BR112018002667B1

BR112018002667B1 - Método compreendendo uma unidade flutuante e sistema compreendendo uma unidade flutuante

Info

Publication number: BR112018002667B1
Application number: BR112018002667-0A
Authority: BR
Inventors: Kristian Glejbøl; Michael HJORTH; Bo Asp Møller Andersen; Nicky Weppenaar; Christian Ditlev Cappeln
Original assignee: National Oilwell Varco Denmark I/S
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2016-08-05
Publication date: 2021-09-08
Also published as: CA2995251A1; WO2017025095A1; AU2016305122B2; BR112018002667A2; AU2016305122A1; US10865931B2; EP3334968A4; US20180245725A1; EP3334968A1; EP3334968B1; CA2995251C

Abstract

método compreendendo uma unidade flutuante e sistema compreendendo uma unidade flutuante. a presente invenção refere-se a um método e a um sistema para controlar a temperatura de um fluido em um tubo flexível não ligado. o sistema compreende uma unidade flutuante (1) para processar, manusear ou armazenar um fluido e pelo menos um tubo flexível não ligado (4) para transportar o dito fluido para a unidade flutuante (1). o tubo flexível não ligado (4) compreende um sistema de aquecimento elétrico e a temperatura do fluido no tubo flexível não ligado (4) é medida e usada para controlar a entrada elétrica ao sistema de aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado (4). em uma forma de realização, a entrada elétrica ao sistema de aquecimento é controlada de modo que o fluido na extremidade do tubo flexível (4) perto da unidade flutuante (1) tenha uma temperatura substancialmente correspondente a uma temperatura predeterminada.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um método compreendendo uma unidade flutuante para processamento, manuseio ou armazenamento de um fluido e pelo menos um tubo flexível não ligado para transportar o dito fluido para a unidade flutuante, o dito tubo flexível não ligado compreendendo uma primeira extremidade conectada à unidade flutuante e uma segunda extremidade conectada a uma fonte de fluido, e um sistema de aquecimento elétrico conectado a uma fonte de energia elétrica.

Campo técnico

[0002] Tubos flexíveis não ligados são frequentemente usados como tubos ascendentes (risers) flexíveis ou linhas de fluxo flexíveis para transporte de hidrocarbonetos fluidos tais como petróleo e gás.

[0003] Além disso, os tubos flexíveis não ligados são frequentemente usados por exemplo como tubos ascendentes ou linhas de fluxo na produção de petróleo ou outras aplicações submarinas.

[0004] Os tubos flexíveis não ligados são construídos de um número de camadas independentes, tais como aço helicoidalmente colocado e camadas poliméricas formadas em torno de um furo central para o transporte de fluidos. Um tubo flexível não ligado típico compreende, de dentro para fora, uma camada de blindagem interna conhecida como a carcaça, uma bainha de pressão interna rodeada por uma ou mais camadas enroladas, tais como a blindagem de pressão e blindagem de tração, e uma bainha exterior. Assim, a carcaça e a bainha de pressão interna formam um furo no qual o fluido a ser transportado é transportado. O espaço anelar entre a bainha de pressão interna e a bainha exterior é conhecido como coroa circular e aloja a blindagem de pressão e a blindagem de tração e opcionalmente bainhas intermediárias.

[0005] As camadas de blindagem compreendem ou consistem de vários elementos de blindagem alongados que não estão conectados um ao outro diretamente ou indiretamente através de outras camadas ao longo do tubo. Dessa forma, o tubo torna-se dobrável e suficientemente flexível para se enrolar para transporte. Os elementos de blindagem são muito frequentemente fabricados a partir de metal e material eletricamente condutor.

[0006] Tubos não ligados flexíveis do presente tipo são, por exemplo, descritos na norma "Recommended Practice for Flexible Pipe", ANSI/API 17 B, quarta edição, julho de 2008, e a norma "Specification for Unbonded Flexible Pipe", ANSI/API 17J, terceira edição, de julho de 2008. Tal como mencionado, tais tubos compreendem usualmente uma bainha de vedação mais interna - frequentemente referida como uma bainha de pressão interna, que forma uma barreira contra o fluxo de saída do fluido que é conduzido no furo do tubo, e uma ou geralmente uma pluralidade de camadas de blindagem. A bainha de pressão interna forma o furo do tubo, ou seja, a superfície interior da bainha de pressão interna forma o furo. Normalmente, o tubo compreende ainda uma camada de proteção exterior, frequentemente referida como a bainha externa, que proporciona uma proteção mecânica das camadas de blindagens. A camada de proteção exterior pode ser uma camada de selagem, selando contra a entrada de água do mar. Em certos tubos flexíveis não ligados uma ou mais camadas de vedação intermediárias é/são dispostas entre as camadas de blindagem.

