BR112018074937B1

BR112018074937B1 - Conjunto, método para uso de um módulo de controle de fluxo e sistema

Info

Publication number: BR112018074937B1
Application number: BR112018074937-0A
Authority: BR
Inventors: Paul L. Riley; Ramu Valliappan Manickam; Wei Soung Tan; May-Ling Rachel Ho; Guoxiang Calvin Wu
Original assignee: Fmc Technologies, Inc
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2022-10-18
Also published as: EP3464793A1; US20230383617A1; EP3464792A1; US20200123868A1; US20200123867A1; US20210262309A1; US11486217B2; BR112018074906B1; US11702899B2; BR112018074937A2; BR112018074906A2; WO2017209785A1; US11021924B2; US20210198969A1; WO2017209728A1; US10947803B2

Abstract

Um módulo de controle de fluxo inclui um hub de entrada acoplado a uma primeira passagem de fluxo que possui um primeiro orifício de fluxo, um medidor de vazão associado ao primeiro orifício de fluxo e posicionado para fluxo de vazão descendente, um estrangulador disposto em uma segunda passagem de fluxo que possui um segundo orifício de fluxo, a segunda passagem de fluxo acoplada a uma extremidade distal da primeira passagem de fluxo, e um hub de saída acoplado a uma extremidade distal da segunda passagem de fluxo, o hub de saída voltado para uma direção diferente da do hub de entrada.

Description

Referência cruzada de pedidos relacionados

[001] Este pedido é, em parte, uma continuação do Pedido Internacional No PCT/US16/034976, depositado em 31 de maio de 2016, o qual é incorporado aqui por referência.

Histórico da Invenção

[002] Os módulos de controle de fluxo podem ser úteis no processo de extração e gerenciamento de poços que são perfurados na terra para recuperar um ou mais recursos naturais subterrâneos, inclusive óleo e gás. Os módulos de controle de fluxo podem ser utilizados tanto no mar quanto na terra. Em ambientes marítimos, os módulos de controle de fluxo são particularmente úteis no direcionamento e gerenciamento de fluxo de vazão (por exemplo, óleo e/ou gás) de um ou mais poços submarinos, inclusive poços satélites. Um módulo de controle de fluxo é uma estrutura que possui um conjunto de tubos e componentes através do qual o fluido, como óleo e gás, pode fluir. Além disso, os módulos de controle de fluxo podem incluir diversos dispositivos de controle de vazão, inclusive estranguladores, e também podem incluir diversos instrumentos ou dispositivos para medição e obtenção de dados pertinentes sobre o fluido que flui através de um ou mais tubos localizados nos módulos de controle de fluxo.

[003] Quando usado em um ambiente marinho, um módulo de controle de fluxo submarino pode ser descarregado e bloqueado adjacente a uma árvore submarina ou outras estruturas submarinas. Como parte da área de arquitetura e planejamento, a localização de esquemas submarinos em torno de um ou mais poços envolve o planejamento para os módulos de controle de fluxo que auxiliam no encaminhamento dos fluidos produzidos dos poços para outra estrutura submarina ou para uma tubulação de elevação para processamento adicional.

[004] As linhas de fluxo geralmente são usadas para interconectar um módulo de controle de fluxo a outra estrutura submarina como parte de um layout de campo de óleo e gás submarino para comunicação fluida. Estas linhas de fluxo geralmente podem ser mangueiras ou tubos rígidos ou flexíveis que são providos com conectores submarinos em cada extremidade. Estas mangueiras ou tubos flexíveis são conhecidos na técnica como jumpers ou spools, e podem ser usados para conectar diversos poços ou outro equipamento submarino junto.

Sumário da Invenção

[005] Este sumário é provido para introduzir uma seleção de conceitos que são descritos ainda abaixo na descrição detalhada. Este sumário não pretende identificar recursos principais ou essenciais da matéria reivindicada, nem pretende ser usado como um auxílio em limitar o escopo da matéria reivindicada.

[006] Em um aspecto, realizações da presente revelação se referem a um conjunto que inclui um módulo de controle de fluxo tendo um hub de entrada acoplado a uma primeira passagem de fluxo que possui um primeiro orifício de fluxo, um medidor de vazão associado ao primeiro orifício de fluxo e posicionado para fluxo de vazão descendente, um estrangulador disposto em uma segunda passagem de fluxo que possui um segundo orifício de fluxo, a segunda passagem de fluxo acoplada a uma extremidade distal da primeira passagem de fluxo, e um hub de saída acoplado a uma extremidade distal da segunda passagem de fluxo, o hub de saída voltado para uma direção diferente da do hub de entrada.

[007] Em outro aspecto, as realizações da presente revelação se referem a um método para uso de um módulo de controle de fluxo que inclui conexão de um hub de entrada do módulo de controle de fluxo a uma passagem de fluxo de uma árvore submarina, que conecta um hub de saída do módulo de controle de fluxo a uma linha de escoamento direcionada para longe da árvore submarina, direcionando o fluido da passagem de fluxo da árvore submarina através do hub de entrada do módulo de controle de fluxo, direcionando o fluido através de pelo menos uma passagem de fluxo localizada no módulo de controle de fluxo para o hub de saída, e direcionando o fluido do hub de saída para a linha de escoamento conectada.

