BR112017007590B1

BR112017007590B1 - Processo de gestão do aquecimento de fluidos circulando em uma rede de condutos submarinos

Info

Publication number: BR112017007590B1
Application number: BR112017007590-3A
Authority: BR
Inventors: Narimane SETTOUTI; Philippe MUGUERRA; Damien SPUDIC
Original assignee: Saipem S.A.
Priority date: 2014-10-31
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2022-12-06
Also published as: US10711935B2; US20170336010A1; EP3212881A1; BR112017007590A2; EP3212881B1; FR3027945A1; WO2016066967A1; FR3027945B1

Abstract

A invenção refere-se a um processo de gestão do aquecimento de fluidos circulando em uma rede de condutos submarinos (2-1), assegurando uma ligação entre uma instalação de superfície (6) e, pelo menos, um poço de produção submarino (4), o processo compreendendo a ligação de modo amovível de, pelo menos, uma estação de aquecimento (14a, 14b) de fluidos a um conduto submarino e o controle da referida estação de aquecimento em função do modo de funcionamento da rede de condutos.

Description

Antecedentes da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se ao domínio geral dos condutos submarinos repousando no fundo do mar e assegurando uma ligação entre poços de produção de hidrocarbonetos submarinos, em particular de petróleo e de gás, e uma instalação de superfície, por exemplo, uma unidade flutuante de produção, de armazenamento e de descarga.

[0002] Em um mesmo campo de produção de hidrocarbonetos offshore, é habitual explorar vários poços que podem estar separados uns dos outros de vários quilômetros, ou mesmo dezenas de quilômetros. Os fluidos provenientes destes diferentes poços devem ser recolhidos por condutos submarinos colocados no fundo do mar e transferidos por condutos de ligação fundo/superfície em direção a uma instalação de superfície, por exemplo, um navio ou um ponto de captação terrestre, que os vai coletar para armazená-los (e eventualmente tratá-lo).

[0003] Por outro lado, devido à sua extração a uma grande profundidade no subsolo, os fluidos (petróleo e gás) provenientes dos poços de produção de hidrocarbonetos submarinos, saem a uma temperatura relativamente elevada ao nível do fundo do mar (tipicamente da ordem de 70°C). Sendo a água do mar geralmente fria, sobretudo nas grandes profundidades onde está tipicamente a 4°C, se não for tomada nenhuma disposição para conservar o calor dos fluidos à saída dos poços de produção, estes vão arrefecer progressivamente ao percorrer os quilômetros de condutos submarinos. No entanto, estes fluidos contêm diversos compostos químicos para os quais um arrefecimento faz aparecer fenômenos prejudiciais para a manutenção de boas condições de circulação.

[0004] Assim, as moléculas de gás, em particular o metano, combinam-se com as moléculas de água para formar, em determinadas condições de pressão e de temperatura, cristais de hidratos. Estes últimos podem colar-se às paredes, aglomerar-se ali e conduzir à formação de aglomerados capazes de bloquear o conduto submarino. Do mesmo modo, a solubilidade no petróleo dos compostos de altos pesos moleculares, como as parafinas ou os asfaltenos, diminui quando a temperatura baixa, o que dá origem a depósitos sólidos capazes, também estes, de bloquear o conduto submarino.

[0005] Uma destas soluções conhecidas para tentar remediar estes problemas consiste em isolar termicamente os condutos submarinos, a fim de conservar tanto quanto possível o calor inicial dos fluidos transportados. Várias tecnologias estão disponíveis para esse efeito, nas quais, por exemplo, a instalação de condutos coaxiais compreendendo um conduto interno transportando os fluidos e um conduto externo, coaxial com a anterior, em contato com o meio submarino, o espaço anular entre estes condutos interno e externo sendo preenchido com um material de isolamento térmico ou ainda esvaziado de qualquer gás.

[0006] Porém, esta solução de isolamento térmico dos condutos submarinos, na melhor das hipóteses, não permite senão abrandar o inevitável arrefecimento dos fluidos transportados. Em particular, se a distância a percorrer no fundo da água for demasiado importante, ou se o caudal de fluido for reduzido ou mesmo interrompido durante um certo tempo, a temperatura dos fluidos pode descer abaixo de um limiar crítico.

[0007] Uma outra solução conhecida para evitar a formação de aglomerados nos condutos submarinos consiste em limpar frequentemente estas últimas fazendo circular no interior destes raspadores (ou "pig" em inglês) que removem os eventuais depósitos das paredes.

[0008] No entanto, a raspagem de um conduto submarino, na melhor das hipóteses, não pode senão eliminar depósitos de tamanhos relativamente modestos, para evitar qualquer risco de ver o raspador ficar preso no conduto. De igual modo, apesar do recurso à raspagem, esta solução necessita mesmo assim de isolar termicamente os condutos, para limitar tanto quanto possível a formação de depósitos sólidos no interior destas.

[0009] Ainda uma outra solução conhecida consiste em aquecer os condutos submarinos ao longo de todo o seu comprimento, graças a um ou vários cabos elétricos que são enrolados em torno dos condutos, para aquecê-las por efeito Joule. Esta solução que é chamada "aquecimento por traçagem" (ou "heat tracing" em inglês) permite manter os fluidos transportados nos condutos submarinos a uma temperatura superior a um limiar crítico, ao longo de todo o seu trajeto, desde o poço de produção até à instalação de superfície.

[0010] Esta última solução apresenta problemas evidentes ligados à instalação de tais cabos elétricos de aquecimento ao longo de todo o comprimento dos condutos submarinos, com os custos importantes que isso representa em termos de instalação. Por outro lado, o aquecimento por traçagem baseia-se na continuidade da instalação ao longo de todos os condutos submarinos. No entanto, se esta continuidade viesse a ser interrompida por qualquer razão em um local dos condutos, toda a instalação se encontraria fora de serviço. Esta limitação impõe, portanto, que se considere este tipo de aquecimento unicamente para as fases ditas de preservação dos fluidos transportados, e não para as fases operacionais de funcionamento.

