mostrados na Fig. 4. Além disso, qualquer número de componentes adicionais pode ser incluído dentro do sistema de separação polifásico 400, dependendo dos detalhes da implementação específica. Por exemplo, o comprimento das linhas 405, 406 e 408 pode ser estendido, a montante de ou dentro da seção de refinamento 502 da Fig. 5, para aumentar o tempo de permanência e melhorar a separação de óleo/água. Isto pode permitir a melhoria ou a eliminação das etapas e equipamento de separação a jusante. Próximo à extremidade do sistema de separação polifásico 400, o fluxo será direcionado para tubos de comunicação separados através de uma seção de refinamento 502.The scheme of Fig. 4 is not intended to indicate that polyphase separation system 400 is to include all components shown in Fig. 4. In addition, any number of additional components may be included within the polyphase separation system. 400, depending on the details of the specific implementation. For example, the length of lines 405, 406 and 408 may be extended upstream of or within refinement section 502 of Fig. 5 to increase residence time and improve oil / water separation. This may allow the improvement or elimination of downstream separation steps and equipment. Near the end of polyphase separation system 400, flow will be directed to separate communication tubes through a 502 refinement section.

[0059] A Fig. 5 é uma vista lateral do sistema de separação polifásico 500, por exemplo, o sistema de separação polifásico 400 da Fig. 4. Na Fig. 5, a seção de refinamento 502 é ampliada e ilustrada mais detalhadamente. Os itens numerados iguais são como discutidos com respeito à Fig. 4. O fluido escoando, da linha superior 405, da linha inferior 406, e da linha de emulsão de óleo/água 408, passa por um detector de nível 412 e para a seção de refinamento 502. O fluido da linha superior 405 entra na seção de refinamento 502 e flui parcialmente através de uma barragem opcional 506. A barragem 506 da linha superior é configurada para permitir que a fase de óleo menos denso flua acima da barragem 506. As fases de água mais densa e de emulsão de óleo/água acumulam-se contra a barragem 506 e fluem através de um tubo de descida 504 e para as linhas de emulsão de óleo/água 512 da seção de refinamento 502. Uma válvula de controle 508 é configurada para controlar o fluxo da linha superior 405 a montante do volume de controle 422.Fig. 5 is a side view of polyphase separation system 500, for example polyphasic separation system 400 of Fig. 4. In Fig. 5, refinement section 502 is enlarged and illustrated in more detail. Equal numbered items are as discussed with respect to Fig. 4. The fluid flowing from top line 405, bottom line 406, and oil / water emulsion line 408 passes through a level detector 412 and into section 505 top line fluid enters the refinement section 502 and partially flows through an optional dam 506. The top line dam 506 is configured to allow the less dense oil phase to flow above the 506 dam. denser water and oil / water emulsion phases accumulate against dam 506 and flow through a downpipe 504 and into oil / water emulsion lines 512 of refining section 502. a control valve 508 is configured to control upper line flow 405 upstream of control volume 422.

[0060] Outro sistema de barragem opcional 507 pode ser utilizado na linha inferior 406, para permitir que a fase de água mais densa flua abaixo da barragem 506. As fases de óleo menos denso e de emulsão de óleo/água acumulam-se contra a barragem 507 e fluem através de um tubo de subida 510 e para as linhas de emulsão de óleo/água 512 da seção de refinamento 502. Outra válvula de controle 508 é configurada para controlar o fluxo da linha inferior 406 a montante do volume de controle 422. Os tubos de descida 504 entre as linhas de emulsão 512 são ainda configurados para escoar o componente água mais densa até a linha de emulsão inferior, e fluir o componente óleo menos denso até a linha de emulsão superior.Another optional dam system 507 may be used on the bottom line 406 to allow the denser water phase to flow below the dam 506. The less dense oil and oil / water emulsion phases accumulate against the dam 507 and flow through a riser 510 and into the oil / water emulsion lines 512 of refinement section 502. Another control valve 508 is configured to control the flow of the lower line 406 upstream of control volume 422. Downpipes 504 between emulsion lines 512 are further configured to flow the denser water component to the lower emulsion line, and flow the less dense oil component to the upper emulsion line.

[0061] A seção de refinamento 502 é configurada para permitir que a fase de óleo entre no topo do volume de controle 422 e saia através de uma saída 416 do topo do volume de controle 422. A seção de refinamento 502 também é configurada para permitir que a fase de água entre no fundo do volume de controle 422, e saia através de uma saída 418 do fundo do volume de controle 422. A seção de refinamento 502 também é configurada para permitir que a fase de emulsão de óleo/água entre no meio do volume de controle 422, e saia, através de uma saída opcional 420, do meio do volume de controle 422.Refinement section 502 is configured to allow the oil phase to enter the top of control volume 422 and exit through an output 416 from the top of control volume 422. Refinement section 502 is also configured to allow that the water phase enters the bottom of the control volume 422, and exits through an output 418 from the bottom of the control volume 422. The refinement section 502 is also configured to allow the oil / water emulsion phase to enter the through the control volume 422, and exit through an optional output 420 from the middle of the control volume 422.

[0062] Em uma modalidade exemplar, o volume de controle 422 é uma estrutura cilíndrica verticalmente orientada com entradas de cada uma das linhas de óleo superior 405, água inferior 406, e emulsão de óleo/água intermediária 512, bem como saídas de óleo 416, água 418, e emulsão de óleo/água 420. As saídas podem conectar etapas de separação de refinamento a jusante, por exemplo, hidrociclones desengordurantes.In one exemplary embodiment, control volume 422 is a vertically oriented cylindrical structure with inlets of each of the upper oil lines 405, lower water 406, and intermediate oil / water emulsion 512, as well as oil outlets 416. , water 418, and oil / water emulsion 420. The outlets may connect downstream refinement separation steps, for example, degreasing hydrocyclones.

[0063] Para aumentar a separação de óleo/água antes do fluido de cada linha ser escoado através da seção de refinamento 502, as linhas de óleo e emulsão de óleo/água podem ser equipadas com dispositivos coalescedores eletrostáticos opcionais (não mostrados) para aumentada coalescência de gotículas de água e separação de óleo/água. As linhas de óleo, água, e emulsão de óleo/água podem ser equipadas com coalescência e distribuição de fluxo internas, por exemplo, pacotes de placa, defletores perfurados, e similares, que aumentam a coalescência de gotículas e a separação de óleo/água.[0063] To increase oil / water separation before fluid from each line is drained through refinement section 502, oil / water emulsion and oil lines can be equipped with optional electrostatic coalescing devices (not shown) for increased water droplet coalescence and oil / water separation. Oil, water, and oil / water emulsion lines can be equipped with internal coalescence and flow distribution, for example, plate packs, perforated deflectors, and the like, which increase droplet coalescence and oil / water separation. .

[0064] O nível de óleo e água em cada uma das linhas 405 e 406 entrando na seção de refinamento 502 pode ser controlado com válvulas de controle 508, para manter a interface de óleo/água acima ou abaixo da altura de barragem 506, de modo que uma quantidade insignificante de emulsão de óleo/água flua a jusante através das linhas. A emulsão de óleo/água pode ser forçada a fluir para uma linha de emulsão contínua de óleo 512, uma linha de emulsão contínua de água 513, e uma linha de emulsão de óleo/água 515. As linhas de emulsão 512, 513, 515 são permitidas comunicar-se entre si, para permitir que livres gotículas migrem para suas respectivas fases, via os tubos de descida 504 e os tubos de subida 510.The oil and water level on each of lines 405 and 406 entering refinement section 502 can be controlled with control valves 508 to maintain the oil / water interface above or below dam height 506 to so that an insignificant amount of oil / water emulsion flows downstream through the lines. The oil / water emulsion may be forced to flow into a continuous oil emulsion line 512, a continuous water emulsion line 513, and an oil / water emulsion line 515. Emulsion lines 512, 513, 515 They are allowed to communicate with each other to allow free droplets to migrate to their respective phases via the descent tubes 504 and rise tubes 510.

[0065] Os tubos de descida adicionais podem ser conectados à linha inferior 406 como coletores de areia 514, para capturar areia que se acumula no sistema de separação polifásico 400. Os coletores de areia 514 podem ser vedados por um protetor de areia (não mostrado). O protetor de areia pode ser configurado com internos de transporte de areia, para permitir que uma quantidade pré-ajustada de areia acumule-se antes do protetor de areia ser esvaziado. A montante do protetor de areia, um sistema de jato de areia opcional pode ser ativado para injetar água de descarga dentro da linha inferior 406 de uma corrente de reciclagem 516 no ponto de injeção 518. O sistema de jato de areia pode ser usado para jatear a areia acumulada da linha inferior 406 para dentro de um coletor de areia 514. Em algumas modalidades, múltiplos coletores de areia 514 podem ser utilizados para capturar areia da linha inferior 406.Additional downpipes may be connected to the bottom line 406 as sand collectors 514 to capture sand that accumulates in polyphase separation system 400. Sand collectors 514 may be sealed by a sand shield (not shown). ). The sandblock can be configured with sand transport trim to allow a preset amount of sand to accumulate before the sandblock is emptied. Upstream of the sand shield, an optional sandblasting system may be activated to inject discharge water into the bottom line 406 of a recycling stream 516 at injection point 518. The sandblasting system may be used to blast the accumulated sand from bottom line 406 into a sand collector 514. In some embodiments, multiple sand collectors 514 may be used to capture sand from bottom line 406.