[008] Ainda em outro aspecto, as realizações da presente revelação se referem a um sistema que inclui um primeiro módulo de controle de fluxo que possui uma entrada e pelo menos uma saída, uma linha principal que está em comunicação fluida com a entrada, e uma primeira linha lateral acoplada à linha principal e a uma primeira saída da pelo menos uma saída, um primeiro dispositivo equipamento conectado à entrada, e um segundo dispositivo equipamento conectado à primeira saída.

[009] Outros aspectos e vantagens da invenção ficarão evidentes a partir da descrição a seguir e reivindicações anexas.

Breve Descrição dos Desenhos

[010] A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um conjunto de módulo de controle de fluxo acoplada a uma árvore submarina em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[011] A FIG. 2 é uma vista em perspectiva frontal de um conjunto do módulo de controle de fluxo, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[012] A FIG. 3 é uma vista transversal do conjunto do módulo de controle de fluxo da FIG. 2, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[013] A FIG. 4 é uma vista transversal do conjunto do módulo de controle de fluxo acoplado a uma árvore submarina da FIG. 1, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[014] A FIG. 5 é uma vista transversal parcial de uma passagem de fluxo vertical do conjunto do módulo de controle de fluxo da FIG. 2, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[015] A FIG. 6 mostra uma vista esquemática de um conjunto do módulo de controle de fluxo da técnica anterior.

[016] A FIG. 7 mostra uma vista esquemática de um conjunto do módulo de controle de fluxo que possui pelo menos duas saídas, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[017] A FIG. 8 mostra uma vista esquemática de dois conjuntos do módulo de controle de fluxo acopladas em série que possuem pelo menos três saídas para cada conjunto do módulo de controle de fluxo, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação.

[018] As FIGS. 9 a 11 mostram duas vistas laterais e uma vista superior, respectivamente, de conjunto de árvores, de acordo com as realizações da presente revelação.

[019] A FIG. 12 mostra uma vista esquemática de um conjunto principal, de acordo com as realizações da presente revelação.

[020] A FIG. 13 mostra uma vista lateral do conjunto principal da FIG. 12.

[021] A FIG. 14 mostra uma vista transversal de um conjunto de árvores, de acordo com as realizações da presente revelação.

[022] As FIGS. 15 e 16 mostram uma vista lateral e uma vista transversal, respectivamente, de um módulo de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação.

[023] A FIG. 17 mostra uma vista lateral de um módulo de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação.

[024] A FIG. 18 mostra uma válvula de desativação de produção disposta ao longo de um jumper, de acordo com as realizações da presente revelação.

[025] A FIG. 19 mostra uma conexão horizontal entre um módulo de controle de fluxo e um jumper, de acordo com as realizações da presente revelação.

[026] A FIG. 20 mostra um sistema de conexão hidráulica, de acordo com as realizações da presente revelação.

[027] As FIGS. 21 e 22 mostram uma conexão entre uma saída de um módulo de controle de fluxo e um jumper, de acordo com as realizações da presente revelação.

Descrição Detalhada da Invenção

[028] Em um aspecto, as realizações aqui reveladas se referem a um conjunto de árvores que inclui um módulo de controle de fluxo conectado a uma árvore, onde uma saída do conjunto de árvores é provida no módulo de controle de fluxo. Ao prover a saída de um conjunto de árvores na porção do módulo de controle de fluxo do conjunto de árvores, as realizações da presente revelação podem ter um jumper conectado diretamente à saída provida no módulo de controle de fluxo. Além disso, uma disposição mais compacta e reduzida da trajetória de vazão através de um conjunto de árvores (por exemplo, número reduzido de voltas na trajetória de vazão através do módulo de controle de fluxo) pode ser obtida a partir do desenho e configuração do conjunto de árvores que provê uma saída na porção do módulo de controle de fluxo do conjunto de árvore. Como aqui usado, um “conjunto de árvore” pode incluir uma árvore disposta em torno de um conjunto principal e um módulo de controle de fluxo fixado à árvore. Os conjuntos de árvores, de acordo com as realizações da presente revelação, podem incluir uma árvore, um módulo de controle de fluxo e/ou um conjunto principal projetada para ter uma configuração mais compacta e/ou peso reduzido em comparação aos conjuntos de árvores convencionais.

[029] Em outro aspecto, as realizações aqui reveladas se referem a módulos de controle de fluxo. Um módulo de controle de fluxo também pode ser mencionado, de modo intercambiável, a um conjunto do módulo de controle de fluxo na presente revelação. Como aqui utilizado, o termo “acoplado” ou “acoplado a” ou “conectado” ou “conectado a” pode indicar o estabelecimento de uma conexão direta ou indireta, e não está limitada a nenhuma, exceto expressamente mencionado desta forma. Sempre que possível, numerais de referência similares ou idênticos são usados nas figuras para identificar elementos comuns ou iguais. As figuras não são necessariamente para dimensionar e determinados recursos e determinadas vistas das figuras podem ser mostradas exageradas em escala para fins de esclarecimento.

