BR112018012608B1

BR112018012608B1 - métodos para desidratar o petróleo bruto em uma instalação flutuante de produção, armazenamento e descarga

Info

Publication number: BR112018012608B1
Application number: BR112018012608-0A
Authority: BR
Inventors: Marcus D. Sprenkel; Gary W. Sams; S. Pavankumar B. Mandewalkar; Luis Eduardo Caires Fernandez
Original assignee: Cameron Solutions, Inc
Priority date: 2015-12-22
Filing date: 2016-12-15
Publication date: 2021-03-02
Also published as: US20180208859A1; CN108431178B; FI3394212T3; WO2017112524A1; US10870801B2; EP3394212B1; US20170175009A1; CN108431178A; EP3394212A1; DK3394212T3; MX2018007839A; US9957446B2; BR112018012608A2; KR20180097634A; SG11201805275SA

Abstract

Um sistema e método para desidratar o petróleo bruto numa instalação flutuante de produção, armazenamento e descarga incluem um vaso separador (20) para receber uma corrente de água produzida de admissão (15), seguido por um vaso de separação instantânea (30), um bloco de tratamento, um tanque de armazenamento de petróleo bruto (60) e um tratador eletrostático (70). O bloco de tratamento inclui um desgaseificador de baixa pressão (40) seguido de um pré-tratador separador eletroestático compacto (50) ou um pré-tratador separador eletrostático compacto (50) seguido por um desgaseificador de baixa pressão (40). O vaso de separação instantânea (30) e/ou o desgaseificador de baixa pressão (40) pode empregar um distribuidor ciclônico de entrada e ciclones desembaçadores, enquanto o tratador eletrostático pode empregar a tecnologia DUAL FREQUENCY®. O vaso separador (20) pode ser um separador/desgaseificador de duas fases único ou dois separadores/desgaseificadores de duas fases que operam em paralelo, com cada um recebendo aproximadamente 50 por cento da corrente de água produzida de admissão. A corrente de saída final contém preferencialmente não mais do que 0,5 BS&W e 285 miligramas por litro de sal.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0001] Essa invenção refere-se a sistemas, aparelhos e métodos utilizados para desidratar o petróleo bruto para armazenamento em tanques de armazenamento de petróleo bruto de instalações flutuantes de produção, armazenamento e descarregamento ("FPSO"). Mais especificamente, a invenção refere-se a um trem de processo que inclui um separador eletrostático compacto.

[0002] Os trens convencionais de separação de óleo de topside em instalações de FPSO utilizam múltiplos separadores trifásicos, que separam o óleo, a água e o gás. Esses separadores trifásicos são tipicamente grandes, pesados e requerem um volume de residência significativo para alcançar a separação necessária. Além disso, os separadores trifásicos exigem espaço significativo, pois devem ser posicionados horizontalmente dentro do trem de processo.

[0003] As instalações de FPSO têm limitações quanto à quantidade de espaço que está disponível e a quantidade de peso que elas podem suportar. Como resultado, há uma necessidade de sistemas para reduzir o espaço e o peso do equipamento necessário para os trens de processo, sem comprometer a eficácia e a eficiência do processo de tratamento.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0004] Um sistema para desidratar petróleo bruto em uma instalação de FPSO inclui um vaso separador para receber uma corrente de água produzida de admissão, seguido por um vaso de separação instantânea, um bloco de tratamento, um tanque de armazenamento de óleo bruto e um tratador eletrostático. O bloco de tratamento inclui um desgaseificador de baixa pressão, seguido por um pré-tratador separador eletrostático compacto ou um pré-tratador separador eletrostático compacto, seguido de um desgaseificador de baixa pressão. O vaso de separação instantânea e/ou o desgaseificador de baixa pressão pode empregar um distribuidor ciclônico de entrada e ciclones desembaçadores, enquanto o tratador eletrostático pode empregar a tecnologia DUAL FREQUENCY®. O vaso separador pode ser um separador/desgaseificador bifásico único ou dois separadores/desgaseificadores bifásicos que operam em paralelo, com cada um recebendo aproximadamente 50 por cento da corrente de água produzida de admissão.