[0066] Na entrada do controle de volume 422, a seção de refinamento 502 terá separado o fluido polifásico em três componentes, uma linha superior predominantemente de óleo 405, uma linha inferior predominantemente de água 406, e múltiplas linhas intermediárias 512, que são uma emulsão de óleo/água. Nesta modalidade exemplar, o volume de controle 422 é verticalmente orientado.At the entrance to volume control 422, refinement section 502 will have separated the polyphasic fluid into three components, one predominantly upper 405 oil line, one predominantly lower 406 water line, and multiple intermediate lines 512, which are a oil / water emulsion. In this exemplary embodiment, the control volume 422 is vertically oriented.

[0067] As Figs. 6A e 6B são um fluxograma de processo de um método 600 para separar líquidos dentro de um fluido polifásico. Em varias modalidades, os sistemas de separação polifásicos 200 e 400, discutidos acima com respeito às Figs. 2 e 4, são usados para implementar o método 600.Figs. 6A and 6B are a process flowchart of a method 600 for separating liquids within a polyphase fluid. In various embodiments, polyphase separation systems 200 and 400, discussed above with respect to Figs. 2 and 4, are used to implement method 600.

[0068] Um processo de separação de gás-líquido opcional (não mostrado) pode ser usado a montante do método atual. Esta etapa de separação separa gases do fluido de produção. Aqui, o fluido polifásico é escoado para a entrada de distribuição de um sistema de separação de gás-líquido. O fluido polifásico pode ser separado em gases e líquidos dentro do sistema de separação gás-líquido. A corrente gasosa pode ser escoada acima da corrente líquida para uma saída de gás. Os gases são substancialmente separados da corrente líquida, e a corrente líquida continua no processo principal descrito abaixo, partindo do bloco 602.[0068] An optional gas-liquid separation process (not shown) can be used upstream of the current method. This separation step separates gases from the production fluid. Here, the polyphase fluid is flowed to the distribution inlet of a gas-liquid separation system. Polyphase fluid can be separated into gases and liquids within the gas-liquid separation system. The gas stream may be flowed above the liquid stream to a gas outlet. The gases are substantially separated from the liquid stream, and the liquid stream continues in the main process described below from block 602.

[0069] O método 600 começa no bloco 602, no qual o fluido polifásico é escoado para uma entrada de distribuição do sistema de separação. O fluido polifásico pode ser separado em tubos de comunicação de distribuição verticalmente orientados, e flui para uma linha predominantemente de óleo no bloco 604A, uma linha de emulsão de óleo/água no bloco 604B, e uma linha de predominantemente de água no bloco 604C.The method 600 begins at block 602, in which the polyphase fluid is flowed to a separation system manifold inlet. The polyphase fluid can be separated into vertically oriented distribution communication pipes, and flows into a predominantly oil line in block 604A, an oil / water emulsion line in block 604B, and a predominantly water line in block 604C.

[0070] A divisão de fluxo de cada linha é controlada em 606A, 606B, e 606C, empregando-se, por exemplo, defletores perfurados. Cada linha pode fluir através de uma seção de tubo aberta do sistema de separação, indicada pelos blocos 608A, 608B, e 608C. As seções de tubo abertas podem ser configuradas para permitir um tempo de permanência particular para o fluido em cada linha. Um determinado tempo de permanência pode ser usado, que provê a separação mais eficaz nas seções de tubo abertas do fluido polifásico do sistema de separação.The flow division of each line is controlled at 606A, 606B, and 606C, using, for example, perforated deflectors. Each line can flow through an open tube section of the separation system, indicated by blocks 608A, 608B, and 608C. The open pipe sections can be configured to allow a particular dwell time for the fluid in each line. A certain residence time may be used which provides the most effective separation in the open pipe sections of the polyphase fluid of the separation system.

[0071] Nos blocos 610A, 610B e 610C, a detecção de nível é feita por um detector de nível, que é configurado para medir uma interface de fase em cada linha do sistema de separação. Os níveis de óleo, água, e emulsão de óleo/água, que são detectados pelo detector de nível, podem ser transmitidos a um sistema de controle. Nos blocos 612A, 612B, e 612C, a comunicação é feita para um controlador que é configurado para energizar uma válvula de controle acionada. Nos blocos 614A, 614B, e 614C, a válvula de controle é submetida aos sinais do controlador em comunicação com o detector de nível. Na entrada da seção de refinamento, o fluxo de cada linha é controlado pelas válvulas de controle, com base nos sinais do controlador em comunicação com o detector de nível dos blocos 616A, 616B, e 616C. Uma vez que os níveis de óleo, água, e emulsão de óleo/água são detectados em cada linha pelo detector de nível, o controlador receberá sinais correspondentes àqueles níveis, e as válvulas de controle serão acionadas consequentemente.In blocks 610A, 610B and 610C, level detection is performed by a level detector, which is configured to measure a phase interface on each line of the separation system. Oil, water, and oil / water emulsion levels, which are detected by the level detector, can be transmitted to a control system. In blocks 612A, 612B, and 612C, communication is made to a controller that is configured to energize a driven control valve. In blocks 614A, 614B, and 614C, the control valve is subjected to controller signals in communication with the level detector. At the entrance to the refinement section, the flow of each line is controlled by the control valves based on the controller signals communicating with the block level detector 616A, 616B, and 616C. Once oil, water, and oil / water emulsion levels are detected on each line by the level detector, the controller will receive signals corresponding to those levels, and the control valves will be activated accordingly.

[0072] Além disso, a linha predominantemente de água pode ser equipada com protetores de areia opcionais, que são volumes cilíndricos orientados perpendiculares à linha de água horizontal para a coleta e drenagem de areia do fluido produzido nas linhas. A linha de água inclui predominantemente água e, para aumentar o fluxo, esta linha de água pode ser equipada com correntes de entrada de reciclagem ou um sistema de jato de areia, para fluidizar e jatear areia para dentro dos protetores de areia. No bloco 618, a areia que se acumula na linha de água pode ser escoada para os tubos de subida e eficazmente separada. Uma vez que isto ocorre na linha predominantemente de água, isto pode ser realizado sem perturbar significativamente a separação em massa de óleo/água na seção de refinamento. Adicionalmente, sistemas de manipulação de areia a jusante, incluindo o uso de ciclones de areia e água produzidos e um sistema de acúmulo, podem ser implementados para jatear areia e outras partículas sólidas do sistema de separação polifásico. Os protetores de areia podem, opcionalmente, ser equipados com internos de transporte de areia, para fluidizar e remover a areia coletada no fundo dos protetores.In addition, the predominantly waterline can be equipped with optional sand guards, which are cylindrical volumes oriented perpendicular to the horizontal waterline for collecting and draining sand from the fluid produced on the lines. The waterline predominantly includes water and, to increase flow, this waterline may be equipped with recycle inlet streams or a sandblasting system to fluidize and blast sand into the sand guards. In block 618, the sand that accumulates in the waterline can be drained into the risers and effectively separated. Since this occurs on the predominantly water line, this can be accomplished without significantly disturbing the oil / water mass separation in the refinement section. Additionally, downstream sand handling systems, including the use of produced sand and water cyclones and an accumulation system, can be implemented to sandblast and other solid particles from the polyphase separation system. Sand guards can optionally be equipped with sand transport trim to fluidize and remove sand collected at the bottom of the guards.

[0073] No bloco 620, as linhas de óleo, água, e emulsão de óleo/água do sistema de separação polifásico são escoadas para um volume de controle, onde os níveis de óleo, água, e de interface de emulsão são controlados. O óleo, água, e emulsão são separados no volume de controle. Nos 622A, 622B, 622C, a fase de óleo, fase de água, e emulsão de óleo/água são separadas empregando-se o método descrito aqui. A areia, que se acumula no sistema de separação polifásico, é removida no bloco 624 pelas técnicas descritas aqui.In block 620, the oil, water, and oil / water emulsion lines of the polyphase separation system are drained to a control volume, where the oil, water, and emulsion interface levels are controlled. The oil, water, and emulsion are separated in the control volume. At 622A, 622B, 622C, the oil phase, water phase, and oil / water emulsion are separated using the method described herein. The sand, which accumulates in the polyphase separation system, is removed in block 624 by the techniques described herein.