[0007] O termo "não ligado" significa neste contexto que pelo menos duas das camadas, incluindo as camadas de blindagem e as camadas de polímeros, não estão conectadas uma à outra. Na prática, o tubo conhecido normalmente compreende pelo menos duas camadas de blindagem localizadas fora da bainha de pressão interna e, opcionalmente, uma estrutura de blindagem localizada no interior da bainha de pressão interna, cuja estrutura de blindagem interior normalmente é referida como a carcaça.

[0008] Em geral são esperados que tubos flexíveis tenham um tempo de vida de 20 anos em operação.

[0009] Os tubos flexíveis não ligados podem transportar os fluidos entre um reservatório de hidrocarboneto localizado sob o leito do mar e uma estrutura flutuante. O fluido pode ser um fluido de hidrocarbonetos, tal como gás natural ou petróleo, dependendo da natureza do reservatório de hidrocarboneto, ou um fluido de injeção, tal como água. Os fluidos que são transportados para a estrutura flutuante podem ser processados, por exemplo, por compressão e/ou tratamento adicional. Quando a estrutura flutuante está ancorada perto de um campo de gás ou reservatório de hidrocarboneto, pode ser mantida em comunicação fluida com as cabeças de poços produtores através de um ou mais tubos ascendentes flexíveis. O um ou mais tubos ascendentes flexíveis podem transportar fluidos entre as cabeças de poços de um reservatório de hidrocarboneto e a estrutura flutuante. Tubos ascendentes flexíveis podem ser configurados como catenárias penduradas livres, ou fornecidos em configurações alternativas, tal como, por exemplo, tipo preguiçoso (lazy wave), usando módulos de flutuação. Assim, um tubo ascendente flexível pode ser conectado em uma extremidade à estrutura flutuante, e na outra extremidade a um coletor base de tubo ascendente, o que pode segurar o tubo ascendente flexível ao leito do mar.

[0010] Quando o hidrocarboneto entra na estrutura flutuante é comum tratar o hidrocarboneto e prepará-lo para uso em processos, tais como craqueamento, refino, etc. Exemplos de estruturas flutuantes tendo tais capacidades são os FPSOs (Unidades Flutuantes de Produção, Armazenamento e Transferência).

[0011] Nos anos recentes, alguns tipos de tubos flexíveis não ligados têm sido equipados com sistemas de aquecimento, tais como aquecimento elétrico, em especial tubos flexíveis não ligados para uso em ambientes frios. O sistema de aquecimento elétrico pode utilizar as camadas de blindagem metálica no tubo flexível não ligado. Tal sistema é, por exemplo, divulgado no pedido de patente internacional WO 2015/014365 A1.

Revelação da invenção

[0012] Um objeto da presente invenção é prover um método que pode facilitar o processamento de hidrocarbonetos em uma unidade flutuante.

[0013] A invenção também fornece um sistema no qual o aquecimento elétrico em um tubo flexível não ligado é controlado em resposta à temperatura do fluido no furo do tubo flexível não ligado.

[0014] A presente invenção refere-se a um método compreendendo uma unidade flutuante de processamento, manuseio ou armazenamento de um fluido e pelo menos um tubo flexível não ligado para transportar o dito fluido para a unidade flutuante, o dito tubo flexível não ligado compreendendo uma primeira extremidade conectadaà unidade flutuante e uma segunda extremidade conectada a uma fonte de fluido, e um sistema de aquecimento elétrico conectado a uma fonte de energia elétrica, - é medida a temperatura do fluido em pelo menos uma parte do tubo flexível;- a temperatura medida é usada como um parâmetro para controlar parcial ou totalmente a entrada de energia elétrica a partir da fonte de energia elétrica ao sistema de aquecimento;em que a entrada de energia elétrica ao sistema de aquecimento é controlada de modo que o fluido na primeira extremidade do tubo flexível tem uma temperatura substancialmente correspondente a uma temperature predeterminada.

[0015] Consequentemente, a invenção proporciona um método através do qual é possível utilizar o calor fornecido a um fluido no tubo flexível não ligado que transporta o fluido para a unidade flutuante. O fluido compreende, preferencialmente, os hidrocarbonetos, tais como petróleo, que devem ser processados ou armazenados na unidade flutuante. A unidade flutuante é um vaso compreendendo meios para o processamento de hidrocarbonetos, tais como por craqueamento ou refino.

[0016] O termo "medida" na medida/medição de um parâmetro de temperatura, por exemplo, inclui tanto uma medição direta, bem como uma medição de um parâmetro relacionado através do qual o parâmetro em questão pode ser calculado. Os termos "medir" e "determinar" são usados de forma intercambiável.