[030] Os módulos de controle de fluxo são aparatos que incluem diversos tubos e componentes que são dispostos em um determinado layout e contidos em uma estrutura ou caixa da estrutura. Os tubos ou condutos incluídos nos módulos de controle de fluxo podem ser usados para direcionar o fluido direto produzido de ou injetado em um poço submarino. Como aqui utilizado, os fluidos podem ser referir a líquidos, gases, e/ou misturas destes. Além disso, um ou mais estranguladores podem ser dispostos em um dos tubos ou passagens de um módulo de controle de fluxo. Como conhecido na técnica, um estrangulador pode ser um aparato usado para controlar a pressão ou fluxo que flui através do estrangulador e também controlar uma contrapressão de um fundo de poço correspondente. Outros instrumentos e dispositivos, inclusive, sem limitação, medidores de vazão, sensores e diversas válvulas podem ser incorporados em um módulo de controle de fluxo.

[031] Os módulos convencionais de controle de fluxo na indústria do gás e petróleo normalmente são muito grandes e pesados. Os módulos convencionais de controle de fluxo podem incluir um layout grande e disposição de tubos que pesam diversas toneladas cada. Em alguns casos, um tubo usado para direcionar o fluido para outro tubo pode ter dez polegadas de diâmetro e pode incluir curvas complicadas ou mudanças de direção. Estes módulos de controle de fluxo podem ser mais pesados em peso e também podem ser mais caros de fabricar, devido ao número mais elevado de peças e componentes. Por exemplo, para conectar os módulos convencionais de controle de fluxo a uma linha de escoamento, como um jumper do poço (ou seja, um tubo com um conector em cada extremidade), precisa-se de tubulação adicional a ser conectada a partir dos módulos convencionais de controle de fluxo ao jumper do poço. Esta tubulação adicional necessária para conectar um módulo de controle de fluxo a um jumper do poço adiciona-se ao peso, custos de instalação e custo geral de sistemas de controle de fluxo, como um módulo de controle de fluxo.

[032] Em adição ao exposto acima, os módulos convencionais de controle de fluxo normalmente incluem um ou mais medidores de vazão que medem diversas propriedades ou condições de um fluido. Os módulos convencionais de controle de fluxo incluem um ou mais medidores de vazão orientados para fluxo “ascendente” do fluido, que geralmente exige a adição de tubulação intermediária que se adiciona ainda ao peso e custo de conjunto de tal módulo de controle de fluxo.

[033] As linhas de escovamento submarinas geralmente são usadas para o transporte de óleo não refinado e gás a partir de outras estruturas submarinas. Os exemplos de estruturas submarinas que podem ser interconectadas ou conectadas a uma das linhas de escoamento mencionadas acima incluem, sem limitação, poços submarinos, coletores, trenós, árvores de Natal ou árvore submarinas, bem como Terminações de Extremidade da Linha do Tubo (PLETs), e/ou Coletores da Extremidade da Linha do Tubo (PLEMs). Os exemplos de linhas de escoamento submarinas incluem, sem limitação, jumpers e spools. Além disso, as linhas de fluxo submarinas podem incluir linhas de escoamento flexíveis ou rígidas, inclusive jumpers, linhas de escoamento rígidas com caudas flexíveis e elevações de linha de escoamento. A obtenção de uma ligação e conexão bem sucedidas de linhas de escoamento submarinas é uma parte importante do desenvolvimento de área submarina. Os desafios adicionais existem ainda em um ambiente submarino para conexão de uma estrutura com outra, enquanto minimiza os custos e provê flexibilidade para alterações futuras ao layout geral de um campo ou poço.

[034] De forma adequada, uma ou mais realizações na presente revelação podem ser usadas para superar estes desafios, bem como prover vantagens adicionais aos módulos convencionais de controle de fluxo, conforme ficará evidente ao técnico no assunto. Em uma ou mais realizações, um conjunto do módulo de controle de fluxo pode ser mais leve em peso e de menor custo em comparação aos módulos convencionais de controle de fluxo devido, em parte, a uma incorporação de um medidor de vazão capaz de operar com o fluxo de fluido descendente e número reduzido de partes e tubos necessários para um módulo de controle de fluxo que possui um fluxo de fluido descendente. Além disso, de acordo com as realizações da presente revelação, um módulo de controle de fluxo pode ser diretamente conectado a uma linha de escoamento como um jumper do poço ou linha de escoamento similar em vez de exigir tubulação adicional para conectar o módulo de controle de fluxo à linha do fluxo, reduzindo assim o custo e peso de tal módulo de controle de fluxo.

[035] Os módulos de controle de fluxo da presente revelação podem ter um número reduzido de componentes e/ou um comprimento reduzido da trajetória de vazão, fornecendo ao módulo de controle de fluxo uma configuração compacta. Um módulo de controle de fluxo compacto pode ser usado em combinação com uma árvore que possui uma configuração compacta, conforme descrito abaixo (por exemplo, uma árvore compacta que possui um conjunto principal compacta, uma árvore compacta que possui um bloco de válvula central único integralmente formado e/ou uma árvore compacta que possui um número reduzido de componentes e/ou comprimento da trajetória de vazão).

[036] Os módulos de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, podem incluir uma saída configurada para direcionar o fluido em uma direção distante da direção na qual a entrada do módulo de controle de fluxo é configurada. Em algumas realizações, onde uma entrada de um módulo de controle de fluxo é conectada a uma árvore, uma saída do módulo de controle de fluxo pode ser configurada para direcionar o fluido em uma direção distante da árvore. Em algumas realizações, um jumper ou outra linha de escoamento de equipamento pode ser conectada a uma saída de um módulo de controle de fluxo configurado para direcionar o fluido para longe de uma árvore conectada ao módulo de controle de fluxo e a outra unidade do equipamento.