Objetivo e Sumário da Invenção

[0011] A presente invenção, portanto, tem por objetivo principal propor um processo de gestão do aquecimento de fluidos circulando em uma rede de condutos submarinos, que não apresente os inconveniente anteriormente citados.

[0012] Este objetivo é alcançado graças a um processo de gestão do aquecimento de fluidos circulando em uma rede de condutos submarinos assegurando uma ligação entre uma instalação de superfície e, pelo menos, um poço de produção submarina, o processo compreendendo, de acordo com a invenção, a ligação de modo amovível de, pelo menos, uma estação de aquecimento de fluidos a um conduto submarino e o controle da referida estação de aquecimento em função do modo de funcionamento da rede de condutos.

[0013] O processo de acordo com a invenção é notável por assegurar uma gestão local do aquecimento dos fluidos transportados por uma ou várias estações de aquecimento amovíveis, que são ativadas unicamente quando a situação o exige. Estas estações de aquecimento são locais e podem ser posicionadas em um ou vários pontos estratégicos da rede de condutos submarinos, a fim de assegurar um nível de temperatura dos fluidos transportados suficiente ao longo de um comprimento muito grande.

[0014] A título de exemplo, ao longo de uma rede de condutos submarinos de 80 km de comprimento e, no caso de uma gestão do aquecimento que exigiria, em fase de funcionamento normal, um aquecimento contínuo dos condutos, estas estações de aquecimento poderiam ser ligadas todos os 30 km, aproximadamente, ao longo dos condutos. Do mesmo modo, o processo de acordo com a invenção pode ser utilizado na base de uma "coluna elevatória" (quer dizer, um conduto utilizado para ligar o fundo do mar com uma instalação de superfície) nos casos dos campos ultraprofundos (profundidade superior a 2000 m) para os quais a temperatura dos fluidos transportados vai diminuir muito, após a descompressão de Joule Thomson que estes sofrem (10°C cada 1000 m). Nesta aplicação, o aquecimento de acordo com a invenção permite introduzir a energia térmica que é perdida durante a subida dos fluidos.

[0015] Além disso, as estações de aquecimento do processo de acordo com a invenção são inteiramente amovíveis e podem, portanto, ser facilmente desligadas dos condutos submarinos para ser deslocadas para um outro local da rede de condutos ou para sofrer uma operação de manutenção ou de reparação. Estas estações de aquecimento podem igualmente ser integradas em redes de condutos existentes, porque a sua ligação em um conduto submarino não necessita de modificações importantes da rede. Em caso de falha de uma estação de aquecimento, o resto da linha de funcionamento não será afetado (as outras estações de aquecimento não serão postas fora de serviço).

[0016] O processo de gestão do aquecimento de fluidos de acordo com a invenção apresenta assim uma grande facilidade de instalação em uma rede de condutos (estas estações de aquecimento são amovíveis e independentes umas das outras), uma muito grande flexibilidade de utilização (podem ser utilizadas em fase de funcionamento normal, em fase de preservação dos fluidos, etc.), e um reduzido custo de instalação e de manutenção. O processo de acordo com a invenção permite ainda poder transferir o aquecimento dos fluidos que existe habitualmente sobre a instalação de superfície para posicionar debaixo de água, o que permite assim um ganho de espaço na instalação de superfície.

[0017] De acordo com um modo de realização no qual a rede de condutos submarinos compreende: dois condutos principais ligados entre si no fundo do mar e ligados cada um à instalação de superfície de modo a formar, pelo menos, um anel de circulação de fluidos; e uma pluralidade de condutos secundários ligando poços de produção aos dois condutos secundários; o processo pode compreender a ligação de cada conduto principal à, pelo menos uma estação de aquecimento de fluidos à jusante dos condutos secundários, e a ativação das estações de aquecimento em fase de funcionamento normal da rede de condutos, para manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado em qualquer ponto da rede.

[0018] Neste modo de realização denominado de "anel convencional", as estações de aquecimento permitem assegurar, em fase de funcionamento normal, um nível de temperatura dos fluidos transportados suficiente ao longo de um comprimento muito grande, a fim de evitar a formação de depósitos nos condutos submarinos. A título de exemplo, basta apenas uma estação de aquecimento por conduto principal para assegurar um nível de temperatura suficiente em qualquer ponto de um anel de 80 km (comprimento somado dos condutos principais).

[0019] Sempre neste modo de realização, em fase de preservação da rede de condutos, de um modo vantajoso, o processo compreende o fechamento dos condutos secundários, a injeção nos condutos principais de um fluido tratado para purgar os condutos principais dos fluidos que contêm, e a parada das estações de aquecimento uma vez os condutos principais purgados.

[0020] Em fase de preservação, o fluido tratado, tipicamente gasóleo que é armazenado na instalação de superfície, é injetado no anel formado pelos condutos principais isolados dos condutos secundários, para purgar estas de todos os fluidos provenientes do poço de produção. Contrariamente aos fluidos provenientes do poço de produção, o fluido tratado que é injetado no anel não está sujeito à formação de depósitos nos condutos a temperaturas tão baixas quanto aquelas assinaladas no fundo do mar. De igual modo, uma vez purgadas de todos os fluidos proveniente do poço de produção, as estações de aquecimento podem ser paradas.

[0021] Em fase de reinicialização da rede de condutos após uma fase de preservação, o processo compreende a reativação das estações de aquecimento mantendo fechados os condutos secundários, de modo a reaquecer os condutos principais, em seguida a reabertura progressiva dos condutos secundários para reinicializar a produção.

[0022] Esta fase de reinicialização segue-se tipicamente a uma fase de preservação da rede de condutos. Uma vez as estações de aquecimento reativadas, os condutos secundários são progressivamente reabertos para permitir uma reinicialização da produção.