[0017] Deve ser enfatizado que o termo "compreende/compreendendo", quando aqui usado, deve ser interpretado como um termo aberto, isto é, deve ser tomado para especificar a presença de característica(s) especificamente indicada, tais como elemento(s), unidade(s), inteiro(s), etapa(s), componente(s) e combinação(ões) do mesmo, mas não impede a presença ou a adição de uma ou mais outras características indicadas.

[0018] O termo "substancialmente" neste documento deve ser entendido significar que estão compreendidas as variações e tolerâncias de produtos comuns.

[0019] A expressão "controlar parcial ou totalmente" significa que a entrada de energia elétrica, pode ser totalmente determinada pela temperatura medida no fluido no tubo flexível não ligado ou apenas parcialmente determinada, ou seja, outros parâmetros, como por exemplo, a composição do fluido, viscosidade e/ou temperatura ambiente podem, adicionalmente, ser utilizadas para controlar ou determinar a entrada elétrica. Na prática, os dados medidos são coletados e processados em uma unidade de processamento, por exemplo, um computador, que irá enviar entrada para a fonte de energia elétrica. O programa de computador pode ser facilmente adaptado sem habilidade inventiva.

[0020] Com relação à composição do fluido, o fluido pode compreender mais fases, tais como uma fase líquida, uma fase gasosa, e/ou uma fase sólida. Em algumas formas de realização poderá escolher medir apenas na fase líquida, ou apenas a fase gasosa. Assim, a temperatura predeterminada pode ser selecionada dependendo de qual a fase decida medir.

[0021] Uma vantagem obtida por aquecer o fluido antes que ele chegue na primeira extremidade do tubo é que o tempo de processo e equipamento de processo na unidade flutuante pode ser otimizado e minimizado.

[0022] Um benefício adicional do sistema é que o tubo flexível tem uma temperatura que corresponde substancialmente a uma temperatura predeterminada, a qual assegura que o tubo não se torne demasiado frio ou demasiado quente. No caso do tubo se tornar muito frio, os componentes no líquido podem tornar-se sólidos e bloquear o furo. No entanto, se o tubo se tornar muito quente, pode conduzir a danos, por exemplo, a bainha de pressão interna, que é normalmente feita a partir de uma bainha de polímero, pode ser danificada. Além disso, apenas aquecer o fluido a uma predeterminada temperatura pode servir para economizar energia.

[0023] A temperatura predeterminada é convenientemente uma temperatura entre 30 °C e 130 °C, tal como entre 40 °C e 120 °C.

[0024] De acordo com o método, o fluido na primeira extremidade do tubo é aquecido a uma temperatura predeterminada por meio do sistema de aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado antes do fluido ser entregue à unidade flutuante.

[0025] A primeira extremidade do tubo é a parte em que o tubo flexível não ligado é terminado em uma conexão de extremidade, que está conectada a um conector na unidade flutuante. Assim, a primeira extremidade do tubo estende-se desde a conexão de extremidade até 1500 m em direção à segunda extremidade do tubo. A primeira extremidade do tubo pode ter um comprimento na faixa de cerca de 1 m a cerca de 1500 m, apropriadamente de cerca de 10 m a cerca de 1000 m, preferencialmente de cerca de 50 m a cerca de 500 m.

[0026] Em uma forma de realização a temperatura predeterminada é próxima da temperatura ótima para o subsequente processamento, manuseio ou armazenamento na unidade flutuante. Assim, quando o fluido entra na unidade flutuante tem uma temperatura de processamento ou de armazenamento, e outro aquecimento pode não ser necessário.

[0027] De acordo com o método, a temperatura do fluido, pelo menos em uma parte do tubo flexível não ligado, é medida e a temperatura é usada como um parâmetro em uma unidade de processamento e um dispositivo de controle que está conectado à fonte de energia elétrica e a controla. Dependendo da saída da unidade de processamento, a fonte de energia elétrica liberará uma entrada de energia elétrica ao sistema de aquecimento no tubo flexível não ligado. Neste sentido, a temperatura medida do fluido no furo do tubo flexível não ligado é usada para controlar a entrada de energia elétrica ao sistema de aquecimento.

[0028] A temperatura do fluido, em todo o comprimento do tubo flexível não ligado, pode ser medida incluindo a temperatura do fluido na segunda extremidade. No entanto, em uma forma de realização do método, é medida a temperatura do fluido na primeira extremidade do tubo flexível. A primeira extremidade do tubo flexível não ligado é mais próxima da unidade flutuante e deve ter a temperatura próxima ou correspondente à temperatura predeterminada.