[037] Além disso, em uma ou mais realizações, um conjunto do módulo de controle de fluxo pode incluir mais de uma saída, inclusive duas ou três saídas. Além disso, um conjunto do módulo de controle de fluxo pode ser disposto em série para distribuir e gerenciar o fluxo de fluido sobre uma área mais ampla em alguns casos e conectar a diversos equipamentos submarinos. Por exemplo, um primeiro módulo de controle pode ter uma entrada conectada a uma árvore submarina e uma saída configurada para direcionar fluido para longe da árvore, onde a saída pode ser conectada a uma entrada de um segundo módulo de controle.

[038] Voltando à FIG. 1, a FIG. 1 mostra uma vista em perspectiva de um conjunto do módulo de controle de fluxo acoplada a uma árvore submarina em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação. Em uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) pode ser acoplada a um fundo do poço ou uma cabeça de poço. Como conhecido na técnica, uma árvore submarina, como a árvore submarina (104), pode ser uma estrutura útil para produzir fluido ou injetar o fluido em um fundo de poço, e geralmente é uma configuração complexa de válvulas de acionamento e demais componentes que possuem diversas funções relevantes ao fundo de poço. Observou-se que a árvore submarina (104), em uma ou mais realizações, pode ser configurado como uma árvore submarina horizontal ou vertical. A árvore submarina (104) pode incluir estrutura da árvore submarina (105), que circunda ou reveste o corpo vertical da árvore submarina (104). A árvore submarina (104) é uma estrutura submarina separada do módulo de controle de fluxo (106). Como conhecido aos técnicos no assunto, uma prevenção de ruptura (BOP) (não mostrado) pode ser acoplada a um hub superior (102) da árvore submarina (104).

[039] Em uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) pode incluir um bloco de ala de produção (114) ou uma válvula de ala pode ser incorporada no corpo principal da árvore. Os fluidos da árvore submarina (104) podem fluir para o bloco de ala de produção (114), inclusive em algumas realizações, fluindo em um orifício vertical (por exemplo, orifício de fluxo vertical (103) na FIG. 3) da árvore submarina (104). Além disso, o bloco de ala de produção (114) pode incluir uma válvula de ala de produção (107), como mostrado na FIG. 3. Uma válvula de ala é uma válvula que pode ser aberta ou fechada seletivamente para controlar o fluxo do fluido de um corpo da árvore submarina (104) e através de uma passagem de fluxo do bloco de ala de produção (114).

[040] Em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) pode ser usado para direcionar o fluido que flui da árvore submarina (104) para outra estrutura submarina ou ponto de distribuição para armazenamento e/ou processamento.

[041] Uma estrutura submarina pode se referir, sem limitação a uma árvore submarina, um coletor, um PLEM ou um PLET. Um coletor (não mostrado) é uma estrutura submarina, como conhecido na técnica, que pode ser uma disposição de tubulação ou válvulas destinadas a coletar o fluxo de diversos poços e um único local para exportar e prover o controle, distribuição e monitoramento do fluxo de fluido. Em outras realizações, o fluido que flui do módulo de controle de fluxo (106) pode ser direcionado para um PLEM ou um PLET.

[042] Em uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) é conectada ao módulo de controle de fluxo (106). Em uma ou mais realizações, o conector (110), como mostrado na FIG. 1, é usado para conectar o bloco de ala de produção (114) ou a estrutura principal da árvore ao módulo de controle de fluxo (106). O conector (110) pode ser qualquer tipo de conector conhecido na técnica, inclusive, sem limitação um conector pinça, um conector abraçadeira ou um conector flangeado.

[043] O conector (110) pode ser qualquer tipo de conector conhecido na técnica e poder orientado horizontalmente, verticalmente ou em qualquer ângulo entre. Em uma ou mais realizações, o conector (110) é um conector horizontal que se conecta à entrada (112) do módulo de controle de fluxo (106), por meio do qual entrada (112) é orientada para uma conexão horizontal, como um conector pinça, um conector abraçadeira ou conector flangeado. Ao conectar o módulo de controle de fluxo (106) diretamente ao bloco de ala de produção (114), não é necessária uma volta intermediária de fluxo (que inclui tubo soldado, flanges e cotovelos). De acordo com as realizações da presente revelação, uma conexão horizontal (ou, em alguns casos, uma conexão angulada) a um bloco de ala de produção localizado na árvore submarina (104) e a um jumper do poço (não mostrada) pode proteger naturalmente as superfícies de vedação crítica destas conexões a partir do impacto de objeto caído. O módulo de controle de fluxo (106) pode ser acoplado à estrutura da árvore (105) e suportado pelo bloco de asa de produção (114). Em outras realizações, o módulo de controle de fluxo (106) pode ser apoiado por outra estrutura montada em um alojamento condutor.

[044] Em uma ou mais realizações, um spool adaptadora ou volta de fluxo (não mostrado) pode ser usado entre o bloco de ala de produção (114) e um conector usado para conectar o módulo de controle de fluxo (106) à estrutura da árvore (105) (por exemplo, por meio do conector (110)). Em algumas realizações, o conector é acoplado (por exemplo, por parafuso ou outro meio mecânico) ao bloco de ala de produção (114) em vez de ser um componente integrado.