[0023] Em uma modalidade de realização, na qual a rede de condutos submarinos compreende, além disso, dois condutos de ligação ligando os dois condutos principais entre si a jusante das estações de aquecimento, o processo pode compreender, em fase de preservação da rede de condutos submarinos: o fechamento dos condutos secundários e dos condutos principais entre os dois condutos de ligação com a abertura destes últimos, e a ativação das estações de aquecimento para manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado em qualquer ponto de um anel de montante de circulação de fluidos; e a injeção de um fluido tratado nos condutos principais de um anel de jusante de circulação de fluidos para purgar os fluidos que este contém.

[0024] Nesta modalidade de realização dita de "anel duplo", as estações de aquecimento permitem assegurar, em fase de funcionamento normal, um nível suficiente de temperatura dos fluidos transportados, ao longo de um comprimento muito grande, a fim de evitar a formação de depósitos nos condutos submarinos.

[0025] Além disso, em fase de preservação, o fluido tratado é injetado no anel de jusante, para purgar os condutos principais de todos os fluidos provenientes do poço de produção e evitar assim qualquer formação de depósitos neste anel de jusante. No anel de montante, as estações de aquecimento ativadas continuam a assegurar um aquecimento dos fluidos transportados para evitar a sua coagulação a frio. Relativamente ao modo de realização anteriormente descrito, apenas um anel é purgado dos fluidos que contém, o que limita a quantidade necessária de fluido tratado. Esta configuração permite, assim, simplificar a ligação a uma instalação de superfície existente, para a qual as modificações são geralmente difíceis de realizar.

[0026] Sempre nesta modalidade de realização dita de anel duplo, em fase de reinicialização da rede de condutos submarinos após uma fase de preservação, o processo pode compreender: a parada da injeção nos condutos principais do anel de jusante de circulação de fluidos de um fluido tratado; a reabertura dos condutos principais entre os condutos de ligação; o fechamento dos dois condutos de ligação para unir entre si os anéis de montante e de jusante de circulação de fluidos; a injeção de metanol em, pelo menos, um dos condutos de ligação para prevenir a formação de hidratos nesta; e a reabertura progressiva dos condutos secundários para reinicializar a produção.

[0027] Em uma modalidade de realização igualmente de anel duplo, em fase de preservação da rede de condutos submarinos, o processo pode compreender a parada das estações de aquecimento e a despressurização do anel de montante de circulação de fluidos, para evitar a formação de hidratos neste anel de montante.

[0028] Em uma outra modalidade de realização de anel duplo, a rede de condutos submarinos pode compreender ainda: dois condutos de ligação, ligando os dois condutos principais entre si a jusante das estações de aquecimento; duas estações de aquecimento suplementares, ligadas aos condutos principais a jusante dos condutos de ligação; e dois condutos de ligação suplementares, ligando os dois condutos principais entre si a jusante das estações de aquecimento suplementares; o processo compreendendo, em fase de preservação: o fechamento dos condutos secundários; o fechamento dos condutos principais, entre os dois condutos de ligação e entre os dois condutos de ligação suplementares com a abertura destes últimos para formar um anel duplo de circulação dos fluidos transportados; a desativação das estações de aquecimento e das estações de aquecimento suplementares e a despressurização dos dois anéis de circulação de fluidos, para evitar a formação de hidratos nestes; e a injeção de um fluido tratado nos condutos principais em um anel de coluna elevatória a jusante dos dois anéis de circulação de fluidos para purgar os fluidos que aquele contém.

[0029] Nesta outra modalidade, o processo pode compreender, em fase de reinicialização da rede de condutos submarinos após uma fase de preservação: a parada da injeção nos condutos principais do anel de coluna elevatória de um fluido tratado; a reabertura dos condutos principais entre os condutos de ligação e entre os condutos de ligação suplementares; o fechamento dos condutos de ligação e dos condutos de ligação suplementares, para unir entre si os dois anéis de circulação de fluidos e o anel de coluna elevatória; a injeção de metanol nos condutos de ligação e nos condutos de ligação suplementares para prevenir a formação de hidratos nesta; e a reabertura progressiva dos condutos secundários para reinicializar a produção.

[0030] Em ainda uma outra modalidade de realização dita de "anel híbrido", a rede de condutos submarinos pode compreender: um conduto de produção ligado à instalação de superfície; uma pluralidade de condutos secundários ligando poços de produção ao conduto de produção; e um conduto de serviço ligado ao conduto de produção a jusante das condutos secundários; o processo compreendendo a ligação do conduto de produção a, pelo menos, uma estação de aquecimento de fluidos, a jusante de uma ligação com o conduto de serviço e a ativação da estação de aquecimento em fase de funcionamento normal da rede de condutos, para manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado em qualquer ponto da rede.

[0031] Qualquer que seja o modo de realização, a estação de aquecimento pode ser ligada diretamente a um conduto submarino ou ao meio de um conduto de desvio ligado ao conduto submarino.

[0032] Do mesmo modo, pelo menos um dos condutos submarinos pode ser ligado à, pelo menos uma, estação de aquecimento. Para melhorar a disponibilidade da linha de produção, é possível criar uma redundância com, pelo menos, um dos condutos submarinos que está ligado a, pelo menos, duas estações de aquecimento instaladas em série ou em paralelo. Com Tal redundância, uma estação de aquecimento é capaz de assegurar sozinha o aquecimento desejado. Em tempo normal, apenas uma destas duas estações de aquecimento é utilizada ou as duas são-no a meia-potência. Se uma das estações de aquecimento é removida, a outra estação toma o seu lugar.