[0029] Em uma forma de realização, o aquecimento compreende o aquecimento direto do fluido. O aquecimento direto do fluido resulta em um aquecimento relativamente rápido do fluido. O aquecimento direto pode ser feito por elementos de aquecimento colocados no furo do tubo. No entanto, o elemento de aquecimento pode também ser constituído por uma carcaça no tubo flexível não ligado. Assim, em uma forma de realização o sistema de aquecimento compreende uma carcaça. A carcaça está em contato direto com o fluido transportado no tubo, e, geralmente, a carcaça é feita de um material metálico que é eletricamente condutor. Consequentemente, é conveniente usar a carcaça como o sistema de aquecimento.

[0030] A carcaça do tubo flexível não ligado é enrolada a partir de um elemento alongado, tal como uma tira de metal. O elemento alongado é enrolado para formar um tubo, a carcaça, que está localizado no furo do tubo e suporta a bainha de pressão interna. O angulo de enrolamento é tipicamente entre 85° a 89,8°. O elemento alongado é eletricamente condutor e terá, preferencialmente, uma resistividade elétrica específica de cerca de 10-6 Q»m ou menos.

[0031] Em uma forma de realização a entrada de energia elétrica é fornecida em pulsos para o sistema de aquecimento elétrico. Os pulsos podem, por exemplo, serem fornecidos como PWM (modulação de largura de pulso). A energia elétrica fornecida em pulsos pode servir para reduzir o risco de sobreaquecimento local e a formação de "pontos quentes", que são indesejáveis.

[0032] Em uma forma de realização do método, os pulsos têm um comprimento na faixa desde cerca de 106 Hz a cerca de l0 Hz (modo PWM) ou de cerca de l0 Hz até cerca de 10-3 Hz (modo de comutação).

[0033] O comprimento dos tubos flexíveis não ligados pode variar dentro de uma faixa muito ampla. O comprimento pode variar de cerca de 50 m até cerca de 5000 m, tal como de cerca de 100 m até cerca de 2500 m, ou de cerca de 200 m até 2000 m.

[0034] A corrente aplicada pode estar na faixa de desde 500 ampères a cerca de 5000 ampères. Quanto maior o tubo flexível não ligado, tanto maior será a corrente necessária.

[0035] Em uma forma de realização a entrada de energia elétrica é fornecida como corrente CA.

[0036] Em uma forma de realização a entrada de energia elétrica é fornecida como corrente CC.

[0037] Quando a entrada de energia elétrica é fornecida como corrente CA vários meios, além da unidade de processamento e do dispositivo de controle, podem ser usados para controlar a entrada de energia elétrica ao sistema de aquecimento elétrico, e em uma forma de realização os meios para controlar a entrada de energia elétrica para o sistema de aquecimento compreende um transformador com relação de espiras variável ou um diodo. Como tal, o dispositivo de controle pode operar o transformador ou o diodo.

[0038] Em uma forma de realização os meios para controlar a entrada de energia elétrica para o sistema de aquecimento compreendem um tirístor operado por comutador, tanto no modo PWM, modo de comutação ou uma combinação dos mesmos. Este é utilizável tanto para corrente CA quanto para CC.

[0039] A temperatura do fluido transportado no tubo flexível não ligado é medida por um ou mais sensores. O um ou mais sensores pode apenas medir a temperatura na primeira extremidade do tubo flexível não ligado. No entanto, os um ou mais sensores podem também medir a temperatura do fluido em todo o comprimento do tubo flexível não ligado. Assim, a temperatura do fluido na segunda extremidade do tubo flexível não ligado e uma seção média opcional do tubo podem ser medidas e o resultado pode ser processado no dispositivo de controle e utilizado para controlar a entrada de energia para o aquecimento elétrico. Além disso, os sensores de temperatura podem também medir a temperatura do tubo, por exemplo, para evitar a sobreaquecimento.

[0040] Embora vários tipos de sensores, como termistores ou termopares, possam ser usados para medir a temperatura do fluido no furo do tubo flexível não ligado, em uma forma de realização a temperatura do fluido no tubo flexível não ligado é medida por pelo menos um sensor óptico. O sensor óptico pode ser baseado em um princípio de medição distribuída, como a Dispersão Brillouin ou a Dispersão Raman, ou em um princípio de medição de ponto como FBG (Fibra de Redes de Bragg).

[0041] Verificou-se que, onde uma fibra óptica é uma parte de um sistema de sensor de temperatura, pode ser alcançada uma determinação muito precisa da temperatura ao longo do comprimento do tubo flexível não ligado, e até mesmo podem ser medidas pequenas variações de temperatura. Desde sobreaquecimento local (pontos quentes) que podem potencialmente danificar as camadas de polímero, tal como a bainha exterior ou a bainha de pressão interna do tubo flexível não ligado, é vantajoso monitorar a temperatura no tubo. No entanto, um outro problema, que pode surgir quando o fluido é petróleo, é uma diminuição local na temperatura o que pode resultar em uma indesejada formação e deposição de hidratos de clatratos no interior do furo. Isto pode reduzir ou bloquear o fluxo de fluido no furo do tubo e é um problema se a temperatura se torna muito baixa.