[045] De acordo com as realizações da presente revelação, o módulo de controle de fluxo (106) inclui entrada (112), saída (119), passagem de fluxo (124) e passagem de fluxo (136) (como mostrado na FIG. 4). O técnico no assunto reconhecerá que estes elementos não estão limitados a qualquer orientação. A entrada (112) provê uma entrada ao módulo de controle de fluxo (106) e a saída (119) provê uma saída do módulo de controle de fluxo (106). De acordo com uma ou mais realizações, o fluido que flui da árvore submarina (104) pode fluir para o hub de entrada (112) do módulo de controle de fluxo (106) e ser direcionado para fora do módulo de controle de fluxo (106) através de um hub de saída do módulo de controle de fluxo (por exemplo, hub de saída (119)). Como mostrado nas FIGS. 1 a 5, o hub de saída (119) pode ser uma saída única; em outras realizações, como mostrado nas Figuras 7 e 8, o hub de saída pode incluir diversas saídas. Além disso, cada saída pode incluir um ou mais orifícios para fluir hidrocarbonetos ou fluidos de injeção.

[046] Em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) pode incluir uma conexão direta ao bloco de ala de produção (114) da árvore submarina (104).

[047] Como mostrado na Fig. 1, o módulo de controle de fluxo (106) pode incluir estrutura (138) composta de uma pluralidade de membros de suporte de estrutura. A estrutura (138) geralmente contém os componentes e tubulação do módulo de controle de fluxo (106). Em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) é recuperável de tal estrutura (138) e a totalidade dos componentes localizados no módulo de controle de fluxo (106) pode ser recuperada para a superfície para manutenção ou substituição. De forma adequada, a estrutura (138) pode incluir uma extremidade superior (142) em uma extremidade inferior ou base (140). Além disso, os membros de suporte lateral (137) podem ser conectados à extremidade superior (142) e a base (140) para formar a estrutura (138). Diversos fixadores e mecanismos de fixação, como conhecido na técnica, podem ser usados para conectar os membros de suporte da estrutura, inclusive, sem limitação suportes, cavilhas, parafusos, etc. Em outras realizações, a estrutura (138) pode ser formada integralmente de qualquer tipo de material, inclusive metais, compósitos, etc.

[048] Os componentes do módulo de controle de fluxo (106), inclusive a entrada (112), a saída (119), a passagem de fluxo vertical (124) e a passagem de fluxo horizontal (136) podem ser fixados a um ou mais membros de suporte de estrutura da estrutura (138) usando diversos métodos, como conhecido na técnica, inclusive, sem limitação fixadores mecânicos, soldagem, formação integral, adesivos, etc.

[049] Em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) pode incluir ainda um bloco estrangulador (108). O bloco estrangulador (108) pode incluir um estrangulador (por exemplo, estrangulador (109), como mostrado na Fig. 3) que pode controlar a pressão ao controlar o tamanho de uma abertura localizada no estrangulador através do qual um fluido passa. Em uma ou mais realizações, o estrangulador (109) disposto no bloco do estrangulador (108) pode ser incluído em uma passagem de fluxo do módulo de controle de fluxo (106). Em conformidade com uma realização, o estrangulador (109) pode estar localizado em uma passagem de fluxo horizontal (136), como mostrado na Fig. 4.

[050] O bloco estrangulador (109) pode incluir um corpo estrangulador que pode ser permanente ou removivelmente fixado ao bloco estrangulador (108). Uma ou mais sedações e mecanismos de retenção (como uma abraçadeira ou coroa ou gorro) podem ser usados para manter o estrangulador (109) no lugar. Além disso, um ou mais acionador, como acionador de estrangulador (116), podem ser usados para acionar ou operar o estrangulador (109). Como ilustrado na FIG. 1, o acionador do estrangulador (116) pode ser disposto em uma lateral do bloco estrangulador (108) e pode incluir um ou mais mecanismos de acionamento. Além disso, como mostrado na Fig. 3, o estrangulador (109) pode ser incluído em uma passagem de fluxo horizontal (136) do módulo de controle de fluxo (106). De acordo com uma ou mais realizações, o estrangulador (109) pode ser disposto sob uma extremidade inferior da passagem de fluxo vertical (124).

[051] Em uma ou mais realizações, o estrangulador (109) pode ser um estrangulador fixo ou estrangulador ajustável. Um estrangulador fixo (também conhecido como positivo) possui convencionalmente uma abertura fixa (orifício) usada para controlar a taxa de fluxo de fluidos. Um estrangulador ajustável (ou variável) possui uma abertura variável (orifício) instalada a restringir o fluxo e controlar a taxa de produção do poço. O estrangulador (109) pode ser um estrangulador variável, de modo que o estrangulador possa incluir um mecanismo que permite alteração do tamanho da abertura para controlar tanto a taxa de vazão do fluido que atravessa o estrangulador (109) quanto uma pressão associada ao fluido. O estrangulador (109) pode operar de modo que, quanto maior a abertura através do estrangulador, mais elevada a taxa de vazão. Uma maior abertura no estrangulador cria uma queda de pressão menor através do estrangulador e, portanto, uma taxa de vazão mais elevada. Da mesma forma, uma menor abertura no estrangulador resulta em uma queda de pressão mais elevada e uma taxa de vazão menor. Em uma ou mais realizações, o estrangulador (109) pode ser um estrangulador ajustável, um estrangulador tipo fixo ou positivo, ou qualquer outro tipo de estrangulador conhecido na técnica.