[0005] Um método para desidratar o petróleo bruto em uma instalação FPSO inclui o direcionamento de uma corrente de água produzida de admissão para um vaso separador, direcionamento da corrente de saída do vaso separador para um vaso de separação instantânea, direcionamento da corrente de saída a partir do vaso de separação instantânea para um bloco de tratamento, direcionamento da corrente de saída a partir do bloco de tratamento para um tanque de armazenamento de petróleo bruto, e direcionamento da corrente de saída a partir do tanque de armazenamento de petróleo bruto para um tratador eletrostático. Dentro do bloco de tratamento, a corrente de saída do vaso de separação instantânea é direcionada para um desgaseificador de baixa pressão e um pré-tratador separador eletrostático compacto ou para um pré-tratador separador eletrostático compacto e um desgaseificador de baixa pressão. O vaso separador pode ser um separador/desgaseificador bifásico único ou dois separadores/desgaseificadores bifásicos que operam em paralelo. A corrente de saída final contém preferencialmente não mais do que 0,5 BS&W e 285 miligramas por litro de sal.

[0006] Os objetivos dessa invenção incluem o fornecimento de sistemas e métodos que reduzem os requisitos de tamanho e peso de trens de processo de FPSO do estado da técnica, sem comprometer o desempenho do tratamento.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0007] A FIG. 1 é um diagrama de fluxo em bloco de um trem de processo de topside do estado da técnica.

[0008] A FIG. 2 é um diagrama de fluxo em bloco de uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside que pratica o sistema e método desta invenção, mostrando o separador de alta pressão, o vaso de separação instantânea intermediária, o desgaseificador de baixa pressão, o pré- tratador separador eletrostático compacto, o tanque de armazenamento de petróleo bruto, e o tratador eletrostático no trem de processo.

[0009] A FIG. 3 é um diagrama de fluxo em bloco de uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside que pratica o sistema e o método desta invenção, mostrando o separador de alta pressão, o vaso de separação instantânea de pressão intermediária, o pré-tratador separador eletrostático compacto, o desgaseificador de baixa pressão, o tanque de armazenamento de petróleo bruto e o tratador eletrostático no trem de processo.

[0010] A FIG. 4 é um diagrama de fluxo em bloco de uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside que pratica o sistema e método desta invenção, mostrando o separador/desgaseificador de alta pressão, o vaso de separação instantânea de pressão intermediária, o desgaseificador de baixa pressão, o pré-tratador separador eletrostático compacto, o tanque de armazenamento de petróleo bruto e o tratador eletrostático no trem de processo.

[0011] A FIG. 5 é um diagrama de fluxo em bloco de uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside que pratica o sistema e o método desta invenção, mostrando o separador de alta pressão, o vaso de separação instantânea de pressão intermediária, o pré-tratador separador eletrostático compacto, o desgaseificador de baixa pressão, o tanque de armazenamento de petróleo bruto e o tratador eletrostático no trem de processo.

[0012] A FIG. 6 é um diagrama de fluxo em bloco de uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside que pratica o sistema e método desta invenção, mostrando dois separadores/desgaseificadores de alta pressão, o vaso de separação instantânea intermediária, o desgaseificador de baixa pressão, o pré-tratador separador eletrostático compacto, o tanque de armazenamento de petróleo bruto, e o tratador eletrostático no trem de processo.

[0013] A FIG. 7 é um diagrama de fluxo em bloco de uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside que pratica o sistema e o método desta invenção, mostrando dois separadores/desgaseificadores de alta pressão em paralelo, o vaso de separação instantânea de pressão intermediária, o pré-tratador separador eletrostático compacto, o desgaseificador de baixa pressão, o tanque de armazenamento de petróleo bruto e o tratador eletrostático no trem de processo.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0014] Empregar um separador eletrostático compacto no trem de processo permite que todos os estágios iniciais de separação sejam bifásicos, em vez de trifásicos. Isso minimiza os diferentes tipos de equipamentos que são necessários, faz com que os componentes individuais do trem de processo sejam menores e permite que os vasos de processo sejam posicionados verticalmente dentro do trem de processo, reduzindo, desse modo, sua dimensão e peso gerais.

[0015] Com a finalidade de comparação com as modalidades preferenciais, o trem de processo de topside do estado da técnica da FIG. 1 é usado. Esse trem do estado da técnica inclui um separador de alta pressão, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária (montado no pré- tratador), um pré-tratador, um desgaseificador de baixa pressão (montado no tratador eletrostático) e um tratador eletrostático (ver Tabela 1). O trem também inclui um tanque de armazenamento de petróleo bruto localizado a jusante do tratador eletrostático. Tabela 1. Trem de processo do estado da técnica.