Breve Descrição dos Desenhos

[0033] Outras características e vantagens da presente invenção irão sobressair da descrição feita abaixo, com referência aos desenhos em anexo que ilustram exemplos de realização desprovidos de qualquer caráter limitativo. Nas figuras: - as figuras 1A a 1C são vistas esquemáticas de um exemplo de implementação do processo da invenção, de acordo com um primeiro modo de realização, denominado de anel simples; - as figuras 2A a 2D são vistas esquemáticas de um exemplo de implementação do processo da invenção, de acordo com um segundo modo de realização, denominado de anel duplo; - as figuras 3A a 3D são vistas esquemáticas de um exemplo de implementação do processo da invenção, de acordo com um terceiro modo de realização, denominado de anel duplo; - as figuras 4A a 4D são vistas esquemáticas de um exemplo de implementação do processo da invenção, de acordo com um quarto modo de realização, denominado de anel duplo; - a figura 5 é uma vista esquemática de um exemplo de implementação do processo da invenção, de acordo com um quinto modo de realização, denominado de anel híbrido; e - as figuras 6 a 9 mostram diferentes características das estações de aquecimento, para a implementação do processo de acordo com a invenção.

Descrição detalhada da invenção

[0034] A invenção aplica-se a qualquer rede de condutos submarinos assegurando uma ligação entre, pelo menos, um poço de produção de hidrocarbonetos submarino e uma instalação de superfície, tal como a rede 2-1 representada nas figuras 1A a 1C.

[0035] Tal rede 2-1 tem por objetivo transportar os hidrocarbonetos (petróleo e gás) provenientes de um ou vários poços 4 de produção submarina, para encaminhá-los em direção a uma instalação de superfície 6 que pode ser, como representado na figura 1A, uma unidade flutuante de produção, de armazenamento e de descarga (igualmente chamada FPSO para "Floating Production Storage and Offloading" em inglês). De modo alternativo, os hidrocarbonetos provenientes dos poços 4 de produção poderiam ser encaminhados diretamente para uma instalação de superfície costeira graças à condutos muito longos.

[0036] No primeiro modo de realização representado nas figuras 1A a 1C, a rede 2-1 compreende dois condutos submarinos principais 8a, 8b que estão ligados, cada um, à instalação de superfície 6 e que estão ligados entre si ao fundo do mar, de modo a formar um anel de circulação de fluidos (fala-se de rede de anel convencional). A título de exemplo, o comprimento somado destes dois condutos principais pode alcançar 160 km.

[0037] A rede 2-1 compreende igualmente uma pluralidade de condutos 10 submarinos secundários (em número de 6 no exemplo ilustrado) que permitem, cada um, ligar um poço 4 de produção submarina aos dois condutos principais 8a, 8b. Estes condutos secundárias 10 estão, cada uma, equipados com uma válvula 12 controlada diretamente a partir da instalação de superfície 6.

[0038] O processo de acordo com a invenção consiste em assegurar localmente um aquecimento dos fluidos transportados nas condutos principais 8a, 8b da rede 2-1 assim descrita, a fim de manter os fluidos transportados a uma temperatura superior a um limiar crítico, permitindo evitar a formação de depósitos no interior dos referidos condutos.

[0039] Para tal, o processo prevê a ligação de modo amovível de, pelo menos, uma estação de aquecimento de fluidos a um conduto submarino e o controle da referida estação de aquecimento em função do modo de funcionamento da rede de condutos.

[0040] Assim, no primeiro modo de realização representado nas figuras 1A a 1C, cada conduto principal 8a, 8b está equipada com, pelo menos, uma estação 14a, 14b de aquecimento dos fluidos transportados, estas estações de aquecimento sendo comandadas a partir da instalação de superfície 6 e, eventualmente, acopladas, cada uma, a uma bomba 16a, 16b.

[0041] O funcionamento das estações de aquecimento 14a, 14b não é aqui pormenorizado. Poder-se-á, por exemplo, recorrer a estações de aquecimento funcionando segundo o princípio da indução eletromagnética, graças a um solenoide alimentado de corrente elétrica a partir da instalação de superfície e enrolado em torno do conduto correspondente, para aquecer esta por indução e, por consequência, os fluidos transportados por condução. De modo alternativo, as estações de aquecimento podem funcionar segundo o princípio das micro-ondas, por reações químicas ou por qualquer outro processo conhecido de aquecimento de qualquer tipo de fluidos circulando em um conduto submarino.

[0042] De um modo preferido, as estações de aquecimento 14a, 14b apresentam um reduzido atravancamento no solo e podem ser facilmente deslocadas sobre a rede, em função das necessidades pontuais de aquecimento. Além disso, estas estações de aquecimento podem ser facilmente ligadas a redes existentes.

[0043] Por outro lado, deverá salientar-se que um dos condutos principais (nomeadamente aqui o conduto 8a) compreende uma segunda estação de aquecimento 18a à superfície (acoplada a uma bomba 20a) ligada na extremidade do conduto imediatamente abaixo da superfície do mar.

[0044] Em ligação às figuras 1A a 1C, descrever-se-á agora o modo pelo qual as estações de aquecimento 14a, 14b e 18a da rede 2-1 são controladas, de acordo com a invenção, em função das diferentes fases de funcionamento da rede.

[0045] A figura 1A mostra uma fase de funcionamento normal (denominada "operacional") da rede de condutos, que consiste em aquecer localmente os condutos principais 8a, 8b, de modo a manter em qualquer ponto destas uma temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado.

[0046] Durante esta fase de funcionamento normal, as estações de aquecimento 14a, 14b (e as suas bombas 16a, 16b associadas) são ativadas em contínuo (em contrapartida, a estação de aquecimento 18a pode ser desativada, como representado em traço-ponto na figura).

[0047] Deverá salientar-se que apenas duas estações de aquecimento judiciosamente posicionadas sobre a rede podem ser suficientes para manter uma temperatura dos fluidos suficiente ao longo de um comprimento muito grande, por exemplo, ao longo de um comprimento somado das condutos principais podendo alcançar 160 km.

[0048] A figura 1B mostra uma fase de preservação da rede de condutos submarinos 2-1. A fase de preservação é uma fase no decurso da qual se interrompe a circulação dos fluidos, por exemplo, para realizar uma operação de manutenção na rede.