[052] Os técnicos no assunto reconhecerão que o estrangulador (109) pode ser acionado por meio do acionador do estrangulador (116) e um ou mais mecanismos através de diferentes métodos que incluem acionadores elétricos e hidráulicos. Por exemplo, o estrangulador (109) disposto no bloco estrangulador (108) pode ser mecanicamente ajustado por um mergulhador ou um veículo remotamente operado (ROV), ou pode ser ajustado remotamente a partir de um consolo de controle de superfície.

[053] Em conformidade com uma ou mais realizações, o estrangulador (109) pode incorporar qualquer acabamento de estrangulador adequado para o desempenho ideal e controle do fluido esperado para fluir para dentro e para fora do estrangulador (109). O acabamento de estrangulador, como entendido na técnica, pode ser um componente de controle de pressão de um estrangulador e controla o fluxo de fluidos. Os tipos de desenho de acabamento de estrangulador incluem, sem limitação, acabamentos agulha e assento, orifício múltiplo, grão fixo, plugue e gaiola e manga externa. O dimensionamento do estrangulador (109) também pode depender de uma miríade de fatores exclusivos ao tipo de fluido que flui através do estrangulador (109). Portanto, o bloco do estrangulador (108) pode incluir qualquer tipo de estrangulador, como conhecido na técnica, e ser de qualquer tamanho útil para os parâmetros de fluxo específico da árvore submarina (104).

[054] Em conformidade com uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) pode incluir um conector, como um conector de jumper da linha de escoamento (não mostrado). O conector da linha de escoamento pode facilitar uma conexão direta a um hub de saída (119) do módulo de controle de fluxo (106). Por exemplo, uma linha de escoamento, como um jumper, spool de jumper ou umbilical, pode ser diretamente conectada ao módulo de controle de fluxo (106) no hub de saída (119). Portanto, o conector se conecta a uma extremidade de um jumper, spool de jumper ou umbilical, e a outra extremidade do jumper, spool do jumper ou umbilical pode se conectar à outra estrutura submarina, como um coletor, uma árvore submarina, PLET, PLEM, árvores em linha, bases de elevação, etc. Em uma ou mais realizações, a conexão pode incluir, por exemplo, um conector baseado em pinça ou abraçadeira. Em determinadas realizações, a conexão pode ser parte de um sistema de conexão operado por ROV que pode ser usado para a conexão horizontal ou vertical de linhas de escoamento rígidas ou flexíveis, como, sem limitação, jumpers, spools e umbilicais em direção a outras estruturas submarinas, como coletoras, árvores submarinas, PLETs, PLEMs, árvores em linha, bases de elevação, etc. Ter uma conexão horizontal pode permitir vantajosamente que o módulo de controle de fluxo (106) não se “dobre” para se conectar a uma linha do fluxo. Em conformidade com as realizações aqui reveladas, o módulo de controle de fluxo segue a linha de escoamento jumper e é girado aproximadamente 90 graus para permitir a conexão com a árvore seja realizada.

[055] Observou-se que a capacidade de conectar diretamente do hub de saída (119) a uma linha de escoamento, como um jumper, spool ou umbilical, sem inclusão de ou com um número reduzido de tubos e adaptadores adicionais, pode possibilitar ao módulo de controle de fluxo (106) ser mais leve em peso. Especificamente, um conector da linha de escoamento jumper se conecta diretamente ao hub de saída (119) de modo que a passagem do fluido que sai do módulo de controle de fluxo não readentre o conjunto de árvores. Além disso, o módulo de controle de fluxo (106) pode reduzir os custos de fabricação e instalação para o módulo de controle de fluxo (106).

[056] Voltando à FIG. 2, a FIG. 2 mostra uma vista em perspectiva do módulo de controle de fluxo (106). O módulo de controle de fluxo (106) na FIG. 2 inclui os mesmos elementos discutidos acima em relação à FIG. 1. Em particular, o módulo de controle de fluxo (106) na FIG. 2 pode incluir uma estrutura (138) que possui uma extremidade superior (142), uma extremidade inferior ou base (140), e um ou mais membros de suporte lateral (137) que formam ainda a estrutura (138). A estrutura (138) pode atuar como alojamento que suporta e/ou reveste um ou mais componentes do módulo de controle de fluxo (106), inclusive o bloco do estrangulador (108) e o acionador do estrangulador (116). Além disso, FIG. 2 mostra a entrada (112) do módulo de controle de fluxo (106) e o hub de saída (119).

[057] A FIG. 3 mostra uma vista transversal do conjunto do módulo de controle de fluxo da FIG. 2 em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação. Como mostrado, o módulo de controle de fluxo (106) inclui a passagem de fluxo vertical (124) que possui orifício de fluxo vertical (126). O fluido que flui do hub de entrada (112) (de, por exemplo, a árvore submarina (104)) pode fluir através do conduto conectado ao hub de entrada (112) e para baixo através do orifício de fluxo vertical (126).