[0016] O trem é projetado para alcançar uma taxa de fluxo total máxima de líquidos de 24.000 m3/dia (150.000 bpd), uma taxa de fluxo máxima de óleo de 24.000 m3/dia (150.000 bpd), uma taxa de fluxo máxima de água produzida de 19.100 m3/dia (120.000 bpd) e taxa de fluxo máxima de gás de 6.000.000 m3/dia. As propriedades do petróleo bruto recebidas são 27 API; viscosidade 47,1, 30,3 e 19,9 cSt a 30°, 40° e 50 °C, respectivamente; temperatura inicial do depósito de parafina de 40 °C do primeiro evento e 20 °C do segundo evento; ponto de fluidez de 12 °C; e espumação grave. A temperatura do petróleo mediante chegada ao trem se encontra em um intervalo de 20 °C (casos com óleo ao máximo) a 40 °C (casos com água ao máximo).

[0017] Os requisitos de tamanho e peso do trem do estado da técnica são mostrados na Tabela 2. O trem, não incluindo o tanque de armazenamento de petróleo bruto, requer uma área de plotagem de 275 m2, com um peso seco de 353,4 toneladas e um peso operacional de 1047,4 toneladas. Observe que a quantidade de água em óleo diminui em cada etapa de processamento sucessiva, com 25% de teor de água na corrente de saída do separador de alta pressão para um teor de água de 1% na corrente de entrada para o desgaseificador de baixa pressão. Tabela 2. Requisitos de tamanho e peso do trem de processo do estado da técnica.

[0018] Referindo-se agora à FIG. 2, uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside 10 inclui um separador de alta pressão 20, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 disposto a jusante do separador de alta pressão 20, um desgaseificador de baixa pressão 40 disposto a jusante do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, um pré- tratador separador eletrostático compacto 50 disposto a jusante do desgaseificador de baixa pressão 40, um tanque de armazenamento de petróleo bruto (“tanque de carga”) 60 disposto a jusante do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 e, por fim, um tratador eletrostático 70 disposto a jusante do tanque de carga 60.

[0019] Em comparação com o trem do estado da técnica da FIG. 1, o trem de processo da FIG. 2, excluindo o tanque de carga, tem uma área de plotagem de 177 m2, reduzindo, desse modo, os requisitos de espaço em 103 m2 (uma redução de 37%), e um peso seco de 178,8 toneladas, reduzindo, desse modo, o peso seco total em 176,2 toneladas (uma redução de 50%, com peso operacional reduzido em 513,3 toneladas ou 49%). Tabela 3. Modalidade preferencial do trem de processo.

[0020] Referindo-se à FIG. 2, o separador de alta pressão 20 para esta modalidade tem as mesmas características, requisitos e desempenho que o separador de alta pressão no trem de processo do estado da técnica mostrado na FIG. 1. O separador de alta pressão 20 recebe uma corrente de processo mista 15 que pode conter de 20 a 80% de água e de 80 a 20% de óleo.

[0021] A corrente de saída 25 do separador de alta pressão 20 é direcionado para o vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, o que pode ter um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) e ciclones desembaçadores. O uso do distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT®, que possui um tempo de retenção de líquido de apenas trinta segundos, permite que o vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 seja verticalmente situado dentro do trem de processo 10, com reduções significativas no espaço e peso do trem de processo 10.

[0022] A corrente de saída 35 do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 é então direcionada para o desgaseificador de baixa pressão 40, que também pode ter um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® e ciclones desembaçadores. O uso do distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® permite que o desgaseificador de baixa pressão 40 seja posicionado verticalmente dentro do trem de processo 10, com reduções significativas no espaço e peso do trem de processo 10.

[0023] A corrente de saída 45 do desgaseificador de baixa pressão 40 é direcionada para o pré-tratador separador eletrostático compacto 50. O pré- tratador 50 inclui pelo menos dois vasos separadores alongados orientados em uma inclinação e conectados entre si de modo que um fluido predominante em óleo que flui para cima passe do primeiro vaso separador para o segundo vaso separador, onde separação eletrostática adicional de água do fluido predominante em óleo ocorra. Cada vaso tem um eletrodo em sua extremidade superior preferencialmente conectado a uma fonte de tensão diferente. A entrada para cada vaso está localizada em relação ao eletrodo para prover um vaso de fluxo ascendente ou de fluxo descendente. Adicionalmente, o primeiro vaso pode estar em uma elevação diferente do segundo vaso. Um vaso adicional pode ser incluído com a emissão do primeiro vaso contornando o vaso adicional, o segundo vaso ou ambos. Os defletores podem ser adicionados na porção de coleta de água de cada vaso para reduzir as distâncias de turbulência e decantação. O pré-tratador separador eletrostático compacto 50 é adicionalmente descrito na Patente dos Estados Unidos N.° 9.095.790 B2, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência.