[0049] No decurso de tal fase, os fluidos situados além do controle das estações 14a, 14b e 18a de aquecimento já não são aquecidos e arrefecem progressivamente, com o risco que isso comporta de conduzir à formação de depósitos nos condutos principais.

[0050] De igual modo, o processo de gestão do aquecimento dos fluidos prevê, em fase de preservação, cortar a chegada dos fluidos provenientes dos poços 4 de produção fechando os condutos secundários 10 (por fechamento das válvulas 12), manter ativadas as estações de aquecimento 14a, 14b e injetar um fluido tratado que não congele a frio, tipicamente gasóleo.

[0051] Para tal, as bombas 16a, 16b associadas às estações de aquecimento 14a, 14b são paradas e é injetado fluido tratado a partir de um reservatório da instalação de superfície, através do conduto principal 8a, acionando a bomba 20a associada à estação de aquecimento 18a à superfície (que está desativada). Este fluido tratado virá purgar de todos os fluidos os condutos principais, expulsando estes fluidos em direção à instalação de superfície através do conduto principal 8b.

[0052] O fluido tratado enche assim o anel de circulação formado pelos condutos principais 8a, 8b. Uma vez este anel de circulação cheio pelo fluido tratado, as estações de aquecimento 14a, 14b podem ser paradas (o aquecimento do fluido tratado não sendo necessário devido ao facto deste não congelar a frio).

[0053] A figura 1C mostra uma fase de reinicialização da rede de condutos submarinos 2-1. Esta fase de reinicialização segue-se tipicamente a uma fase de preservação tal como descrita anteriormente.

[0054] No decurso desta fase de reinicialização, o processo de gestão do aquecimento dos fluidos compreende a reativação de todas as estações 14a, 14b, 18a de aquecimento (das quais a estação de aquecimento 18a à superfície), os condutos secundários 10 sendo mantidos fechados. As estações de aquecimento permitem assim aquecer o fluido tratado circulando no anel de circulação, de modo a reaquecer os condutos principais 8a, 8b. Uma vez estas últimas reaquecidas, os condutos secundários 10 são progressivamente abertos (abrindo as válvulas 12) de modo a permitir uma reinicialização da produção.

[0055] Em ligação com as figuras 2A a 2D, descrever-se-á agora uma arquitetura de rede de condutos submarinos 2-2 de acordo com um segundo modo de realização da invenção, denominado "de anel duplo".

[0056] Esta rede de condutos 2-2 distingue-se daquela descrita anteriormente, em particular por compreender ainda dois condutos de ligação 22, 24 que permitem ligar entre si os dois condutos principais 8a, 8b a jusante das estações de aquecimento 14a, 14b (jusante e montante entendem-se aqui relativamente ao sentido de circulação do fluido na rede, em fase de funcionamento normal desta).

[0057] A rede de condutos 2-2 compreende igualmente válvulas 26a, 26b posicionadas nos condutos principais 8a, 8b entre os dois condutos 22, 24 de ligação, assim como um conduto de serviço 28 ligando a instalação de superfície (não representada nas figuras) à conduto 22 de ligação mais a montante.

[0058] Em fase de funcionamento normal da rede de condutos 2-2 (figura 2A), o processo de acordo com a invenção prevê aquecer localmente os fluidos circulando nos condutos principais 8a, 8b, de modo a manter, em qualquer ponto destas, uma temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado.

[0059] Durante esta fase de funcionamento normal, as estações de aquecimento 14a, 14b (e as suas bombas 16a, 16b associadas) são assim ativadas em contínuo (a estação de aquecimento 18a estando em contrapartida desativada). Por outro lado, os condutos de ligação 22, 24 estão fechados (por fechamento de válvulas 30, 32 posicionadas nestes condutos), tal como o conduto de serviço 28.

[0060] Em fase de preservação da rede de condutos 2-2 (figura 2B), o processo prevê, em um primeiro tempo, fechar os condutos secundários 10 (por fechamento das válvulas 12) e os condutos principais 8a, 8b entre os condutos de ligação 22, 24 (fechando as válvulas 26a, 26b).

[0061] Em paralelo, os condutos de ligação 22, 24 são abertos (por abertura das válvulas 30, 32) e o conduto de serviço 28 permanece fechada. Assim, os condutos principais da rede 2-2 formam um anel duplo de circulação dos fluidos transportados, nomeadamente um anel de montante de circulação a montante do conduto de ligação de montante 22, e um anel de jusante de circulação a jusante do conduto de ligação de jusante 24.

[0062] Por outro lado, as estações de aquecimento 14a, 14b são mantidas ativadas, de modo a manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado, em qualquer ponto do anel de montante de circulação de fluidos. A circulação dos fluidos neste anel de montante é realizada acionando somente uma das bombas associadas às estações de aquecimento (aqui a bomba 16b).

[0063] Em um segundo tempo, um fluido tratado que não congela a frio (por exemplo, gasóleo) é injetado nos condutos principais a partir de um reservatório da instalação de superfície, através do conduto principal 8a, acionando a bomba 20a associada à estação de aquecimento 18a à superfície (que está desativada). Este fluido tratado virá purgar de todos os fluidos o anel de jusante de circulação de fluidos, expulsando estes fluidos em direção à instalação de superfície, através do conduto principal 8b.

[0064] Assim, durante esta fase de preservação, qualquer risco de formação de depósitos nos condutos principais pode ser afastado; no anel de montante de circulação de fluidos pela ativação das estações de aquecimento 14a, 14b, e no anel de jusante pela presença de um fluido tratado que não congela a frio.

[0065] As figuras 2C e 2D ilustram a mesma rede de condutos 2-2 durante uma fase de reinicialização após uma fase de preservação, tal como descrita anteriormente.

[0066] No decurso desta fase de reinicialização, o processo de gestão do aquecimento dos fluidos compreende, em um primeiro tempo (figura 2C), a ativação da estação de aquecimento 18a à superfície, de modo a aquecer o fluido tratado que vai, por sua vez, aquecer os condutos principais ao nível do anel de jusante de circulação dos fluidos. Os fluidos circulando no anel de montante são sempre aquecidos pelas outras estações de aquecimento 14a, 14b.