[058] Em uma ou mais realizações, um medidor de vazão (144) pode ser posicionado dentro do orifício de fluxo vertical (126). Um medidor de vazão, como conhecido pelos técnicos no assunto, pode ser usado para medir uma ou mais propriedades ou condição de fluxo de um fluido. Em uma ou mais realizações, o medidor de vazão (144) pode ser um medidor de vazão multifase. Em outras realizações, o medidor de vazão (144) pode ser um medidor de vazão gás úmido ou um medidor de vazão de fase única. Em outras realizações, o medidor de vazão (144) pode ser removido (ou seja, o orifício de fluxo vertical (126) pode não incluir um medidor de vazão) e/ou configurado para incluir medição virtual, na qual o fluxo não é medido diretamente, mas é determinado, calculado ou de outro modo extrapolado das medições indiretas, como medições de pressão e temperatura. Nestas realizações, o módulo de controle de fluxo pode ser dito por incluir um “medidor virtual”.

[059] De acordo com as realizações da presente revelação, o medidor de vazão (144) pode ser “invertido” (em comparação aos medidores convencionais de vazão) e configurado para um regime de fluxo descendente (como mostrado na Fig. 4), por meio do qual o fluido flui para baixo através do orifício de fluxo vertical (126) e através do medidor de vazão (136). Tal orientação reduz ou elimina o assentamento da fase líquida do fluido que pode interferir com as medições de sensor caso o medidor esteja orientado horizontalmente e permite uma redução no tamanho e peso do equipamento quando comparado a um medidor convencionalmente orientado com uma direção de fluxo “ascendente”.

[060] Além disso, o módulo de controle de fluxo (106) pode incluir diversos instrumentos e dispositivos adicionais úteis no monitoramento de um fluido que flui através do módulo de controle de fluxo (106). Tais instrumentos e dispositivos pode incluir medidores químicos, sensores de pressão e/ou temperatura, sondas de erosão, densitômetros ou outros instrumentos/dispositivos conhecidos na técnica.

[061] Em uma ou mais realizações, uma válvula de isolamento de produção (120) (mostrada na FIG. 4) pode ser incorporada na passagem de fluxo. Uma válvula de isolamento, como conhecida ao técnico no assunto, pode ser usada como uma válvula de controle em um sistema de manuseio de fluido que interrompe o fluxo de fluido a um determinado local, geralmente para fins de manutenção ou segurança. Uma válvula de isolamento pode ser usada ainda para prover fluxo lógico (que seleciona uma trajetória de vazão versus outra), e conectar o equipamento externo a um sistema. A passagem (122) pode ser alinhada à válvula de isolamento de produção (120) para direcionar o fluido através da passagem (122), conforme necessário, por exemplo, para fins de manutenção ou segurança.

[062] A FIG. 3 ilustra uma vista transversal do conjunto do módulo de controle de fluxo acoplado a uma árvore submarina da FIG. 1, em conformidade com uma ou mais realizações da presente revelação. Como mostrado na Fig. 3, a árvore submarina (104) pode ser acoplada a um módulo de controle de fluxo (106). As setas 101 na FIG. 3 mostram uma trajetória de vazão para fluidos que flui de um reservatório e orifício do poço (não mostrado) localizados sob a árvore submarina (104). Da mesma forma, em uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) pode ser adaptada para uso como uma árvore submarina de produção. No entanto, observou-se que a árvore submarina (104) pode ser configurada para uso com serviços de injeção e o módulo de controle de fluxo (106) pode ser adaptado para uso em serviços de injeção como poço, que é discutido mais abaixo.

[063] Em conformidade com uma ou mais realizações, os fluidos que fluem para cima a partir de um reservatório ou poço pode fluir ascendentemente através de um orifício de fluxo vertical (103) da árvore submarina (104) (como mostrado na Fig. 3). Como conhecido aos técnicos no assunto, a árvore submarina (104) pode incluir uma ou mais válvulas mestre (não mostrado) e/ou válvulas de compressa (não mostrado), bem como componentes adicionais para regular o fluxo de fluidos através do orifício de fluxo (103).

[064] Em conformidade com uma realização, a FIG. 3 ilustra que um fluido pode fluir (ao longo da trajetória de vazão mostrada pelas setas (101)) através da válvula de ala de produção (107) localizada no bloco de ala de produção (114) (como mostrado na Fig. 1). O conector (110) conecta o bloco de ala de produção (114) da árvore submarina (106) a um hub de entrada (112) (como mostrado nas Figs. 1 e 2) do módulo de controle de fluxo (106). O fluido pode proceder para fluir através do hub de entrada (112) e para uma passagem de fluxo vertical do módulo de controle de fluxo (106), como a passagem de fluxo vertical (124), tendo um orifício de fluxo vertical (126). O fluido pode fluir através da passagem de fluxo vertical (124). O fluido pode então fluir através do estrangulador (109), que é acionado pelo acionador de estrangulador (116), regulando assim uma pressão do fluido que flui. O fluido de um reservatório ou poço (não mostrado) pode proceder para fluir através do orifício de fluxo horizontal 135 da passagem de fluxo horizontal (136) no módulo de controle de fluxo (106). O fluido pode proceder para fluir para o hub de saída (119) do módulo de controle de fluxo (106) e para qualquer estrutura submarina conectada, incluindo uma ou mais linhas de escoamento.