[0024] O pré-tratador separador eletrostático compacto 50 pode receber um corte de água de entrada de 20,8 a 28% de água em óleo e reduzi-lo a entre 3 a 10% de água em óleo. Este pré-tratador 50 é também uma unidade vertical, o que reduz ainda mais o espaço e peso do trem de processo 10 em comparação com o trem de processo do estado da técnica na FIG. 1.

[0025] A corrente de saída 55 do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 é direcionada para o tanque de carga 60, onde é desidratada a de 3 a 10% de água em óleo para 1% de água em óleo. O tanque de carga 60 pode ser de qualquer tamanho e tipo que sejam bem conhecidos na técnica.

[0026] A corrente de saída 65 do tanque de carga 60 é direcionada para o tratador eletrostático 70. O dispositivo eletrostático emprega a tecnologia DUAL FREQUENCY® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) como descrito na Patente dos Estados Unidos No. 6.860.979 B2 e na Patente dos Estados Unidos No. 7.351.320 B2, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência. Esta tecnologia inclui a passagem da emulsão de óleo-água para um vaso de tratamento, o estabelecimento de pelo menos um campo elétrico de dupla frequência dentro do vaso, e a variação seletiva do campo elétrico a uma primeira frequência modulada em intensidade a uma segunda frequência onde a primeira frequência é maior que a segunda. Preferencialmente, o teor de BS&W da corrente 75 que sai do dispositivo de tratador eletrostático 70 não é superior a 0,5% de BS&W e 285 mg/l de sal.

[0027] Referindo-se agora à FIG. 3, outra modalidade preferencial de um trem de processo de topside 80 inclui um separador de alta pressão 20 que recebe uma corrente mista 15 contendo de 20 a 80% de água e 80 a 20% de óleo, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 disposto a jusante do separador de alta pressão 20 que recebe a corrente de saída 25 do separador de alta pressão 20, um pré-tratador separador eletrostático compacto 50 disposto a jusante do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 que recebe a corrente de saída 35 a partir do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, um desgaseificador de baixa pressão 40 disposto a jusante do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 que recebe a corrente de saída 85 do pré-tratador 50, um tanque de armazenamento de petróleo bruto ("tanque de carga") 60 disposto a jusante do desgaseificador de baixa pressão 40 que recebe a corrente de saída 90 do desgaseificador de baixa pressão 40 e, por fim, um tratador eletrostático 70 disposto a jusante do tanque de carga 60 que recebe a corrente de saída 95 do tanque de carga 60.

[0028] O equipamento para cada componente do trem de processo na FIG. 3 é o mesmo que o equipamento para o trem de processo descrito na FIG. 2 e Tabela 3, com as mesmas vantagens em espaço e peso reduzidos, e o tamanho do desgaseificador de baixa pressão 40 não é afetado pela posição relativa do pré-tratador separador eletrostático compacto 50. Preferencialmente, o teor de BS&W da corrente 100 à medida que sai do trem de processo 80 não é superior a 0,5% de BS&W e 285 mg/l de sal.

[0029] Referindo-se agora à FIG. 4, uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside 110 inclui um separador/desgaseificador de alta pressão 120, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 disposto a jusante do separador/desgaseificador de alta pressão 120, um desgaseificador de baixa pressão 40 disposto a jusante do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, um pré-tratador separador eletrostático compacto 50 disposto a jusante do desgaseificador de baixa pressão 40, um tanque de armazenamento de petróleo bruto (“tanque de carga”) 60 disposto a jusante do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 e, por fim, um tratador eletrostático 70 disposto a jusante do tanque de carga 60.

[0030] Em comparação com o trem do estado da técnica da FIG. 1, o trem de processo da FIG. 4, excluindo o tanque de carga, tem uma área de plotagem de 137 m2, reduzindo, desse modo, os requisitos de espaço em 138 m2 (uma redução de 50%), e um peso seco de 101,3 toneladas, reduzindo, desse modo, o peso seco total em 253,7 toneladas (uma redução de 72%, com peso operacional reduzido em 765,8 toneladas ou 73%). Tabela 4. Modalidade preferencial do trem de processo.