[0074] O fluxograma de processo da Fig. 6 não é destinado a indicar que as etapas do método 600 são para ser executadas em qualquer ordem particular, ou que todas as etapas do método 600 são para ser incluídas em cada caso. Além disso, qualquer número de etapas adicionais, não mostradas na Fig. 6, pode ser incluído dentro do método 600, dependendo dos detalhes da implementação específica.The process flowchart of Fig. 6 is not intended to indicate that method steps 600 are to be performed in any particular order, or that all method steps 600 are to be included in each case. In addition, any number of additional steps, not shown in Fig. 6, may be included within method 600, depending on the details of the specific implementation.

[0075] A Fig. 7 ilustra um diagrama de blocos de um sistema de separação polifásico exemplar 700, e inclui um sistema de controle. Os fluidos de produção 702 são escoados através de uma entrada principal 704. Os fluidos são primeiro divididos horizontalmente 706 e mais adiante divididos verticalmente 708 para obter-se a separação, pelo menos até certo ponto, de óleo, água e emulsão de óleo/água para as três linhas separadas no plano vertical. O fluxo pode ser ajustado em cada linha 710 usando-se, por exemplo, defletores perfurados, estruturas de barragem, válvulas, ou bombas que criam uma queda de pressão marginal em cada linha. Os defletores perfurados são destinados a distribuir o fluxo de líquido uniformemente através de uma seção transversal particular, e para ajudar na separação dos fluidos de produção polifásicos 702. Os defletores perfurados podem opcionalmente ser elevados e abaixados quando acoplados a válvulas de comporta que controlam a exposição do defletor, ou ajustam a área aberta do defletor.Fig. 7 illustrates a block diagram of an exemplary polyphase separation system 700, and includes a control system. Production fluids 702 are flowed through a main inlet 704. The fluids are first horizontally split 706 and later vertically split 708 to achieve at least to some extent separation of oil, water and oil / water emulsion. to the three separate lines in the vertical plane. Flow can be adjusted on each line 710 using, for example, perforated deflectors, dam structures, valves, or pumps that create a marginal pressure drop on each line. Perforated deflectors are designed to distribute liquid flow evenly across a particular cross section, and to assist in the separation of 702 polyphase production fluids. Perforated deflectors can optionally be raised and lowered when coupled to exposure control gate valves. or adjust the open area of the deflector.

[0076] Após cada linha estender-se através de uma seção de tubo aberta, onde o comprimento de cada seção de tubo aberta é configurado para obter ótima separação e tempo de permanência dos fluidos dentro do sistema de separação polifásico 700, os níveis de interface de fase de óleo, água e emulsão de óleo/água são detectados por um detector de nível 712. O fluxo de cada linha é, em seguida, controlado 714 transmitindo-se os níveis de óleo, água e emulsão de óleo/água, quando detectados pelo detector de nível, para um controlador, que controla as válvulas de controle a jusante. As válvulas de controle podem ser acionadas 714 com base na detecção de nível da fase anterior feita por um detector de nível, desse modo controlando o fluxo de cada linha dentro da seção de refinamento. O objetivo do esquema de controle é forçar a emulsão de óleo/água de cada linha para dentro de uma seção intermediária, permitindo assim maior separação das fases de óleo e água nos fluidos de produção polifásicos 702.After each line extends through an open tube section, where the length of each open tube section is configured to obtain optimal fluid separation and residence time within the 700-phase separation system, the interface levels oil phase, water phase and oil / water emulsion are detected by a level detector 712. The flow of each line is then controlled 714 by transmitting the oil, water and oil / water emulsion levels when detected by the level detector, to a controller, which controls the downstream control valves. Control valves can be actuated 714 based on previous phase level detection by a level detector, thereby controlling the flow of each line within the refinement section. The purpose of the control scheme is to force the oil / water emulsion of each line into an intermediate section, thereby allowing greater separation of oil and water phases in 702 polyphase production fluids.

[0077] Após a seção de refinamento, cada linha pode ser escoada para o volume de controle 716. Os níveis de interface de óleo e água podem ser detectados por um detector de nível no volume de controle 718. Este nível pode ser transmitido a um controlador separado e subsequentes válvulas de controle, ou bombas, a jusante do volume de controle, que podem ser acionadas a fim de controlar a saída de cada linha 722, 724, e 726 do volume de controle. Etapas adicionais em 720 incluem ajustar a altura de um sistema de barragem que pode ser usado a montante do volume de controle para mais eficazmente separar os componentes do fluido polifásico. O sistema de barragem pode ser estacionário ou pode ser acoplado a um sistema de válvula de comporta, e a altura da barragem pode ser ajustada. Além disso, uma seção de refinamento com múltiplos tubos de descida e tubos de subida é uma adição opcional para ajudar na outra separação antes do fluido dentro de cada linha fluir para dentro do volume de controle.Following the refinement section, each line can be drained to control volume 716. Oil and water interface levels can be detected by a level detector at control volume 718. This level can be transmitted to a separate controller and subsequent control valves, or pumps, downstream of the control volume, which may be actuated to control the output of each line 722, 724, and 726 of the control volume. Additional steps in 720 include adjusting the height of a dam system that can be used upstream of the control volume to more effectively separate components from polyphase fluid. The dam system may be stationary or may be coupled to a gate valve system, and the dam height may be adjusted. In addition, a refining section with multiple downpipes and uppipes is an optional addition to aid in further separation before fluid within each line flows into the control volume.

[0078] A separação entre as fases de água e óleo é mantida dentro do volume de controle em 720. Um detector de nível dentro do volume de controle detecta o nível de óleo e água atual dentro do volume de controle. O volume de cada fase dentro do volume de controle pode variar, dependendo do nível de interface de óleo/água que é detectado. Finalmente, o volume de controle é configurado com uma saída de água no fundo 722, uma saída de óleo no topo 726 e, opcionalmente, uma saída de emulsão de óleo/água no meio 724 do volume de controle. A terceira saída opcional de emulsão de óleo/água pode ser ainda processada a jusante do volume de controle, para obter-se a separação desejada das fases de óleo e água.[0078] The separation between the water and oil phases is kept within the control volume at 720. A level detector within the control volume detects the current oil and water level within the control volume. The volume of each phase within the control volume may vary depending on the oil / water interface level that is detected. Finally, the control volume is configured with a bottom water outlet 722, a top oil outlet 726 and optionally an oil / water emulsion outlet in the middle 724 of the control volume. The optional third oil / water emulsion outlet may be further processed downstream of the control volume to achieve the desired separation of oil and water phases.

[0079] A Fig. 8 é uma vista esquemática de um sistema de separação polifásico 800 e sistema de controle 802. O sistema de controle 802 é configurado para escoar fluido de uma entrada de óleo 804, uma entrada de água 806, e uma entrada de emulsão de óleo/água 806 do sistema de separação polifásico 800 em uma velocidade preferida. O sistema de separação polifásico 800 usa o sistema de controle 802 para enviar os sinais de controle 810 e 812 para cada uma das válvulas de controle 814 e 816, controlando o fluido escoando no sistema de separação polifásico 800. O sistema de controle 802 pode fazer parte de um sistema de controle maior, tal como um sistema de controle distribuído (DCS), um controlador lógico programável (PLC), um controlador digital direto (DDC), ou qualquer outro sistema de controle apropriado. Além disso, o sistema de controle 802 pode automaticamente ajustar parâmetros, via as saídas de controlador 810 e 812, ou pode prover informação sobre o sistema de separação polifásico 800 para um operador que, em seguida, introduz ajustes manualmente.Fig. 8 is a schematic view of a polyphase separation system 800 and control system 802. Control system 802 is configured to flow fluid from an oil inlet 804, a water inlet 806, and an inlet. oil / water emulsion 806 of the polyphase separation system 800 at a preferred speed. The 800-phase separation system 800 uses the 802 control system to send the control signals 810 and 812 to each of the 814 and 816 control valves, controlling the fluid flowing into the 800-phase separation system. The 802 control system can make part of a larger control system, such as a distributed control system (DCS), a programmable logic controller (PLC), a direct digital controller (DDC), or any other appropriate control system. In addition, the control system 802 can automatically adjust parameters via controller outputs 810 and 812, or it can provide information about the polyphase separation system 800 to an operator who then enters adjustments manually.

[0080] O sistema de controle 802 envia um sinal 810 para a válvula de controle 814, para controlar o fluxo da seção de óleo 818. Similarmente, um sinal de controle 812 é enviado para a válvula de controle 816, que pode ajustar a velocidade de fluxo do fluxo da seção de água 820. O fluxo da emulsão de óleo/água 822 pode, opcionalmente, ser controlado por uma válvula de controle (não mostrada), para controlar o fluxo de uma entrada de emulsão de óleo/água 808. Outro sinal de controle 824 pode ser enviado do detector de nível 826 para o sistema de controle 802, que provê entrada para o sistema de controle 802 enviar os sinais 810 e 812 para as válvulas de controle 814 e 816.Control system 802 sends a signal 810 to control valve 814 to control the flow of oil section 818. Similarly, a control signal 812 is sent to control valve 816, which can adjust the speed. 820 water section flow rate. The oil / water emulsion flow 822 may optionally be controlled by a control valve (not shown) to control the flow of an 808 oil / water emulsion inlet. Another control signal 824 can be sent from level detector 826 to control system 802, which provides input to control system 802 to send signals 810 and 812 to control valves 814 and 816.