[0042] Como no caso dos sensores de temperatura, o sistema de aquecimento pode estar presente em apenas uma parte do tubo flexível não ligado.

[0043] Em uma forma de realização, o sistema de aquecimento está presente na parte do tubo flexível não ligado mais próxima da primeira extremidade. Assim, o sistema de aquecimento está presente na parte do tubo flexível não ligado a partir da qual o fluido é entregue à unidade flutuante.

[0044] Em uma forma de realização, o sistema de aquecimento está presente em toda a extensão do tubo flexível não ligado. Assim, é possível aquecer o fluido durante toda a sua passagem no tubo flexível não ligado.

[0045] Em uma forma de realização, o sistema de aquecimento está presente em um tubo flexível não ligado feito de múltiplas seções. As seções podem ter as mesmas ou diferentes propriedades, e é possível fornecer um tubo flexível não ligado tendo diferentes propriedades de aquecimento em seções diferentes. Cada seção irá preferencialmente ser conectada a um sistema de medição de temperatura.

[0046] Em uma forma de realização, o sistema de aquecimento compreende uma blindagem de pressão. A blindagem de pressão é feita de elementos alongados metálicos e eletricamente condutores e enrolados em torno da bainha de pressão interna. No caso de um tubo flexível não ligado com um furo liso, a blindagem de pressão pode ser a camada que está mais próxima do furo e do fluido transportado, que também é eletricamente condutora e utilizável para o aquecimento elétrico. No caso do tubo flexível não ligado compreender uma carcaça, a blindagem de pressão pode opcionalmente servir como um percurso de retorno para a corrente enviada através da carcaça. Assim, um circuito elétrico pode ser formado pela fonte de energia elétrica, a carcaça e a blindagem de pressão.

[0047] Em uma forma de realização, o sistema de aquecimento compreende uma blindagem de tração. A blindagem de tração também é fabricada a partir de material metálico e eletricamente condutor e normalmente enrolada sobre a superfície exterior da blindagem de pressão. A blindagem de tração pode, por exemplo, servir como percurso de retorno para a corrente enviada primeiro através da carcaça ou a blindagem de pressão.

[0048] O tubo flexível não ligado pode compreender uma ou mais camadas intermediárias, tais como camadas anti-fricção e camadas isolantes, e em uma forma de realização, o tubo flexível não ligado compreende pelo menos uma camada isolante. A camada isolante pode proporcionar tanto isolamento térmico quanto elétrico.

[0049] De acordo com o método, o fluido na primeira extremidade do tubo flexível não ligado é aquecido a uma temperatura que é uma temperatura predeterminada. A temperatura predeterminada pode ser escolhida para corresponder à temperatura de processo para o fluido ou a temperatura de armazenamento para o fluido ou ser qualquer temperatura desejada para o fluido. Em uma forma de realização a temperatura predeterminada está na faixa de cerca de 30 °C a cerca de 130 °C.

[0050] A segunda extremidade do tubo flexível não ligado é conectada a uma fonte de fluido que pode ser um vaso de transporte de fluido ou uma plataforma de produção, e em uma forma de realização, a segunda extremidade do tubo flexível não ligado é conectada a um poço submarino. O poço submarino é preferencialmente uma fonte de hidrocarboneto tal como, por exemplo, petróleo.

[0051] Em uma forma de realização do método, o fluido é extraído de um poço e tendo uma primeira temperatura e o fluido é aquecido no tubo flexível a uma segunda temperatura que é mais elevada do que a primeira temperatura. Na forma de realização, a segunda temperatura corresponde à temperatura predeterminada. Assim, o petróleo de um poço, tendo uma temperatura relativamente baixa, pode ser aquecido a uma temperatura mais elevada, a temperatura predeterminada, durante a sua passagem através do tubo flexível não ligado. Assim, a segunda temperatura é de 30 °C ou superior.

[0052] Quando o fluido é, por exemplo, petróleo e deve ser processado na estrutura flutuante, o fluido é obrigado a ter uma certa temperatura, ou seja, uma temperatura de processamento que pode corresponder à temperatura predeterminada. Assim, o fluido pode ser aquecido até à temperatura de processamento no tubo flexível não ligado e não requerer aquecimento adicional antes do processamento. Assim, o método de acordo com a invenção proporciona um método em que não há nenhuma troca de calor entre o fluido e um trocador de calor na unidade flutuante antes do processamento do fluido. Assim, em princípio, é possível ter uma unidade flutuante sem trocadores de calor.