[0031] Referindo-se à FIG. 4, o separador/desgaseificador de alta pressão 120 para esta modalidade está em serviço de duas fases e emprega um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) e ciclones desembaçadores, o que permite a desgaseificação da corrente 15 em um vaso compacto com apenas trinta segundos de retenção de líquido. Embora o separador/desgaseificador de alta pressão 120 permaneça numa posição horizontal dentro do trem de processo 110, tanto o tamanho como o peso do separador/desgaseificador de alta pressão 120 são reduzidos como mostrado na Tabela 4.

[0032] A corrente de saída 125 do separador/desgaseificador de alta pressão 120 é direcionada para o vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, o que pode ter um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) e ciclones desembaçadores. O uso do distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT®, que possui um tempo de retenção de líquido de apenas trinta segundos, permite que o vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 seja verticalmente situado dentro do trem de processo 110, com reduções significativas no espaço e peso do trem de processo 110.

[0033] A corrente de saída 130 do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 é então direcionada para o desgaseificador de baixa pressão 40, que também pode ter um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® e ciclones desembaçadores. O uso do distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® permite que o desgaseificador de baixa pressão 40 seja posicionado verticalmente dentro do trem de processo 110, com reduções significativas no espaço e peso do trem de processo 110.

[0034] A corrente de saída 135 do desgaseificador de baixa pressão 40 é direcionada para o pré-tratador separador eletrostático compacto 50. O pré- tratador 50 inclui pelo menos dois vasos separadores alongados orientados em uma inclinação e conectados entre si de modo que um fluido predominante em óleo que flui para cima passe do primeiro vaso separador para o segundo vaso separador, onde separação eletrostática adicional de água do fluido predominante em óleo ocorra. Cada vaso tem um eletrodo em sua extremidade superior preferencialmente conectado a uma fonte de tensão diferente. A entrada para cada vaso está localizada em relação ao eletrodo para prover um vaso de fluxo ascendente ou de fluxo descendente. Adicionalmente, o primeiro vaso pode estar em uma elevação diferente do segundo vaso. Um vaso adicional pode ser incluído com a emissão do primeiro vaso contornando o vaso adicional, o segundo vaso ou ambos. Os defletores podem ser adicionados na porção de coleta de água de cada vaso para reduzir as distâncias de turbulência e decantação. O pré-tratador separador eletrostático compacto 50 é adicionalmente descrito na Patente dos Estados Unidos N.° 9.095.790 B2, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência.

[0035] O pré-tratador separador eletrostático compacto 50 pode receber um corte de água de entrada de 20 a 80% de água em óleo e reduzi-lo a entre 3 a 10% de água em óleo. Este pré-tratador 50 é também uma unidade vertical, o que reduz ainda mais o espaço e peso do trem de processo 110 em comparação com o trem de processo do estado da técnica na FIG. 1.

[0036] A corrente de saída 140 do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 é direcionada para o tanque de carga 60, onde é desidratada a de 3 a 10% de água em óleo para 1% de água em óleo. O tanque de carga 60 pode ser de qualquer tamanho e tipo que sejam bem conhecidos na técnica.

[0037] A corrente de saída 145 do tanque de carga 60 é direcionada para o tratador eletrostático 70. O dispositivo eletrostático 70 emprega a tecnologia DUAL FREQUENCY® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) como descrito na Patente dos Estados Unidos No. 6.860.979 B2 e na Patente dos Estados Unidos No. 7.351.320 B2, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência. Esta tecnologia inclui a passagem da emulsão de óleo-água para dentro de um vaso de tratamento, o estabelecimento de pelo menos um campo elétrico de dupla frequência dentro do vaso, e a variação seletiva do campo elétrico a uma primeira frequência modulada em intensidade a uma segunda frequência, onde a primeira frequência é maior que a segunda. Preferencialmente, o teor de BS&W da corrente 150 à medida que sai do tratador eletrostático 70 não é superior a 0,5% de BS&W e 285 mg/l de sal.