[0081] As válvulas de controle 814 e 816 são configuradas para regular a velocidade do fluido no fluxo da seção de óleo 818 e no fluxo da seção de água 820, que finalmente conduz para uma seção de refinamento. As válvulas de controle podem indiretamente controlar o fluxo da seção de emulsão de óleo/água 822 da seção de refinamento. O nível de interface, por exemplo, entre as fases de óleo e água ou entre uma fase de óleo ou uma fase de água e uma fase de emulsão, pode ser detectado nas seções 818 e 820 do detector de nível 826, e o sinal de controle 824 pode ser enviado para o sistema de controle 802 correspondente aos níveis de interface que são detectados. O sistema de controle 802 é configurado para controlar o fluxo de cada seção 818, 820, e 822 para uma seção de refinamento, com a água e emulsão de óleo/água no fluxo da seção de óleo 818 sendo forçadas através de tubos de descida para uma seção intermediária (não mostrada), e com o óleo e emulsão de óleo/água no fluxo da seção de água 820 sendo forçados através de tubos de subida para uma seção intermediária (não mostrada). O volume de controle 828 é configurado para fluir substancialmente óleo de uma saída de óleo 830 do topo do volume de controle, substancialmente água de uma saída de água 832 do fundo do volume de controle e, opcionalmente, uma emulsão de óleo/água de uma saída de emulsão de óleo/água 834 do meio do volume de controle.Control valves 814 and 816 are configured to regulate fluid velocity in oil section flow 818 and water section flow 820, which ultimately leads to a refinement section. Control valves can indirectly control the flow of oil / water emulsion section 822 of the refinement section. The interface level, for example between the oil and water phases or between an oil phase or a water phase and an emulsion phase, can be detected in sections 818 and 820 of the level detector 826, and the signal of 824 control can be sent to the 802 control system corresponding to the interface levels that are detected. Control system 802 is configured to control the flow of each section 818, 820, and 822 to a refinement section, with water and oil / water emulsion in the flow of oil section 818 being forced through downpipes to an intermediate section (not shown), and with oil and oil / water emulsion in the flow of water section 820 being forced through risers to an intermediate section (not shown). Control volume 828 is configured to substantially flow oil from an oil outlet 830 from the top of the control volume, substantially water from a water outlet 832 from the bottom of the control volume, and optionally an oil / water emulsion from a oil / water emulsion output 834 from the middle of the control volume.

[0082] Será entendido que o sistema de separação polifásico 800, mostrado na Fig. 8, foi simplificado para ajudar a explicar várias modalidades das presentes técnicas. Por conseguinte, nas modalidades das presentes técnicas, numerosos dispositivos, não mostrados ou especificamente mencionados, podem ainda ser implementados. Tais dispositivos podem incluir medidores de fluxo, tais como medidores de fluxo de orifício, medidores de fluxo de massa, medidores de fluxo ultrassônicos, medidores de fluxo Venturi, e similares. Adicionalmente, o fluxo em cada saída do volume de controle 828 pode ser controlado por subsequente equipamento de processo (incluindo bombas, através de controle de velocidade de bomba, e válvulas de controle) localizado a jusante do volume de controle 828.It will be understood that the polyphase separation system 800, shown in Fig. 8, has been simplified to help explain various embodiments of the present techniques. Accordingly, in the embodiments of the present techniques, numerous devices, not shown or specifically mentioned, may still be implemented. Such devices may include flow meters, such as orifice flow meters, mass flow meters, ultrasonic flow meters, Venturi flow meters, and the like. Additionally, the flow at each output of control volume 828 can be controlled by subsequent process equipment (including pumps, through pump speed control, and control valves) located downstream of control volume 828.

[0083] A Fig. 9 é um desenho ilustrando as linhas superior, intermediária e inferior com pontos de injeção para bicos de jato de areia e correntes de reciclagem. Itens numerados iguais são como discutidos com respeito à Fig. 2. Os pontos de injeção 902 dos bicos de jato de areia e correntes de reciclagem podem ser instalados em uma linha do sistema de reciclagem de injeção, que pode ser uma parte do sistema de separação polifásico 200 da Fig. 2. Pode haver um único bico para lançar uma corrente de fluido abaixo de uma linha particular, por exemplo, a água reciclada da saída do volume de controle pode ser recirculada para a linha predominantemente de água 208 da Fig. 2, para fluidizar a areia acumulada no sistema de separação polifásico 200 da Fig. 2 e jatear a areia acumulada através de tubos de descida para dentro de protetores de areia. Os bicos (não mostrados) podem também ser usados para fluxo reciclado, para influir o fluxo de uma linha particular do sistema de separação polifásico 200 da Fig. 2. Para limitar o efeito sobre a separação de óleo/água, as linhas de reciclagem 904, 906 e 908 podem ser configuradas para ficar no exterior das linhas superior, intermediária e inferior.Fig. 9 is a drawing illustrating the upper, middle and lower lines with injection points for sandblasting nozzles and recycling streams. Equal numbered items are as discussed with respect to Fig. 2. The injection points 902 of the sandblast nozzles and recycle streams may be installed in a line of the injection recycle system, which may be a part of the separation system. There may be a single nozzle for releasing a stream of fluid below a particular line, for example, recycled water from the control volume outlet may be recirculated to the predominantly water line 208 of Fig. 2. , to fluidize the accumulated sand in the polyphase separation system 200 of Fig. 2 and to blast the accumulated sand through downpipes into sand guards. Nozzles (not shown) can also be used for recycled flow to influence the flow of a particular line of the polyphase separation system 200 of Fig. 2. To limit the effect on oil / water separation, the recycling lines 904 906 and 908 can be configured to be outside the upper, middle and lower lines.

[0084] As Figs. 10A e 10B são desenhos ilustrando a linha de água com uma área de coleta no fundo da linha para partículas sólidas acumularem-se. São mostradas uma vista em perspectiva, Fig. 10A, e uma vista lateral, Fig.lOB, do sistema de acumulação de areia 1000. A linha de água 208 da Fig. 2 tem um espaço adicional no fundo 1002, configurado para capturar a areia ou outras matérias particuladas sólidas 1004 que podem assentar a partir do fluido 1006 escoando na linha.Figs. 10A and 10B are drawings illustrating the water line with a collection area at the bottom of the line for solid particles to accumulate. A perspective view, Fig. 10A, and a side view, Fig. 10B, of the sand accumulation system 1000 are shown. Waterline 208 of Fig. 2 has an additional bottom space 1002 configured to capture the sand. or other solid particulate matter 1004 which may settle from fluid 1006 flowing in the line.

[0085] Um projeto pode ser implementado onde uma parte da parede tubular é configurada para fora e segue o comprimento da linha, por exemplo, no formato geral de uma ferradura ou semicírculo. Areia ou outra matéria particulada sólida 1004 pode acumular-se dentro da área de fundo 1002, enquanto o fluido escoando dentro da linha 1006 permanece mais ou menos constante. Os tubos de descida, inclinados ou verticais, podem ser configurados a jusante da área de fundo 1002, para capturar a areia ou outra matéria particulada sólida 1004 para remoção. Um sistema de jato de areia e outros meios de fluidificação podem ser instalados na linha de água 208, para aumentar o fluxo e ajudar no jateamento e fluidificação da areia acumulada ou outra matéria particulada sólida 1004, desse modo facilitando a separação via tubos de descida.[0085] A design may be implemented where a portion of the tubular wall is configured outward and follows the length of the line, for example in the general shape of a horseshoe or semicircle. Sand or other solid particulate matter 1004 may accumulate within the bottom area 1002, while fluid flowing within the line 1006 remains more or less constant. Sloped or vertical downpipes may be configured downstream of bottom area 1002 to capture sand or other solid particulate matter 1004 for removal. A sandblasting system and other fluidizing means may be installed on waterline 208 to increase flow and assist in blasting and fluidizing accumulated sand or other solid particulate matter 1004, thereby facilitating separation via downpipes.

[0086] A Fig. 11 é um desenho ilustrando um sistema de barragem ajustável 1100. O sistema de barragem ajustável 1100 inclui uma barragem ajustável 1102 que é acoplada, via um acoplamento 1104, a um acionador de válvula de comporta 1106. A barragem ajustável 1102 é dentro de um tubo 1108. O acionador de válvula de comporta 1106 pode ser acionado manualmente ou por um controlador (não mostrado), para ajustar a altura da barragem ajustável 1102. A barragem ajustável 1102 para uma linha de óleo é configurada para permitir que uma fase de óleo menos densa flua acima da barragem ajustável 1102, enquanto a fase de água mais densa ou de emulsão de óleo/água acumula-se contra a barragem ajustável 1102 e flui através de um tubo de descida e para as linhas de emulsão de óleo/água da seção de refinamento (não mostrada).[0086] Fig. 11 is a drawing illustrating an adjustable dam system 1100. The adjustable dam system 1100 includes an adjustable dam 1102 which is coupled via a coupling 1104 to a gate valve driver 1106. The adjustable dam 1102 is within a tube 1108. The floodgate valve driver 1106 may be manually or by a controller (not shown) to adjust the height of the adjustable dam 1102. The adjustable dam 1102 for an oil line is configured to allow that a less dense oil phase flows above the adjustable dam 1102, while the denser water or oil / water emulsion phase accumulates against the adjustable dam 1102 and flows through a down pipe and into the emulsion lines. oil / water content of the refinement section (not shown).