[0053] A invenção também fornece um sistema compreendendo uma unidade flutuante para processamento, manuseio ou armazenamento de um fluido e pelo menos um tubo flexível não ligado conectado à unidade flutuante em uma primeira extremidade e conectado a uma instalação de produção de fluido em uma segunda extremidade, o tubo flexível não ligado compreende aquecimento elétrico, o sistema compreende um dispositivo de controle que recebe as medições de temperatura do fluido que entra na unidade flutuante através do tubo flexível não ligado e, em resposta à temperatura medida, o dispositivo de controle controla a entrada elétrica para o aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado.

[0054] O fluido que entra na unidade flutuante vem da primeira extremidade do tubo, e a temperatura do fluido é medida na primeira extremidade do tubo. No entanto, a temperatura do fluido pode ser medida em todo o comprimento do tubo flexível não ligado.

[0055] O dispositivo de controle compreende uma unidade de processamento que processa as medições de temperatura e, dependendo do resultado, o dispositivo de controle irá ou não enviar um sinal a uma fonte de energia elétrica. No caso da temperatura medida do fluido no tubo ser menor do que uma temperatura predeterminada, a fonte de energia elétrica vai emitir uma entrada elétrica ao sistema de aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado. A entrada elétrica terá energia suficiente para aquecer o fluido na primeira extremidade do tubo até uma temperatura substancialmente correspondente à temperatura predeterminada, que pode ser a temperatura de processamento ou temperatura de armazenamento para o fluido.

[0056] A entrada elétrica pode preferencialmente ser entregue como corrente alternada (CA) ou corrente contínua (CC).

[0057] Em uma forma de realização do sistema, a entrada elétrica é enviada em pulsos para o sistema de aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado. Os pulsos podem ter um comprimento na faixa desde cerca de 106 Hz a cerca de 10 Hz (modo PWM) ou de cerca de 10 Hz a cerca de 10-3 Hz modo de comutação. Quando a entrada elétrica é enviada em pulsos, é aumentada a possibilidade de evitar pontos quentes e sobreaquecimento local da estrutura do tubo.

[0058] Em uma forma de realização, o fluido é aquecido no tubo flexível não ligado a uma temperatura correspondente à temperatura de processamento do fluido na unidade flutuante. Assim, pode não haver qualquer necessidade de trocadores de calor para aquecer o petróleo na unidade flutuante. A temperatura de processamento na unidade flutuante está na faixa de cerca de 60 °C a cerca de 130 °C.

[0059] Em uma forma de realização, a temperatura do fluido é medida por pelo menos um sensor óptico conectado a um sistema de monitoramento óptico. Os sensores ópticos são capazes de fornecer medições muito precisas de temperatura e, por exemplo, de outros parâmetros em um tubo flexível não ligado.

[0060] No sistema de acordo com a invenção, a saída do sistema de monitoramento óptico é comunicada ao dispositivo de controle. Em resposta à saída do sistema de monitoramento óptico, o dispositivo de controle decidirá se uma entrada elétrica deve ser enviada ao sistema de aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado a partir de uma fonte de energia elétrica conectada ao dispositivo de controle.

[0061] Em uma forma de realização o dispositivo de controle e a fonte de alimentação elétrica estão localizados na unidade flutuante. Assim, o dispositivo de controle e a fonte de alimentação elétrica estão perto do tubo flexível não ligado e do aquecimento elétrico.

Descrição detalhada da invenção

[0062] A invenção será agora descrita em mais detalhes com referência a formas de realização mostradas nos desenhos, nos quais:a Figura 1 mostra uma forma de realização do método de acordo com a invenção;a Figura 2 mostra um diagrama de acordo com a invenção;a Figura 3 ilustra a forma como a temperatura pode ser controlada de acordo com a invenção.

[0063] As figuras não são precisas em cada detalhe, mas são apenas esquemas destinados a mostrar os princípios da invenção. Detalhes que não são uma parte da invenção podem ter sido omitidos. Nas figuras os mesmos números de referência são utilizados para as mesmas partes.

[0064] A figura 1 mostra uma forma de realização em que o método é realizado. Uma unidade flutuante 1 está flutuando na superfície do mar 2. Através de uma estrutura de conexão 3 a unidade flutuante 1 está conectada a um tubo flexível não ligado 4 que tem uma primeira extremidade 4a e uma segunda extremidade 4b, que se prolonga a partir da estrutura de conexão 3 a um poço submarino 5 localizado no fundo do mar 6. O tubo flexível não ligado 4 é suspenso em uma configuração em forma de "S" e é suportado por flutuadores 7 e um trilho de apoio 8 localizado no fundo do mar 6.