[0038] Referindo-se agora à FIG. 5, outra modalidade preferencial de um trem de processo de topside 160 inclui um separador/desgaseificador de alta pressão 120 que recebe uma corrente mista 15 contendo de 20 a 80% de água e 80 a 20% de óleo, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 disposto a jusante do separador/desgaseificador de alta pressão 120 que recebe a corrente de saída 125 do separador/desgaseificador de alta pressão 120, um pré-tratador separador eletrostático compacto 50 disposto a jusante do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 que recebe a corrente de saída 130 a partir do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, um desgaseificador de baixa pressão 40 disposto a jusante do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 que recebe a corrente de saída 165 do pré- tratador 50, um tanque de armazenamento de petróleo bruto ("tanque de carga") 60 disposto a jusante do desgaseificador de baixa pressão 40 que recebe a corrente de saída 170 do desgaseificador de baixa pressão 40 e, por fim, um tratador eletrostático 70 disposto a jusante do tanque de carga 60 que recebe a corrente de saída 175 do tanque de carga 60.

[0039] O equipamento para cada componente do trem de processo na FIG. 5 é o mesmo que o equipamento para o trem de processo descrito na FIG. 4 e Tabela 4, com as mesmas vantagens em espaço e peso reduzidos, e o tamanho do desgaseificador de baixa pressão 40 não é afetado pela posição relativa do pré-tratador separador eletrostático compacto 50. Preferencialmente, o teor de BS&W da corrente 180 à medida que sai do trem de processo 160 não é superior a 0,5% de BS&W e 285 mg/l de sal.

[0040] Referindo-se agora à FIG. 6, uma modalidade preferencial de um trem de processo de topside 190 inclui dois separadores/desgaseificadores de alta pressão 200, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 disposto a jusante dos separadores/desgaseificadores de alta pressão 200, um desgaseificador de baixa pressão 40 disposto a jusante do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, um pré-tratador separador eletrostático compacto 50 disposto a jusante do desgaseificador de baixa pressão 40, um tanque de armazenamento de petróleo bruto (“tanque de carga”) 60 disposto a jusante do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 e, por fim, um tratador eletrostático 70 disposto a jusante do tanque de carga 60.

[0041] Em comparação com o trem do estado da técnica da FIG. 1, o trem de processo da FIG. 6, excluindo o tanque de carga, tem uma área de plotagem de 102 m2, reduzindo, desse modo, os requisitos de espaço em 173 m2 (uma redução de 63%), e um peso seco de 107,3 toneladas, reduzindo, desse modo, o peso seco total em 247,7 toneladas (uma redução de 70%, com peso operacional reduzido em 759,8 toneladas ou 73%). Tabela 5. Modalidade preferencial do trem de processo.

[0042] Referindo-se à FIG. 6, os dois separadores/desgaseificadores de alta pressão 200 para esta modalidade operam em paralelo, com cada separador/desgaseificador 200 recebendo aproximadamente cinquenta por cento da corrente 15. Cada separador/desgaseificador de alta pressão 200 está em serviço de duas fases e emprega um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) e ciclones desembaçadores, o que permite a desgaseificação da corrente 15 em um vaso compacto com apenas trinta segundos de retenção de líquido. A divisão da corrente entre os dois separadores/desgaseificadores 200 permite que os separadores/desgaseificadores 200 sejam montados verticalmente em vez de horizontalmente, reduzindo, desse modo, os requisitos de espaço e peso do trem de processo 190, como mostrado na Tabela 5.

[0043] As correntes de saída 205 dos separadores/desgaseificadores de alta pressão 200 são combinadas e direcionadas para o vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, o que pode ter um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) e ciclones desembaçadores. O uso do distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT®, que possui um tempo de retenção de líquido de apenas trinta segundos, permite que o vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 seja verticalmente situado dentro do trem de processo 190, com reduções significativas no espaço e peso do trem de processo 190.

[0044] A corrente de saída 210 do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 é então direcionada para o desgaseificador de baixa pressão 40, que também pode ter um distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® e ciclones desembaçadores. O uso do distribuidor ciclônico de entrada CONSEPT® permite que o desgaseificador de baixa pressão 40 seja posicionado verticalmente dentro do trem de processo 190, com reduções significativas no espaço e peso do trem de processo 190.