[0087] Similarmente, uma barragem ajustável 1102 em uma linha de água pode ser configurada para permitir que a fase de água mais densa flua abaixo da barragem ajustável 1102, enquanto a fase de óleo menos denso ou de emulsão de óleo/água acumule-se contra a barragem e flua através de um tubo de subida e para dentro das linhas de emulsão de óleo/água da seção de refinamento (não mostrada). A barragem ajustável 1102 pode ser acionada manual mente ou baseada fora das medições dos detectores de nível (não mostrados) que enviam sinais para um controlador. Um controlador de um sistema de controle exemplar (não mostrado) pode controlar o acionador de válvula de comporta 1106, desse modo ajustando o nível da barragem ajustável 1102 com base em uma interface de fase medída.Similarly, an adjustable dam 1102 in a waterline can be configured to allow the denser water phase to flow below the adjustable dam 1102 while the less dense oil or oil / water emulsion phase accumulates. against the dam and flow through a riser and into the oil / water emulsion lines of the refinement section (not shown). Adjustable dam 1102 can be triggered manually or based off measurements from level detectors (not shown) that send signals to a controller. A controller of an exemplary control system (not shown) can control gate gate valve 1106, thereby adjusting the adjustable dam level 1102 based on a measured phase interface.

[0088] A Fig. 12 é um desenho ilustrando um sistema defletor ajustável 1200. O sistema defletor ajustável 1200 inclui um defletor perfurado 1202 acoplado por um acoplamento 1204 a um acionador de válvula de comporta 1206. O defletor perfurado 1202 é configurado para ser inserido dentro de uma tubulação 1208. O defletor perfurado 1202 tem múltiplas seções com diferentes áreas abertas. Em uma extremidade do defletor perfurado 1202, a área aberta pode ser baixa, enquanto na outra extremidade a área aberta pode ser alta. A seção de defletor perfurado 1202, que é inserida dentro da tubulação 1208, pode ser ajustada manualmente ou por um controlador (não mostrado) em comunicação com um medidor de fluxo (não mostrado) e o acionador de válvula de comporta 1206, O acionador de válvula de comporta 1206 pode ser configurado para ajustar a seção do defletor perfurado 1202, que é inserido dentro da tubulação 1208, com base na taxa de fluxo medida de uma tubulação particular. Ajustar o defletor perfurado 1202 desse modo ajuda a garantir uma separação mais eficaz entre as fases de óleo e água dos fluidos de produção.[0088] Fig. 12 is a drawing illustrating an adjustable deflector system 1200. Adjustable deflector system 1200 includes a perforated baffle 1202 coupled by a coupling 1204 to a 1206 gate valve driver. Perforated baffle 1202 is configured to be inserted. inside a 1208 pipe. The perforated baffle 1202 has multiple sections with different open areas. At one end of perforated deflector 1202, the open area may be low, while at the other end the open area may be high. The perforated deflector section 1202, which is inserted into the piping 1208, may be adjusted manually or by a controller (not shown) in communication with a flow meter (not shown) and the gate valve actuator 1206. 1206 gate valve can be configured to adjust the perforated baffle section 1202, which is inserted into the 1208 pipe, based on the measured flow rate of a particular pipe. Adjusting the perforated deflector 1202 in this way helps to ensure a more effective separation of oil and water phases from production fluids.

[0089] Embora as presentes técnicas possam ser susceptíveis a várias modificações e formas alternativas, as modalidades discutidas acima foram mostradas somente por meio de exemplo. Entretanto, deve-se nova mente compreender que as técnicas não são destinadas a ser limitadas às modalidades particulares descritas aqui. De fato, as presentes técnicas incluem todas as alternativas, modificações, e equivalentes situando-se dentro do verdadeiro espírito e escopo das reivindicações anexas.Although the present techniques may be susceptible to various modifications and alternative forms, the embodiments discussed above have been shown by way of example only. However, it should again be understood that the techniques are not intended to be limited to the particular embodiments described herein. Indeed, the present techniques include all alternatives, modifications, and equivalents within the true spirit and scope of the appended claims.

[0090] A Fig. 13 é uma vista lateral de outra modalidade do sistema de separação polifásico 1300, por exemplo, o sistema de separação polifásico 200 da Fig. 2 ou 400 da Fig. 4. Esta modalidade do sistema de separação polifásico 1300 emprega a comparativamente estreita proximidade das linhas 405, 406, e 408, em que as linhas 405, 406, e 408 são localizadas substancialmente adjacentes entre si sem linhas, tubos ou outros condutos paralelos intervenientes. A comparativamente estreita proximidade das linhas 405, 406, e 408, que reduzem a quantidade de recirculação dos fluidos polifásicos, por exemplo, nos divisores 204 e/ou 210 da Fig. 2, pode ser benéfica para reduzir a remistura e/ou facilitar a separação de fase nas linhas 405, 406, e 408. Na Fig. 13, a seção de refinamento 1302 é ampliada e ilustrada mais detalhadamente. Itens numerados iguais podem ser substancialmente os mesmos que discutidos com respeito às Figs. 4 e 5. O fluido da linha superior 405 entra na seção de refinamento 1302. Um tubo de comunicação de óleo 1350 é representado e pode geralmente receber uma corrente contendo substancialmente óleo da linha superior 405.Fig. 13 is a side view of another embodiment of polyphase separation system 1300, for example, polyphase separation system 200 of Fig. 2 or 400 of Fig. 4. This embodiment of polyphase separation system 1300 employs comparatively close proximity of lines 405, 406, and 408, wherein lines 405, 406, and 408 are located substantially adjacent to each other without intervening parallel lines, tubes, or other conduits. The comparatively close proximity of lines 405, 406, and 408, which reduce the amount of recirculation of polyphase fluids, for example, in dividers 204 and / or 210 of Fig. 2, may be beneficial in reducing remixing and / or facilitating the mixing. phase separation at lines 405, 406, and 408. In Fig. 13, refinement section 1302 is enlarged and illustrated in more detail. Equal numbered items may be substantially the same as discussed with respect to Figs. 4 and 5. Topline fluid 405 enters refining section 1302. An oil communication tube 1350 is shown and can generally receive a stream containing substantially topline oil 405.

[0091] Uma barragem 1310, por exemplo, como representado na Fig. 15, pode ser opcionalmente disposta na linha de fluxo superior 405, para auxiliar ou de outro modo estimular o fluxo de óleo ascendente para dentro do tubo de comunicação de óleo 1350. Quando óleo menos denso acumula-se contra a barreira 1310, uma quantidade crescente de óleo pode passar para o tubo de comunicação de óleo 1350. Uma válvula de controle 508 é configurada para controlar o fluxo do tubo de comunicação de óleo 1350 a montante do volume de controle 422. Outra barragem opcional 1312, por exemplo, como representado na Fig. 15, pode ser utilizada na linha inferior 406, para auxiliar ou de outro modo estimular a fase de água mais densa a fluir para dentro do tubo de comunicação de água 1360. Outra válvula de controle 508 é configurada para controlar o fluxo do tubo de comunicação de água 1360 a montante do volume de controle 422. Uma terceira barragem opcional 1314, por exemplo, como representado na Fig. 15, pode ser utilizada sobre a linha intermediária 408, em adição a ou em vez da barragem 1312, para auxiliar ou de outro modo estimular a fase de água mais densa a fluir para o tubo de comunicação de água 1360. Embora as barragens 1310, 1312, e 1314 sejam representadas como acoplamentos de flange conectáveis, aqueles hábeis na arte observarão que outros mecanismos de conexão de barragem, por exemplo, solda no lugar, etc., são bem conhecidos e podem ser adequadamente utilizados dentro do escopo desta descrição.A dam 1310, for example, as shown in Fig. 15, may optionally be disposed on the upper flow line 405 to assist or otherwise stimulate upward oil flow into the oil communication tube 1350. When less dense oil accumulates against the barrier 1310, an increasing amount of oil may pass into the 1350 oil communication tube. A control valve 508 is configured to control the flow of the 1350 oil communication tube upstream. 422. Another optional dam 1312, for example, as shown in Fig. 15, may be used on bottom line 406 to assist or otherwise stimulate the denser water phase to flow into the water communication tube. 1360. Another control valve 508 is configured to control the flow of water communication tube 1360 upstream of control volume 422. An optional third dam 1314, for example as a Fig. 15, may be used over intermediate line 408, in addition to or instead of dam 1312, to assist or otherwise stimulate the denser water phase to flow to water communication tube 1360. Although dams 1310, 1312, and 1314 are represented as pluggable flange couplings, those skilled in the art will note that other dam connection mechanisms, eg welding in place, etc., are well known and may be suitably used within the scope. of this description.