[0065] Um dispositivo de controle e uma fonte de alimentação elétrica estão localizados na unidade flutuante 1, e não visíveis na figura. O tubo flexível não ligado 4 compreende um sistema de aquecimento e um sistema de monitoramento de temperatura. Nesta forma de realização o sistema de aquecimento e o sistema de monitoramento da temperatura se estendem através de todo o tubo flexível não ligado, e é possível aquecer e monitorar a temperatura tanto na primeira extremidade 4a quanto na segunda extremidade 4b do tubo flexível não ligado 4.

[0066] O sistema de aquecimento compreende uma carcaça metálica eletricamente condutora, que é a unidade de aquecimento principal. A carcaça eletricamente condutora é a carcaça no tubo flexível não ligado 4. Uma blindagem de tração metálica eletricamente condutora no tubo flexível não ligado 4 serve como um percurso de retorno para a corrente que é enviada para a carcaça. Consequentemente, quando uma corrente elétrica é enviada de uma ponta a outra, irá ocorrer aquecimento por efeito Joule devido à resistência elétrica no material metálico. A carcaça está em contato direto com o fluido transportado no tubo flexível não ligado 4, e o calor gerado na carcaça será transferido rapidamente para o fluido.

[0067] Quando o fluido é transportado do poço 5 à unidade flutuante 1 através do tubo de flexível não ligado 4, a temperatura é medida no fluido no furo do tubo flexível não ligado por meio de sensores de temperatura conectados ao sistema de monitoramento de temperatura, que forma parte do dispositivo de controle. O sistema de monitoramento da temperatura baseia-se em sensores ópticos e é capaz de proporcionar um perfil de temperatura bastante preciso do fluido transportado no tubo flexível não ligado 4.

[0068] Quando o sistema de monitoramento da temperatura recebe um sinal a partir dos sensores de temperatura, este sinal é enviado para, e processado em, o dispositivo de controle. O sinal compreende informação sobre uma temperatura medida do fluido. Se a temperatura medida está abaixo de uma temperatura predeterminada, o dispositivo de controle irá enviar um sinal para a fonte de energia provocando uma entrada elétrica a ser enviada para o sistema de aquecimento no tubo flexível não ligado, isto é, a carcaça. Se a temperatura medida corresponde a, ou está acima da temperatura predeterminada, nenhuma entrada elétrica será enviada ao sistema de aquecimento.

[0069] Os princípios são mostrados na figura 2, que é um diagrama simplificado ilustrando os princípios da invenção. O dispositivo de controle 10 está conectado ao tubo flexível não ligado 4, através do sistema de monitoramento de temperatura 11 e da fonte de energia 12, e das linhas 13, 14, 15 e 16.

[0070] Durante a operação, o sistema de monitoramento de temperatura 11 recebe as medições de temperatura de sensores de temperatura no tubo flexível não ligado 4 através da linha 13. As medições de temperatura correspondem à temperatura do fluido no tubo em certas posições no tubo. As medições de temperatura são coletadas e processadas no sistema de monitoramento de temperatura 11 e o resultado é fornecido ao dispositivo de controle 10 através da linha 14. No dispositivo de controle 10, o resultado é comparado com uma temperatura predeterminada, e, se o resultado for inferior à temperatura predeterminada, o dispositivo de controle 10 irá enviar um sinal para a fonte de alimentação 12 através da linha 15. Em resposta ao sinal, a fonte de alimentação 12 enviará um sinal elétrico para o sistema de aquecimento no tubo flexível não ligado. A entrada de energia elétrica é enviada como pulsos e a fonte de energia continuará a fornecer estes pulsos de entrada de energia elétrica até que o fluido em uma determinada posição no flexível não ligado tenha atingido a temperatura desejada. Na primeira extremidade do tubo a temperatura desejada deve corresponder substancialmente à temperatura predeterminada, à qual o fluido é entregue à unidade flutuante.

[0071] A Figura 3 ilustra a forma como a temperatura do fluido pode ser controlada. S é a posição da fonte de fluido, por exemplo, um poço, e o fluido tem a temperatura TS T1 e T2 são temperaturas do fluido, quando ele é entregue do tubo flexível não ligado à unidade flutuante na posição P, com ou sem aquecimento.

[0072] A curva A mostra a forma como a temperatura diminuirá ao longo do comprimento do tubo, quando não é aplicado calor. Quando o fluido atinge a unidade flutuante, a temperatura irá mudar de TS para T1,que é uma diminuição na temperatura de ΔT1. No entanto, se calor for aplicado ao fluido durante a sua passagem através do tubo flexível não ligado, a curva B ilustra que a temperatura vai alcançar T2 e a temperatura será aumentada em ΔT2, quando comparada com a temperatura TS na fonte. A temperatura T2 pode ser selecionada para corresponder à temperatura de processamento do fluido na unidade flutuante.