[0045] A corrente de saída 220 do desgaseificador de baixa pressão 40 é direcionada para o pré-tratador separador eletrostático compacto 50. O pré- tratador 50 inclui pelo menos dois vasos separadores alongados orientados em uma inclinação e conectados entre si de modo que um fluido predominante em óleo que flui para cima passe do primeiro vaso separador para o segundo vaso separador, onde separação eletrostática adicional de água do fluido predominante em óleo ocorra. Cada vaso tem um eletrodo em sua extremidade superior preferencialmente conectado a uma fonte de tensão diferente. A entrada para cada vaso está localizada em relação ao eletrodo para prover um vaso de fluxo ascendente ou de fluxo descendente. Adicionalmente, o primeiro vaso pode estar em uma elevação diferente do segundo vaso. Um vaso adicional pode ser incluído com a emissão do primeiro vaso contornando o vaso adicional, o segundo vaso ou ambos. Os defletores podem ser adicionados na porção de coleta de água de cada vaso para reduzir as distâncias de turbulência e decantação. O pré-tratador separador eletrostático compacto 50 é adicionalmente descrito na Patente dos Estados Unidos N.° 9.095.790 B2, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência.

[0046] O pré-tratador separador eletrostático compacto 50 pode receber um corte de água de entrada de 20,8 a 28% de água em óleo e reduzi-lo a entre 3 a 10% de água em óleo. Este pré-tratador 50 é também uma unidade vertical, o que reduz ainda mais o espaço e peso do trem de processo 190 em comparação com o trem de processo do estado da técnica na FIG. 1.

[0047] A corrente de saída 230 do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 é direcionada para o tanque de carga 60, onde é desidratada a de 3 a 10% de água em óleo para 1% de água em óleo. O tanque de carga 60 pode ser de qualquer tamanho e tipo que sejam bem conhecidos na técnica. A corrente de saída 240 do tanque de carga 60 é direcionada para o tratador eletrostático 70. O tratador eletrostático emprega a tecnologia DUAL FREQUENCY® (Cameron Solutions, Inc., Houston, TX) como descrito na Patente dos Estados Unidos No. 6.860.979 B2 e na Patente dos Estados Unidos No. 7.351.320 B2, cujo conteúdo é incorporado neste documento por referência. Esta tecnologia inclui a passagem da emulsão de óleo-água para dentro de um vaso de tratamento, o estabelecimento de pelo menos um campo elétrico de dupla frequência dentro do vaso, e a variação seletiva do campo elétrico a uma primeira frequência modulada em intensidade a uma segunda frequência onde a primeira frequência é maior que a segunda. Preferencialmente, o teor de BS&W da corrente 250 à medida que sai do tratador eletrostático 70 não é superior a 0,5% de BS&W e 285 mg/l de sal.

[0048] Referindo-se agora à FIG. 7, outra modalidade preferencial de um trem de processo de topside 260 inclui dois separadores/desgaseificadores de alta pressão 200 operando em paralelo, com cada separador/desgaseificador 200 recebendo aproximadamente metade de uma corrente mista 15 contendo de 20 a 80% de água e 80 a 20% de óleo, um vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 disposto a jusante dos separadores/desgaseificadores de alta pressão 200 que recebe a corrente de saída combinada dos separadores/desgaseificadores 200, um pré-tratador separador eletrostático compacto 50 disposto a jusante do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30 que recebe a corrente de saída 210 a partir do vaso de separação instantânea de pressão intermediária 30, um desgaseificador de baixa pressão 40 disposto a jusante do pré-tratador separador eletrostático compacto 50 que recebe a corrente de saída 270 do pré-tratador 50, um tanque de armazenamento de petróleo bruto ("tanque de carga") 60 disposto a jusante do desgaseificador de baixa pressão 40 que recebe a corrente de saída 280 do desgaseificador de baixa pressão 40 e, por fim, um tratador eletrostático 70 disposto a jusante do tanque de carga 60 que recebe a corrente de saída 290 do tanque de carga 60.

[0049] O equipamento para cada componente do trem de processo na FIG. 7 é o mesmo que o equipamento para o trem de processo descrito na FIG. 6 e Tabela 5, com as mesmas vantagens em tamanho e peso reduzidos. Preferencialmente, o teor de BS&W da corrente 300 à medida que sai do trem de processo 260 não é superior a 0,5% de BS&W e 285 mg/l de sal.

[0050] Embora a invenção tenha sido descrita com certo grau de particularidade, muitas mudanças podem ser feitas nos detalhes de construção, na disposição de componentes, nas etapas do processo e na ordem das etapas, sem sair do espírito e do escopo desta divulgação. Adicionalmente, múltiplos sistemas podem ser operados em paralelo. A invenção não está limitada às modalidades apresentadas neste documento para fins de exemplificação, mas é limitada apenas pelo escopo das reivindicações anexas, incluindo o intervalo completo de equivalência ao qual cada elemento da mesma tem direito.