[0092] Um novo sistema de aparelhos de tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308, por exemplo, como representado e ainda descrito na Fig. 14, pode ser opcionalmente empregado para transferir água, óleo, e/ou emulsão entre as linhas paralelas 405, 406, e 408 da seção de refinamento 1302. Em algumas modalidades, as placas sólidas adjacentes dos aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308 são colocadas entre conexões flangeadas do sistema de separação polifásico 1300.A new lowering / rising pipe apparatus system 1304, 1306, and 1308, for example, as depicted and further described in Fig. 14, may optionally be employed to transfer water, oil, and / or emulsion between the parallel lines 405, 406, and 408 of refinement section 1302. In some embodiments, the adjacent solid plates of the descent / riser apparatus 1304, 1306, and 1308 are placed between flanged connections of polyphase separation system 1300.

[0093] A seção de refinamento 1302 é configurada para permitir que a fase de óleo entre no topo do volume de controle 422, e saia, através de uma saída de óleo 416, do topo do volume de controle 422. A seção de refinamento 1302 também é configurada para permitir que a fase de água entre no fundo do volume de controle 422, e saia, através de uma saída de água 418, do fundo do volume de controle 422. A seção de refinamento 1302 também pode ser configurada para permitir que a fase de emulsão de óleo/água entre no meio do volume de controle 422, e saia, através de uma saída de emulsão opcional 420, do meio do volume de controle 422.Refining section 1302 is configured to allow the oil phase to enter the top of the control volume 422, and to exit through an oil outlet 416 from the top of control volume 422. The refinement section 1302 It is also configured to allow the water phase to enter the bottom of the control volume 422, and to exit through the water outlet 418 from the bottom of the control volume 422. The refinement section 1302 can also be configured to allow the oil / water emulsion phase enters the middle of the control volume 422, and exits through an optional emulsion outlet 420 from the middle of the control volume 422.

[0094] A Fig. 14 é um diagrama em perspectiva dos aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308, que podem a seguir ser referenciados individualmente como uma tubulação de descida/subida ou um aparelho de descida subida. Os aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308 podem ser úteis para reduzir a remistura na seção de refinamento, por exemplo, devido à comunicação aberta entre os tubos de comunicação de óleo, emulsão, e água (p.ex., nas linhas 405, 406, e 408 do sistema de separação polifásico 400 da Fig. 4). A tubulação de descida/subida 1304 pode permitir a passagem de óleo da linha inferior 406 e/ou da linha intermediária 408 para a linha superior 405, através de tubo(s) de subida, acoplando-se operativamente uma parte da linha contendo a(s) fase(s) de óleo (p.ex., uma região acima da interface de óleo/água) da linha inferior 406 e/ou da linha intermediária 408 e aquela da linha superior 405. A tubulação de descida/subida 1304 pode permitir a passagem de água da linha superior 405 e/ou da linha intermediária 408 até a linha inferior 406, através do(s) tubo(s) de descida, acoplando-se operativamente uma parte da linha contendo a(s) fase(s) de água (p.ex., uma região abaixo da interface de óleo/água) da linha superior 405 e/ou da linha intermediária 408 àquela da linha inferior 406. A tubulação de descida/subida 1304 é configurada para impedir, ou pelo menos substancialmente inibir, todas as outras trocas de fluido entre as linhas 405, 406, e 408 por meio de placas sólidas adjacentes, que reduzem a remistura na seção de refinamento. A tubulação de descida/subida 1306 pode funcionar substancialmente da mesma maneira que a tubulação de descida/subida 1304, com a exceção da quantidade de óleo e/ou água passável através dos tubos de descida/subida 1306 das passagens operativamente acopladas à linha intermediária 408, que podem ter um diâmetro menor (e, assim, permitir comparativamente menor fluxo) do que o diâmetro da tubulação de descida/subida 1304 das correspondentes passagens operativamente acopladas à linha intermediária 408. Esta configuração pode acomodar quantidades relativamente maiores de óleo, água, e/ou emulsão, sendo passadas da linha intermediária 408 para a linha superior 405 e/ou linha inferior 406 em uma localização mais a montante da seção de refinamento (p.ex., via a tubulação de descida/subida 1304, como representado na Fig. 13), e quantidades relativamente menores de óleo, água, e/ou emulsão, sendo passadas da linha intermediária 408 à linha superior 405 e/ou linha inferior 406 em um local mais a jusante da seção de refinamento (p.ex., via a tubulação de descida/subida 1306, como representado na Fig. 13). A tubulação de descida/subida 1308 é configurada para permitir a passagem de óleo da linha inferior 406 à linha superior 405, acoplando-se operativamente uma parte da linha contendo a(s) fase(s) de óleo (p.ex., uma região acima da interface de óleo/água) da linha inferior 406 e aquela da linha superior 405, e permitir a passagem de água da linha superior 405 à linha inferior 406, acoplando-se operativamente uma parte da linha contendo a(s) fase(s) de água (p.ex., uma região abaixo da interface de óleo/água) da linha superior 405 àquela da linha inferior 406. A tubulação de descida/subida 1308 é configurada para impedir, ou pelo menos substancialmente inibir, todas as outras trocas de fluido entre as linhas 405, 406, e 408 por meio de placas sólidas adjacentes. Aqueles hábeis na arte observarão que modalidades alternativas do sistema de separação polifásico 1300 podem opcionalmente utilizar qualquer um dos aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308 em qualquer local(is) adequado(s) da seção de refinamento 1302 da Fig. 13; outras modalidades podem omitir um ou mais dos aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e/ou 1308, reconfigurar os aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308, e/ou adicionar múltiplos aparelhos de tubo de descida/subida de um design similar, para obtenção das características operacionais desejadas dentro do escopo desta descrição.Fig. 14 is a perspective diagram of the down pipe apparatus 1304, 1306, and 1308, which may then be referred to individually as a down pipe or a down pipe apparatus. Drop / rise pipe apparatus 1304, 1306, and 1308 may be useful for reducing remixing in the refinement section, for example, due to open communication between the oil, emulsion, and water (e.g. on lines 405, 406, and 408 of polyphase separation system 400 of Fig. 4). Down / up pipe 1304 may allow oil to pass from the lower line 406 and / or intermediate line 408 to the upper line 405 via riser tube (s), operatively coupling a portion of the line containing the ( oil phase (s) (eg, a region above the oil / water interface) of the bottom line 406 and / or the intermediate line 408 and that of the top line 405. Down / Up line 1304 may allow water to flow from the upper line 405 and / or the intermediate line 408 to the lower line 406 through the down pipe (s), operatively coupling a portion of the line containing the phase (s) ) (eg, a region below the oil / water interface) of the upper line 405 and / or the intermediate line 408 to that of the lower line 406. The down / up pipe 1304 is configured to prevent or at least least substantially inhibit all other fluid exchanges between lines 405, 406, and 408 by means of plates adjacent solids, which reduce the remix in the refinement section. The descent / rise pipe 1306 may function substantially the same as the descent / rise pipe 1304, with the exception of the amount of oil and / or water passable through the fall / rise pipes 1306 of the passages operably coupled to intermediate line 408. , which may have a smaller diameter (and thus allow comparatively less flow) than the diameter of the descent / rise pipe 1304 of the corresponding passages operably coupled to intermediate line 408. This configuration can accommodate relatively larger amounts of oil, water, and / or emulsion being passed from intermediate line 408 to upper line 405 and / or lower line 406 at a location further upstream of the refinement section (e.g. via down / up line 1304 as shown in Fig. 13), and relatively smaller amounts of oil, water, and / or emulsion, being passed from intermediate line 408 to upper line 405 and / or lin. below 406 at a location further downstream of the refinement section (e.g. via down / up pipe 1306 as shown in Fig. 13). The descent / rise pipe 1308 is configured to allow oil to pass from the lower line 406 to the upper line 405 by operatively coupling a portion of the line containing the oil phase (s) (e.g. above the oil / water interface) of the lower line 406 and that of the upper line 405, and permit the passage of water from the upper line 405 to the lower line 406 by operatively coupling a portion of the line containing the phase (s) ( (s) a region below the oil / water interface) of the top line 405 than that of the bottom line 406. The down / up line 1308 is configured to prevent, or at least substantially inhibit, all other fluid exchanges between lines 405, 406, and 408 by means of adjacent solid plates. Those skilled in the art will appreciate that alternative embodiments of polyphase separation system 1300 may optionally utilize any of the descent / riser tube apparatus 1304, 1306, and 1308 at any suitable location (s) of the refinement section 1302 of Fig. 13; other embodiments may omit one or more of the descent / riser tube apparatuses 1304, 1306, and / or 1308, reconfigure the descent / riser tube apparatuses 1304, 1306, and 1308, and / or add multiple descent tube apparatuses. / rise of a similar design to achieve the desired operating characteristics within the scope of this description.