Claims

1. MÉTODO COMPREENDENDO UMA UNIDADE FLUTUANTE (1) de processamento, manuseio ou armazenamento de um fluido e pelo menos um tubo flexível não ligado (4) para transportar o dito fluido para a unidade flutuante (1), o dito tubo flexível não ligado (4) compreendendo uma primeira extremidade (4a) conectada à unidade flutuante (1) e uma segunda extremidade (4b) conectada a uma fonte de fluido (5), e um sistema de aquecimento elétrico conectado a uma fonte de energia elétrica, caracterizado pelo fato de que- é medida a temperatura do fluido em pelo menos uma partedo tubo flexível (4);- a temperatura medida é usada como um parâmetro para controlar parcial ou totalmente a entrada de energia elétrica da fonte de energia elétrica para o sistema de aquecimento; em que a entrada de energia elétrica para o sistema de aquecimento é controlada de modo que o fluido na primeira extremidade (4a) do tubo flexível (4) tem uma temperatura correspondente a uma temperatura predeterminada.

2. MÉTODO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento compreende o aquecimento direto do fluido, preferencialmente o sistema de aquecimento compreende uma carcaça.

3. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que é medida a temperatura do fluido na primeira extremidade (4a) do tubo flexível (4).

4. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a temperatura predeterminada é próxima da temperatura ótima para o subsequente processamento, manuseio ou armazenagem do fluido na unidade flutuante (1).

5. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a entrada de energia elétrica é fornecida em pulsos para o sistema de aquecimento elétrico, preferencialmente os pulsos têm um comprimento na faixa de 106 Hz a 10 Hz (modo PWM) ou de 10 Hz a 10-3 Hz (modo de comutação).

6. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a entrada de energia elétrica é fornecida como corrente CA ou a entrada de energia elétrica é fornecida como corrente CC.

7. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os meios para controlar a entrada de energia elétrica ao sistema de aquecimento compreendem um transformador com relação de espiras variável ou um diodo.

8. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os meios para controlar a entrada de energia elétrica ao sistema de aquecimento compreendem um tirístor operado por comutador tanto no modo de PWM, no modo de comutação ou quanto em uma combinação dos mesmos.

9. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a temperatura do fluido no tubo flexível não ligado (4) é medida por pelo menos um sensor óptico.

10. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento está presente em um tubo flexível não ligado (4) feito a partir de múltiplas seções.

11. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento compreende uma blindagem de pressão.

12. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o sistema de aquecimento compreende uma blindagem de tração.

13. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o tubo flexível não ligado (4) compreende pelo menos uma camada isolante.

14. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que a temperatura predeterminada está na faixa de 30 °C a 130 °C.

15. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o fluido é extraído de um poço e tendo uma primeira temperatura, e o fluido é aquecido no tubo flexível (4) para uma segunda temperatura que é mais elevada do que a primeira temperatura, preferencialmente a segunda temperatura é de 30 °C ou superior.

16. MÉTODO de acordo com uma qualquer das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que não há nenhuma troca de calor entre o fluido e um trocador de calor na unidade flutuante (1) antes de processar o fluido.

17. SISTEMA COMPREENDENDO UMA UNIDADE FLUTUANTE (1) de processamento, manuseio ou armazenamento de um fluido e pelo menos um tubo flexível não ligado (4) conectado à unidade flutuante (1) em uma primeira extremidade (4a) e conectado a uma instalação de produção de fluido (5) em uma segunda extremidade (4b), o tubo flexível não ligado (4) compreendendo aquecimento elétrico, caracterizado pelo fato do sistema compreender um dispositivo de controle que recebe as medições de temperatura a partir do fluido que entra na unidade flutuante (1), através do tubo flexível não ligado (4) e em resposta à temperatura medida o dispositivo de controle controla a entrada elétrica para o aquecimento elétrico no tubo flexível não ligado (4).

18. SISTEMA de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o sinal elétrico de entrada é enviado em pulsos para o sistema de aquecimento elétrico, preferencialmente os pulsos têm um comprimento na faixa de 106 Hz a 10 Hz (modo PWM) ou de 10 Hz a 10-3 Hz em modo de comutação.

19. SISTEMA de acordo com uma qualquer das reivindicações 17 e 18, caracterizado pelo fato de que o fluido é aquecido no tubo flexível não ligado (4) a uma temperatura correspondente à temperatura de processamento do fluido na unidade flutuante (1), preferencialmente a temperatura de processamento na unidade flutuante (1) está na faixa de 60 °C a 130 °C.

20. SISTEMA de acordo com uma qualquer das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que a temperatura do fluido é medida por pelo menos um sensor óptico conectado a um sistema de monitoramento óptico, preferencialmente o dispositivo de controle está conectado a uma fonte de energia elétrica, preferencialmente o dispositivo de controle e a fonte de energia elétrica estão localizados na unidade flutuante (1).