Claims

1. Método para desidratar petróleo bruto em uma instalação flutuante de produção, armazenamento e descarga, o método caracterizado por compreender: direcionar uma corrente de água produzida de admissão (15) contendo aproximadamente 20 a 80 por cento de água e 80 a 20 por cento de óleo para um vaso separador (20); direcionar uma corrente de saída (25) do vaso separador (20) para um vaso de separação instantânea (30); direcionar uma corrente de saída (35) do vaso de separação instantânea (30) para um bloco de tratamento, em que o bloco de tratamento consiste em um desgaseificador de baixa pressão (40) e um pré-tratador separador eletrostático compacto (50); direcionar uma corrente de saída do bloco de tratamento para um tanque de carga (60), em que a corrente de saída (55) do bloco de tratamento compreende aproximadamente 3 a 10 por cento de água em óleo e uma corrente de saída (65) do tanque de carga (60) compreende aproximadamente 1 por cento de água em óleo; e direcionar a corrente de saída (65) do tanque de carga (60) para um tratador eletrostático (70), que produz uma corrente de saída final (75) contendo não mais do que aproximadamente 0,5 por cento de BS&W.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vaso separador (20) é um separador/desgaseificador de duas fases (120), o separador/desgaseificador de duas fases (120) incluindo um distribuidor ciclônico de entrada e ciclones desembaçadores.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o vaso separador (20) são dois separadores/desgaseificadores de duas fases (120) que operam em paralelo, com cada separador/desgaseificador recebendo aproximadamente 50 por cento da corrente de água produzida de admissão (15).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o desgaseificador de baixa pressão (40) recebe a corrente de saída (25) do vaso de separação instantânea (30) e o pré-tratador separador eletrostático compacto (50) recebe uma corrente de saída do desgaseificador de baixa pressão (40).

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pré-tratador separador eletrostático compacto (50) recebe a corrente de saída (35) do vaso de separação instantânea (30) e o desgaseificador de baixa pressão (40) recebe uma corrente de saída (85) do pré-tratador separador eletrostático compacto (50).

6. Método para desidratar o petróleo bruto em uma instalação flutuante de produção, armazenamento e descarga, o método caracterizado por compreender: direcionar uma corrente de água produzida de admissão (15) contendo aproximadamente 20 a 80 por cento de água e 80 a 20 por cento de óleo para um vaso separador (20); direcionar uma corrente de saída (25) do vaso separador (20) para um vaso de separação instantânea (30); direcionar uma corrente de saída (35) do vaso de separação instantânea (30) para um bloco de tratamento, em que o bloco de tratamento compreende um desgaseificador de baixa pressão (40) e um pré-tratador separador eletrostático compacto (50); direcionar uma corrente de saída do bloco de tratamento para um tanque de carga (60), em que a corrente de saída (55) do bloco de tratamento compreende aproximadamente 3 a 10 por cento de água em óleo e uma corrente de saída (65) do tanque de carga (60) compreende aproximadamente 1 por cento de água em óleo; e direcionar a corrente de saída (65) do tanque de carga (60) para um tratador eletrostático (70), que produz uma corrente de saída final (75) contendo não mais do que aproximadamente 0,5 por cento de BS&W.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o vaso separador é um separador/desgaseificador de duas fases (120), separador/desgaseificador de duas fases (120) incluindo um distribuidor ciclônico de entrada e ciclones desembaçadores.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o vaso separador (20) é dois separadores/desgaseificadores de duas fases (120) que operam em paralelo, com cada separador/desgaseificador de duas fases recebendo uma porção da corrente de água produzida de admissão (15).

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o desgaseificador de baixa pressão (40) recebe a corrente de saída (25) do vaso de separação instantânea (30) e o pré-tratador separador eletrostático compacto (50) recebe uma corrente de saída do desgaseificador de baixa pressão (40).

10. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pré-tratador separador eletrostático compacto (50) recebe a corrente de saída (35) do vaso de separação instantânea (30) e o desgaseificador de baixa pressão (40) recebe uma corrente de saída (85) do pré-tratador separador eletrostático compacto (50).

11. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a corrente de saída final (75) contém uma quantidade de sal não maior do que aproximadamente 285 mg por litro.

12. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pré-tratador separador eletrostático compacto (50) compreende dois vasos separadores alongados orientados em uma inclinação e são conectados entre si.