[0067] Em um segundo tempo (figura 2D), quando os condutos principais ao nível do anel de jusante de circulação dos fluidos estão suficientemente quentes, prevê-se parar a injeção do fluido tratado nos condutos principais 8a, 8b, ao nível do anel de jusante de circulação dos fluidos. Os condutos principais 8a, 8b são, em seguida, reabertos (abrindo as válvulas 26a, 26b) enquanto os condutos de ligação 22, 24 são fechados, de modo a unir os anéis de montante e de jusante de circulação de fluidos. Os condutos secundários 10 podem, então, ser progressivamente abertos (abrindo as válvulas 12) de modo a permitir uma reinicialização da produção.

[0068] Finalmente, um fluido (tipicamente metanol) é injetado pelo conduto de serviço 28 no conduto de ligação de montante 22 (abrindo uma válvula 34 de comando) para evitar a formação de hidratos neste conduto de ligação.

[0069] Em ligação com as figuras 3A a 3D, descrever-se-á agora uma arquitetura de rede de condutos submarinos 2-3 de acordo com um terceiro modo de realização da invenção, igualmente de "anel duplo".

[0070] Esta rede de condutos 2-3 distingue-se daquela descrita anteriormente, em particular por o conduto de serviço 28 estar ligado aos dois condutos de ligação, nomeadamente ao conduto de ligação de montante 22 e ao conduto de ligação de jusante 24.

[0071] O processo de gestão do aquecimento de tal rede de condutos 2-3 é semelhante àquele descrito para a rede das figuras 2A a 2D.

[0072] Em particular, em fase de funcionamento normal (figura 3A), o processo de acordo com a invenção prevê aquecer localmente os condutos principais 8a, 8b, de modo a manter, em qualquer ponto destas, uma temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado.

[0073] Durante esta fase de funcionamento normal, as estações de aquecimento 14a, 14b (e as suas bombas 16a, 16b associadas) são ativadas em contínuo e os condutos de ligação 22, 24 são fechados, tal como o conduto de serviço 28.

[0074] Durante a fase de preservação (figura 3B), o processo prevê fechar os condutos secundários 10 assim como os condutos principais 8a, 8b entre os condutos de ligação 22, 24, estes últimos estando, em contrapartida, abertos (por abertura das válvulas 30, 32), de modo que os condutos principais formem um anel duplo de circulação dos fluidos transportados.

[0075] Relativamente ao modo de funcionamento descrito em ligação com a figura 2B, o processo compreende ainda desativar as estações de aquecimento 14a, 14b e despressurizar o anel de montante de circulação de fluidos, abrindo a válvula 34 do conduto de serviço 28. Esta despressurização tem por objetivo evitar a formação de hidratos nos condutos do anel de montante de circulação dos fluidos.

[0076] Além disso, um fluido tratado que não congela a frio é injetado nos condutos principais, a partir de um reservatório da instalação de superfície, através da conduto 8a principal, acionando a bomba 20a associada à estação de aquecimento 18a à superfície (que está desativada). Este fluido tratado virá purgar de todos os fluidos o anel de jusante de circulação de fluidos, expulsando estes fluidos em direção à instalação de superfície, através do conduto principal 8b.

[0077] Assim, durante esta fase de preservação, qualquer risco de formação de depósitos nos condutos principais pode ser afastado; no anel de montante de circulação de fluidos por despressurização, e no anel de jusante pela presença de um fluido tratado que não congela a frio.

[0078] A fase de reinicialização, após uma fase de preservação, é igualmente semelhante àquela descrita em ligação com as figuras 2C e 2D.

[0079] Em particular, o processo de gestão do aquecimento dos fluidos compreende, em um primeiro tempo (figura 3C), a ativação da estação de aquecimento 18a à superfície, de modo a aquecer o fluido tratado que vai, por sua vez, aquecer os condutos principais ao nível do anel de jusante de circulação dos fluidos. As outras estações de aquecimento 14a, 14b são igualmente reativadas para aquecer os fluidos circulando no anel de montante e a despressurização do anel de montante é interrompida (por fechamento da válvula 34 do conduto de serviço 28).

[0080] Quando os condutos principais, ao nível do anel de jusante de circulação dos fluidos, estão quentes, a injeção do fluido tratado nos condutos principais 8a, 8b, ao nível do anel de jusante de circulação dos fluidos, é interrompida (figura 3D). Os condutos principais 8a, 8b são, em seguida, reabertos enquanto os condutos de ligação 22, 24 são fechados, de modo a unir os anéis de montante e de jusante de circulação de fluidos. Os condutos secundários 10 podem, então, ser progressivamente abertos (abrindo as válvulas 12) de modo a permitir uma reinicialização da produção.

[0081] Finalmente, um fluido (tipicamente metanol) é injetado pelo conduto de serviço 28, ao mesmo tempo, no conduto de ligação de montante 22 (abrindo uma válvula 34 de comando) e na conduto de ligação de jusante 24 (abrindo uma válvula 36 de comando) de modo a evitar a formação de hidratos nestas condutos de ligação.

[0082] Em ligação com as figuras 4A a 4D, descrever-se-á agora uma arquitetura de rede de condutos submarinos 2-4 de acordo com um quarto modo de realização da invenção igualmente de "anel duplo".

[0083] Esta rede de condutos 2-4 distingue-se daquela descrita anteriormente, em particular por a conduto de serviço 28 estar ligada a dois condutos de ligação suplementares 38, 40 38, 40, posicionados a jusante dos condutos de ligação 22, 24 e ligando entre si os condutos principais 8a, 8b.

[0084] A rede de condutos 2-4 compreende igualmente estações 42a, 42b de aquecimento suplementares (com as suas bombas 44a, 44b respetivas) ligadas, respectivamente, aos condutos principais 8a, 8b entre os dois condutos de ligação 22, 24 e os condutos de ligação suplementares 38, 40.