[0095] Além disso, um ou mais dos aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308 pode ser construído em duas correspondentes partes separadas, recíprocas, espelhadas, e/ou duplicadas (p.ex., como uma ou mais passagens verticais afixadas a uma placa sólida atravessante) e acopladas para formar uma unidade só. Quando acopladas, quaisquer tais modalidades de tubulação de descida/subida não precisam ser soldadas ou de outro modo ajustadas pressionadas, como para impedir todas as trocas de fluido, porém devem geralmente ser configurada para pelo menos substancialmente impedir considerável desvio em torno da unidade de tubulação de descida/subida. Os aparelhos dos tubos de descida/subida 1304, 1306, e 1308, da modalidade descrita, são projetados para acoplar em um local de flange, porém outras modalidades podem utilizar designs unitários ou outros não baseados em flange para realizar a(s) equivalente(s) função(ões), como descrito acima. Tais modalidades alternativas são consideradas dentro do escopo desta descrição. Adicionalmente, algumas modalidades dos tubos de descida/subida podem incluir uma funcionalidade dinâmica, em que uma ou mais passagem de óleo, água, e/ou emulsão é configurada para desviar ou acomodar um nível de interface de óleo/água mudando. Algumas tais modalidades podem ser automaticamente controladas, por exemplo, por um controlador de computador acoplado a um detector de nível 412, outras modalidades podem incluir um mecanismo de flutuação, que faz com que as passagens do tubo de subida ou descida individuais elevem-se e/ou caiam com o nível de interface de óleo/água mudando, e ainda outras modalidades incluem uma unidade mecânica permitindo que operadores levantem ou abaixem manualmente a(s) passagem(ns) com base nas diferenças de características operacionais do sistema de separação polifásico 1300.In addition, one or more of the descent / riser apparatus 1304, 1306, and 1308 may be constructed into two corresponding separate, reciprocal, mirrored, and / or duplicate parts (e.g., as one or more vertical passages affixed to a solid through plate) and coupled to form a single unit. When coupled, any such down / up piping arrangements need not be welded or otherwise adjusted pressed, such as to prevent all fluid changes, but should generally be configured to at least substantially prevent substantial deviation around the piping unit. descent / ascent. Fall / rise pipe apparatus 1304, 1306, and 1308 of the described embodiment are designed to couple to a flange location, but other embodiments may utilize unitary or other non-flange-based designs to realize the equivalent (). s) function (s) as described above. Such alternative embodiments are considered within the scope of this disclosure. Additionally, some descent / riser tube embodiments may include a dynamic functionality, wherein one or more oil, water, and / or emulsion passageways are configured to offset or accommodate a changing oil / water interface level. Some such embodiments may be automatically controlled, for example by a computer controller coupled to a level detector 412, other embodiments may include a flotation mechanism, which causes individual riser or lower tube passages to rise and fall. / or fall with the changing oil / water interface level, and other embodiments include a mechanical unit allowing operators to manually raise or lower the passage (s) based on differences in operating characteristics of the 1300 polyphase separation system .

[0096] A Fig. 16 é um diagrama esquemático em vista lateral de outra modalidade de um sistema de separação polifásico 1600. Componentes numerados iguais podem ser substancialmente os mesmos que aqueles do sistema de separação polifásico 1300 da Fig. 13, exceto que de outro modo indicado. O sistema de separação polifásico 1600 tem uma saída de água 1602 isolada do volume de controle 422. A saída de água 1602 pode ser benéfica em taxas mais elevadas de fluxo de água, onde a velocidade próxima ao fundo do volume de controle 422 seria de outro modo muito alta, por exemplo, fazendo com que a emulsão fosse rearrastada para dentro da saída de água. O sistema de separação polifásico 1600 também tem uma saída de emulsão opcional 420 sobre o volume de controle 422. Em algumas modalidades, a saída de emulsão opcional 420 pode evitar que a água acumule-se atrás de uma barragem do tubo de comunicação de água, por exemplo, a barragem 1312, devido à estagnação da camada de emulsão e separação acompanhante.Fig. 16 is a side view schematic diagram of another embodiment of a polyphase separation system 1600. Equal numbered components may be substantially the same as those of polyphase separation system 1300 of Fig. 13 except that of another embodiment. indicated mode. The 1600 polyphase separation system has a 1602 water outlet isolated from the 422 control volume. The 1602 water outlet can be beneficial at higher water flow rates, where the speed near the bottom of the 422 control volume would be otherwise. too high, for example, by causing the emulsion to be rearranged into the water outlet. The 1600 polyphase separation system also has an optional emulsion output 420 over control volume 422. In some embodiments, the optional emulsion output 420 may prevent water from accumulating behind a dam of the water communication tube, for example, dam 1312 due to stagnation of the emulsion layer and accompanying separation.

REIVINDICAÇÕES

Claims (25)

1. Sístema de separação polifásico (100, 200), compreendendo: uma linha de distribuição (202), configurada para alimentar um fluido polifásico em linhas de alimentação dentro do sistema de separação, em que as linhas de alimentação consistem em uma linha superior (116, 206), uma linha intermediária (120, 212), e uma linha inferior (118, 208), caracterizado pelo fato de que; a linha superior, configurada para escoar uma primeira corrente (116) contendo óleo para uma seção de óleo de um volume de controle (122, 220); a linha intermediária, configurada para escoar uma segunda corrente (120) contendo emulsão de óleo/água para uma seção de emulsão de óleo/água do volume de controle; a linha inferior, configurada para escoar uma terceira corrente (118) contendo água para uma seção de água do volume de controle; e o volume de controle, configurado para ajustar a taxa de fluxo de fluido em uma saída, em que cada uma da seção de óleo, seção de água, e seção de emulsão de óleo/água mistura-se em diferentes alturas do volume de controle.1. A polyphase separation system (100, 200) comprising: a distribution line (202) configured to feed a polyphase fluid into feed lines within the separation system, wherein the feed lines consist of an upper line ( 116, 206), an intermediate line (120, 212), and a lower line (118, 208), characterized in that; the upper line, configured to flow a first oil-containing stream (116) to an oil section of a control volume (122, 220); the intermediate line, configured to flow a second stream (120) containing oil / water emulsion to an oil / water emulsion section of the control volume; the bottom line configured to flow a third stream (118) containing water to a water section of the control volume; and the control volume, configured to adjust the fluid flow rate at an outlet, where each of the oil section, water section, and oil / water emulsion section mix at different heights of the control volume. . 2. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de separação é implementado dentro de um ambiente submarino, e o fluído polifásico compreende fluídos de produção de um poço submarino,Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the separation system is implemented within an underwater environment, and the polyphase fluid comprises production fluids from an underwater well, 3. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha superior, linha intermediária, e linha inferior são paralelas entre si, e perpendiculares ao volume de controle.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the upper line, intermediate line, and lower line are parallel to each other and perpendicular to the control volume. 4. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a taxa de fluxo em uma entrada do volume de controle é ajustada através do uso de uma válvula de controle (508) da linha superior a montante do volume de controle, e de uma válvula de controle (508) da linha inferior a montante do volume de controle,Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the flow rate at a control volume inlet is adjusted by the use of a control valve (508) from the upper line upstream of the control volume. and a control valve (508) of the lower line upstream of the control volume, 5. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume de controle é configurado para escoar fluido em uma saída (124, 222) de topo do volume de controle, e em que o escoamento de fluido da saída de topo do volume de controle compreende substancialmente óleo.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the control volume is configured to flow fluid at a top outlet (124, 222) of the control volume, and wherein the fluid flow from the control volume is Top output of the control volume comprises substantially oil. 6. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume de controle é configurado para escoar fluido em uma saída (126, 224) de fundo do volume de controle, e em que o fluxo de fluido da saída de fundo do volume de controle compreende substancialmente água.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the control volume is configured to flow fluid at a bottom outlet (126, 224) of the control volume, and wherein the fluid flow from the control volume is Bottom output of the control volume comprises substantially water. 7. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume de controle é configurado para escoar fluido em uma saída (420) do meio do volume de controle, e em que o fluxo de fluido da saída do meio do volume de controle compreende uma emulsão de óleo/água.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the control volume is configured to flow fluid at an outlet (420) from the middle of the control volume, and that the fluid flow from the control outlet One half of the control volume comprises an oil / water emulsion. 8. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um regulador de fluxo na linha superior, na linha intermediária e na linha inferior e em que o regulador de fluxo compreende um defletor perfurado (214), um defletor perfurado ajustável (1200), uma válvula de comporta (1106) ou uma combinação dos mesmos.Polyphasic separation system according to claim 1, characterized in that it further comprises a flow regulator in the upper, intermediate and lower line and wherein the flow regulator comprises a perforated deflector (214); an adjustable perforated deflector (1200), a gate valve (1106) or a combination thereof. 9. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de controle configurado para ajustar o regulador de fluxo aberto e fechado; um detector de nível (218) acoplado à linha superior, à linha intermediária ou à linha inferior, em que o detector de nível é adaptado para medir um nível de interface de fase de água e óleo presente em uma linha.Polyphase separation system according to claim 8, characterized in that it comprises: a control system configured to adjust the open and closed flow regulator; a level detector (218) coupled to the top line, intermediate line, or bottom line, wherein the level detector is adapted to measure a water and oil phase interface level present in a line. 10. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha superior, linha intermediária, linha inferior, ou quaisquer de suas combinações, é ainda configurada para um aditivo químico ser injetado.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that the upper line, intermediate line, lower line, or any combination thereof is further configured for a chemical additive to be injected. 11. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o aditivo químico que é injetado compreende desespumantes ou desemulsificantes.Polyphasic separation system according to Claim 10, characterized in that the chemical additive which is injected comprises defoamers or demulsifiers. 12. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que qualquer uma da linha superior, linha intermediária, ou linha inferior é acoplada a um coalescedor eletrostático.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that any of the upper line, intermediate line, or lower line is coupled to an electrostatic coalescer. 13. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que qualquer uma das linha superior, linha intermediária, ou linha inferior, ou quaisquer de suas combinações, é configurada com internos de coalescência de gotículas.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that any of the upper line, intermediate line, or lower line, or any combination thereof, is configured with droplet coalescing internals. 14. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um tubo de descida (514) acoplado à linha inferior, em que o tubo de descida é vedado por um protetor de areia, e em que o protetor de areia é configurado com internos para fluidizar e remover areia que se acumulou no protetor de areia; ou uma linha de reciclagem (134, 516) acoplada à linha inferior, em que a linha de reciclagem é configurada para fluidizar e remover areia acumulada, e em que a linha de reciclagem é configurada para estar no exterior da seção de óleo, da seção de água, ou da seção de emulsão de óleo/água.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that it comprises: a lowering pipe (514) coupled to the lower line, wherein the lowering pipe is sealed by a sand guard, and wherein the Sand protector is configured with trim to fluidize and remove sand that has accumulated in the sand protector; or a recycling line (134, 516) coupled to the bottom line, wherein the recycling line is configured to fluidize and remove accumulated sand, and wherein the recycling line is configured to be outside the oil section, section or the oil / water emulsion section. 15. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um pré-separador é utilizado a montante do sistema de separação, e em que o pré-separador é configurado para separar gás a partir de fluido polifásico.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that a pre-separator is used upstream of the separation system, and wherein the pre-separator is configured to separate gas from polyphase fluid. 16. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma saída (418) do volume de controle é configurada para reciclagem a montante da linha superior, linha intermediária, ou linha inferior.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that an output (418) of the control volume is configured for recycling upstream of the upper line, intermediate line, or lower line. 17. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende uma seção de refinamento (502), em que uma extração lateral (504) é acoplada da linha superior à linha intermediária, e uma extração lateral (510) é acoplada da linha intermediária à linha inferior.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that it comprises a refinement section (502), wherein a lateral extraction (504) is coupled from the upper line to the intermediate line, and a lateral extraction (510 ) is coupled from the midline to the bottom line. 18. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro aparelho de tubo de descida/tubo de descida (1304) configurado para permitir a passagem de óleo da linha inferior, linha intermediária ou ambas para a linha superior, em que o primeiro aparelho de tubo de descida/tubo de descida é ainda configurado para permitir a passagem a passagem de água da linha superior, linha intermediária ou ambas para a linha inferior, e em que o primeiro aparelho de tubo de descida/tubo de descida é ainda configurado para inibir substancialmente todas as demais trocas de fluidos entre a linha superior, a linha intermediária e a linha inferior; um segundo aparelho de tubo de descida/tubo de descida (1308) configurado para permitir a passagem de óleo da linha inferior para a linha superior e permitir a passagem de água da linha superior para a linha inferior, em que o segundo aparelho de tubo de descida/tubo de descida é ainda configurado para inibir substancialmente todas as demais trocas de fluidos entre a linha superior, a linha intermediária e a linha inferior; ou ambos o primeiro aparelho de tubo de descida/tubo de descida e osegundo aparelho de tubo de descida/tubo de descida.Polyphase separation system according to claim 1, characterized in that it comprises: a first downpipe / downpipe apparatus (1304) configured to allow oil to pass from the bottom line, intermediate line or both to upper line, wherein the first downpipe / downpipe apparatus is further configured to allow passage of water from the upper line, intermediate line or both to the lower line, and wherein the first downpipe apparatus descent / descent tube is further configured to substantially inhibit all other fluid exchange between the upper line, the intermediate line and the lower line; a second downpipe / downpipe apparatus (1308) configured to allow oil to pass from the lower to the upper line and to allow water to pass from the upper to the lower line, wherein the second downpipe apparatus descent / descent tube is further configured to substantially inhibit all other fluid exchange between the upper line, the intermediate line and the lower line; or both the first downpipe / downpipe apparatus and the second downpipe / downpipe apparatus. 19. Método para separação de óleo e água e emulsão de óleo/água dentro de um fluido polifásico, compreendendo: fluir um fluido polifásico para uma entrada de distribuição (202) de um sistema de separação polifásico (100, 200); separar o fluido polifásico em uma fase de óleo, uma fase de água, e uma emulsão de óleo/água; e caracterizado pelo fato de que separar a fase de óleo em uma linha (116) que está em um plano verticalmente acima do plano de entrada de distribuição; separar a fase de água em uma linha (118) que está em um plano verticalmente abaixo do plano de entrada de distribuição; separar a emulsão de óleo/água em uma linha (120) que está em um plano verticalmente acima do plano da linha com a fase de água e verticalmente abaixo do plano da linha com a fase de óleo; fluir cada linha para um volume de controle verticalmente orientado (122, 220), em que a taxa de fluxo de cada linha é controlada; detectar um nível de óleo e um nível de água em cada linha; transmitir com um controlador para abrir e fechar válvulas de controle (508) com base no nível de óleo e água detectado; e separar cada fase, fluindo a fase de óleo, a fase de água, e a emulsão de óleo/água através de uma diferente saída (416, 418, 420) do volume de controle.A method for separating oil and water and emulsifying oil / water within a polyphase fluid, comprising: flowing a polyphase fluid into a distribution inlet (202) of a polyphase separation system (100, 200); separating the polyphase fluid into an oil phase, a water phase, and an oil / water emulsion; and characterized in that it separates the oil phase in a line (116) which is in a plane vertically above the distribution inlet plane; separating the water phase into a line (118) that is in a plane vertically below the distribution inlet plane; separating the oil / water emulsion into a line (120) that is in a plane vertically above the line plane with the water phase and vertically below the line plane with the oil phase; flow each line to a vertically oriented control volume (122, 220), wherein the flow rate of each line is controlled; detect an oil level and a water level in each line; transmit with a controller to open and close control valves (508) based on the detected oil and water level; and separating each phase by flowing the oil phase, water phase, and oil / water emulsion through a different outlet (416, 418, 420) of the control volume. 20. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende regular a taxa de fluxo do fluido em uma linha através do uso de defletores perfurados (214), através do ajuste de um defletor perfurado ajustável (1200), através do uso de uma válvula de comporta (1106) ou qualquer combinação dos mesmos.Method according to claim 19, characterized in that it comprises regulating the flow rate of the fluid in a line by using perforated deflectors (214) by adjusting an adjustable perforated deflector (1200) by use of a gate valve (1106) or any combination thereof. 21. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda injetar aditivos químicos dentro da linha de óleo, linha de água, e linha de emulsão de óleo/água.The method of claim 19, further comprising injecting chemical additives into the oil line, water line, and oil / water emulsion line. 22. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: acumular areia em um espaço oco adicional (1002) linha de água; e purificar areia da linha de água.A method according to claim 19, further comprising: accumulating sand in an additional hollow space (1002) water line; and purify sand from the waterline. 23. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda remover gotículas dispersas da fase de massa fluindo para uma linha de óleo, linha de água, linha de emulsão de óleo/água em uma seção de refinamento (502) a montante do volume de controle.A method according to claim 19, further comprising removing dispersed droplets from the mass phase by flowing into an oil line, water line, oil / water emulsion line in a refinement section (502). upstream of the control volume. 24. Método de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a reciclagem do fluido do volume de controle para a montante no sistema de separação polifásico.A method according to claim 19, further comprising recycling the fluid from the upstream control volume in the polyphase separation system. 25. Sistema de separação polifásico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume de controle é configurado como um separador polifásico esférico ou cilíndrico horizontal.Polyphase separation system according to Claim 1, characterized in that the control volume is configured as a horizontal spherical or cylindrical polyphase separator.

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