[0085] A rede de condutos 2-4 compreende ainda válvulas 46a, 46b, posicionadas nos condutos principais 8a, 8b, entre os dois condutos de ligação suplementares 38, 40.

[0086] O processo de gestão do aquecimento de tal rede de condutos 2-4 é o seguinte.

[0087] Em fase de funcionamento normal (figura 4A), o processo de acordo com a invenção prevê aquecer localmente os condutos principais 8a, 8b, de modo a manter, em qualquer ponto destas, uma temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado.

[0088] Durante esta fase de funcionamento normal, as estações de aquecimento 14a, 14b (e as suas bombas 16a, 16b associadas), assim como as estações 42a, 42b de aquecimento suplementares (com as suas bombas 44a, 44b respetivas) estão ativadas em contínuo e os condutos 22, 24, 38, 40 de ligação estão fechados, tal como o conduto de serviço 28. Assim, os condutos principais 8a, 8b são aquecidos localmente, de modo a manter, em qualquer ponto destas, uma temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado.

[0089] Em fase de preservação (figura 4B), o processo prevê fechar os condutos secundários 10 (por fechamento das válvulas 12), assim como os condutos principais 8a, 8b, ao mesmo tempo, entre os condutos de ligação 22, 24 (por fechamento das válvulas 26a, 26b), e entre os condutos de ligação suplementares 38, 40 (por fechamento das válvulas 46a, 46b).

[0090] Os condutos de ligação 22, 24, 38 e 40, em contrapartida, estão abertas de modo a que as condutos principais formem um anel duplo de circulação dos fluidos transportados (um anel de montante, a montante do conduto de ligação de montante 22 e um anel de jusante de circulação, entre o conduto de ligação de jusante 24 e o conduto de ligação suplementar 38).

[0091] As estações de aquecimento 14a, 14b e as estações de aquecimento suplementares 42a, 42b são desativadas (assim como as suas bombas associadas) e os anéis de montante e de jusante são despressurizados, abrindo as válvulas 34 e 36 do conduto de serviço 28. Esta despressurização tem por objetivo evitar a formação de hidratos nos condutos dos anéis de montante e de jusante de circulação dos fluidos.

[0092] Um fluido tratado que não congela a frio é igualmente injetado nos condutos principais, a partir de um reservatório da instalação de superfície, através da conduto principal 8a, acionando a bomba 20a associada à estação de aquecimento 18a à superfície (que está desativada). Este fluido tratado virá purgar de todos os fluidos o anel de jusante de circulação de fluidos (chamado "anel de coluna elevatória") que está situado à jusante do anel de jusante, expulsando estes fluidos em direção à instalação de superfície através do conduto principal 8b.

[0093] Assim, durante esta fase de preservação, qualquer risco de formação de depósitos nos condutos principais pode ser afastado: nos anéis de montante e de jusante de circulação de fluidos por despressurização, e no anel de coluna elevatória pela presença de um fluido tratado que não congela a frio.

[0094] A fase de reinicialização após uma fase de preservação decorre do modo seguinte.

[0095] O processo de gestão do aquecimento dos fluidos compreende, em um primeiro tempo (figura 4C), a ativação da estação de aquecimento 18a à superfície, de modo a aquecer o fluido tratado que vai, por sua vez, aquecer os condutos principais ao nível do anel de coluna elevatória. As estações 14a, 14b e 42a, 42b de aquecimento são igualmente reativadas para aquecer os fluidos circulando nos anéis de montante e de jusante de circulação dos fluidos. A despressurização dos anéis de montante e de jusante é interrompida (por fechamento das válvulas 34 e 36 do conduto de serviço 28).

[0096] Quando os condutos principais 8a, 8b estão quentes, a injeção do fluido tratado no anel de coluna elevatória é interrompida (figura 4D). Os condutos principais 8a, 8b são, em seguida, reabertos enquanto os condutos de ligação 22, 24 e 38, 40 são fechados, de modo a unir entre si os anéis de montante e de jusante de circulação de fluidos e o anel de coluna elevatória. Os condutos secundários 10 podem, então, ser progressivamente abertos (abrindo as válvulas 12) de modo a permitir uma reinicialização da produção.

[0097] Finalmente, um fluido (tipicamente metanol) é injetado pelo conduto de serviço 28 nos condutos de ligação 22, 24 e 38, 40, para prevenir a formação de hidratos nestes condutos.

[0098] Em ligação com a figura 5, descrever-se-á agora uma arquitetura de rede de condutos submarinos 2-5 de acordo com um quinto modo de realização da invenção, denominado de "anel híbrido".

[0099] Neste modo de realização, a rede 2-5 compreende um conduto de produção 8c ligado à instalação de superfície (não representada na figura 5), uma pluralidade de condutos secundários 10 ligando poços 4 de produção ao conduto de produção, e um conduto de serviço 47 ligado ao conduto de produção 8c, a jusante dos condutos secundários 10.

[00100] Tal rede 2-5 pode ser utilizada para o transporte de fluidos ao longo de grandes distâncias. Neste caso, o processo de acordo com a invenção é semelhante àqueles descritos anteriormente, nomeadamente por compreender a ligação do conduto de produção 8c a uma estação de aquecimento 14c de fluidos posicionada a jusante de uma ligação com o conduto de serviço 47.

[00101] Em fase de funcionamento normal, esta estação de aquecimento 14c (e a sua bomba 16c associada) é ativada para manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado em qualquer ponto da rede (o conduto de serviço 47 sendo fechado por fechamento de uma válvula 49 prevista nesta).

[00102] Em fase de preservação, os condutos secundários 10 estão fechados (por fechamento das válvulas 12 associadas) e o conduto de serviço 47 está aberto. Um fluido tratado (tipicamente gasóleo) é injetado a partir da instalação de superfície no conduto de produção 8c, para purgar esta dos fluidos que contém, antes de parar a estação de aquecimento 14c, uma vez o conduto principal purgado.

[00103] Finalmente, em fase de reinicialização, o fluido tratado circulando no conduto de serviço 47 é aquecido por um sistema 47a convencional de aquecimento (situado na instalação de superfície) de modo a aquecer por transmissão a conduto de produção 8c. Quando esta está suficientemente quente, a injeção do fluido tratado é interrompida e os condutos secundários 10 são progressivamente abertos (abrindo as válvulas 12) de modo a permitir uma reinicialização da produção.

[00104] De modo alternativo, a rede de condutos submarinos 2-5 de acordo com este quinto modo de realização pode ser utilizada para o aquecimento na base da "coluna elevatória" (isto é, na base de um conduto utilizado para ligar o fundo do mar à instalação na superfície). Neste caso, a estação de aquecimento 14c está ativada unicamente durante as fases de funcionamento normal.

[00105] Ainda de modo alternativo, a rede de condutos submarinos 2-5 de acordo com este quinto modo de realização pode ser utilizada para o transporte de fluidos ao longo de distâncias mais curtas, mas a muito grande profundidade. Neste caso, a rede compreende ainda uma outra estação de aquecimento na base da coluna elevatória que é ativada também em fase de preservação.

[00106] Em ligação com as figuras 6 a 9, será descrita agora diferentes características das estações de aquecimento para a implementação do processo de acordo com a invenção.

[00107] Estas estações de aquecimento correspondem àquelas descritas anteriormente nos diferentes modos de realização das redes de condutos submarinos.

[00108] Como representado na figura 6, a estação de aquecimento 14a, 14b pode compreender um conduto 48 que é enrolado em espirais no interior da estação de aquecimento e que é aquecida (por exemplo, por indução eletromagnética). O atravancamento no solo destas estações de aquecimento é assim reduzido.

[00109] No modo de realização da figura 6, a estação de aquecimento 14a, 14b é ligada diretamente a um conduto submarino 8a, 8b, por exemplo, por meio de válvulas 50.

[00110] No modo de realização da figura 7, a estação de aquecimento 14a, 14b está ligada a um conduto submarino 8a, 8b, por meio de um conduto de desvio 52 (ou conduto de "by-pass") ligado ao conduto submarino correspondente por válvulas 50. Além disso, o conduto submarino está equipado com uma válvula de desvio 54.

[00111] No modo de realização da figura 8, o conduto submarino 8a, 8b está ligado a duas estações de aquecimento 14a, 14b; 14’a, 14’b, instaladas em série segundo o princípio de ligação da figura 7 (por intermédio de condutos de desvio 52, 52' e o recurso a válvulas de desvio 54, 54').

[00112] Este modo de realização prevê assim uma redundância das estações de aquecimento, na qual cada estação de aquecimento é capaz de assegurar sozinha o aquecimento desejado dos fluidos transportados. Em tempo normal, apenas uma destas duas estações de aquecimento é utilizada ou as duas são-no a meia-potência. Se uma das estações de aquecimento é removida, a outra estação toma o seu lugar.

[00113] Na modalidade de realização da figura 9, o conduto submarino 8a, 8b é ligado a duas estações de aquecimento 14a, 14b; 14’a, 14’b instaladas em paralelo, com a presença, a montante e a jusante das estações de aquecimento, de dispositivos 56 permitindo assegurar um encaminhamento de um raspador destinado a raspar os eventuais depósitos das paredes.

Claims

1. Processo de gestão do aquecimento de fluidos circulando em uma rede de condutos submarinos (2-2; 2-3; 2-4) assegurando uma ligação entre uma instalação de superfície (6) e pelo menos um poço de produção submarino (4), caracterizado pelo fato de que a rede de condutos submarinos compreende: dois condutos principais (8a, 8b) ligados entre si no fundo do mar e ligados, cada um, à instalação de superfície (6), de modo a formar, pelo menos, um anel de circulação de fluidos; uma pluralidade de condutos secundários (10) ligando poços de produção (4) aos dois condutos secundários; e o processo compreendendo a ligação de pelo menos uma estação de aquecimento de fluidos (14a, 14b) a cada conduto principal a jusante dos condutos secundários por meio de um conduto de desvio (52) conectado ao conduto principal, e a ativação das estações de aquecimento em fase de funcionamento normal da rede de condutos, para manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado em todos os pontos da rede; a rede de condutos (2-2; 2-3; 2-4) compreendendo ainda dois condutos de ligação (22, 24) ligando os dois condutos principais (8a, 8b) a jusante das estações de aquecimento (14a, 14b); o processo compreendendo ainda, em fase de preservação da rede de condutos submarinos: o fechamento dos condutos secundários e dos condutos principais entre os dois condutos de ligação com a abertura destes últimos, e a ativação das estações de aquecimento para manter a temperatura dos fluidos acima de um limiar de temperatura predeterminado em todos os pontos de um anel de circulação de fluidos a montante; e a injeção de um fluido tratado nos condutos principais de um anel de circulação de fluidos a jusante para purgar os fluidos que este contém.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, em fase de reinicialização da rede de condutos submarinos após uma fase de preservação, o processo compreender: a parada da injeção nos condutos principais do anel de jusante de circulação de fluidos de um fluido tratado; a reabertura dos condutos principais entre os condutos de ligação; o fechamento dos dois condutos de ligação para unir entre si os anéis de montante e de jusante de circulação de fluidos; a injeção de metanol em, pelo menos, um dos condutos de ligação para prevenir a formação de hidratos nesta; e a reabertura progressiva dos condutos secundários para reinicializar a produção.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de, em fase de preservação da rede de condutos submarinos, o processo compreender a parada das estações de aquecimento e a despressurização do anel de montante de circulação de fluidos para evitar a formação de hidratos neste anel de montante.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de, pelo menos um dos condutos submarinos (8a, 8b) estar ligado a, pelo menos, duas estações de aquecimento (14a, 14b) instaladas em série ou em paralelo.