[065] O módulo de controle de fluxo (106) provê, assim, uma trajetória de vazão para o fluido fluir com um peso mais leve e número reduzido de curvas e voltas, devido à configuração de fluxo descendente. Como discutido acima, o módulo de controle de fluxo (106) pode incluir um medidor de vazão descendente (por exemplo, medidor de vazão (144)), que não exige tubulação adicional para encaminhamento do fluido para o medidor de vazão descendente (144). Além disso, o módulo de controle de fluxo (106) inclui, em uma ou mais realizações, uma conexão horizontal entre a árvore submarina de produção (104) e módulo de controle de fluxo (106), bem como entre o hub de saída (119) e outra árvore submarina, que reduz ainda o peso e número de tubos necessário na estrutura geral do módulo de controle de fluxo (106). As FIGS. 1 a 4 mostram um conector 118 (por exemplo, um conector universal horizontal, conectores pinça e conectores abraçadeiras) instalado em torno do hub de saída (119).

[066] Como observado acima, a árvore submarina (104) pode ser usada para serviços de injeção de fluido em um fundo de poço ou reservatório. De forma adequada, um módulo de controle de fluxo (106) pode ser configurado para serviços de injeção de poço também. Nestes casos, o bloco do estrangulador (108) pode estar localizado em uma extremidade superior de uma passagem de fluxo vertical (por exemplo, passagem de fluxo vertical (124) na FIG. 4) localizada no módulo de controle de fluxo. Em uma ou mais realizações, um medidor de vazão pode ser posicionado dentro da passagem de fluxo vertical (124) e configurado para um regime de fluxo ascendente mais tradicional.

[067] A FIG. 5 ilustra uma vista transversal parcial de passagem de fluxo vertical (124), que inclui o estrangulador (109) disposto sob uma extremidade inferior de passagem de fluxo vertical (124).

[068] Em conformidade com uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) e o módulo de controle de fluxo (106) podem ser pousados junto ou substancialmente simultaneamente sobre a cabeça de poço submarina (não mostrada). Em outras realizações, a árvore submarina (104) pode ser pousada primeira e então o módulo de controle de fluxo (106) pode ser pousado e acoplado aa árvore submarina (104).

[069] De forma vantajosa, o módulo de controle de fluxo (106) pode ser pousado separadamente independente de uma linha de escoamento, como um jumper, spool ou umbilical. Subsequentemente, de acordo com uma ou mais realizações, uma linha do fluxo, como um jumper, spool ou umbilical, pode ser conectada ao hub de saída (119) do módulo de controle de fluxo (106). O módulo de controle de fluxo (106) pode ser recuperável à superfície a fim de reparos de conduto, inspeção ou substituição de quaisquer componentes do módulo de controle de fluxo (106) ao desconectar o conector (110) localizado entre a estrutura da árvore (105) e o módulo de controle de fluxo (106).

[070] As normas governamentais normalmente exigem que pelo menos duas barreiras (por exemplo, válvulas que podem ser fechadas e reguladas seletivamente) sejam incluídas em uma árvore submarina, como a árvore submarina (104), para proteger o ambiente, particularmente o ambiente marinho, de fluidos que fluem para cima através de uma árvore submarina de um reservatório. Em conformidade com uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) pode incluir diversas válvulas, inclusive uma válvula mestra e uma válvula de ala de produção, como a válvula de ala (107) mostrada na FIG. 3, que pode agir como as “barreiras” necessárias exigidas para proteger o ambiente marinho quando o módulo de controle de fluxo (106) é removido.

[071] De acordo com uma ou mais realizações, a árvore submarina (104) pode incluir passagens para o fluido de controle hidráulico para uma válvula de segurança de subsuperfície controlada de superfície (SCSSV) para isolar os fluidos de orifício de poço. Além disso, a árvore submarina (104) pode incluir em uma ou mais realizações, uma válvula mestre de produção (PMV) e uma válvula de ala de produção (PWV) (por exemplo, (107) na FIG. 3). Quando estas válvulas (SCSSV, PMV e PWV) são fechadas, em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) pode ser recuperado ou removido da árvore submarina (104). O acesso a um orifício principal (por exemplo, orifício vertical (103)) da árvore submarina (104) pode ser provido após remoção do módulo de controle de fluxo (106). A saída no bloco de ala de produção (114) pode facilitar tal acesso ao orifício principal da árvore submarina (104) sem exigir intervenção extensa do poço. O orifício principal (por exemplo, orifício vertical (103)) e as válvulas da árvore submarina (104) podem ser inspecionados visualmente e/ou limpos através da saída provida no bloco de ala de produção (114) assim que o módulo de controle de fluxo (106) é removido por meio do conector (110). Por exemplo, um boroscópico baseado em ROV pode ser usado para inspecionar um orifício principal e as válvulas localizadas na árvore submarina (104). Além disso, uma ferramenta de afundamento ou similar pode ser usada para limpar o orifício principal e as válvulas na árvore submarina (104). O módulo típico de controle de fluxo submarino/conjunto não provê a capacidade de inspecionar visualmente ou provê acesso a um orifício principal de uma árvore submarina ou válvulas localizadas em um orifício principal de uma árvore submarina, exceto toda a árvore submarina seja recuperado à superfície e a árvore seja parcialmente desmontada. Em conformidade com uma ou mais realizações aqui reveladas, o módulo de controle de fluxo (106) pode ser removido separadamente e acessado para prover a um orifício principal de uma árvore submarina, bem como a uma ou mais válvulas sem ter que recuperar totalmente a árvore submarina à superfície.

[072] Além dos benefícios descritos acima, um módulo de controle de fluxo de peso mais leve, como o módulo de controle de fluxo (106), pode possibilitar ainda de forma benéfica um conjunto de árvores de peso mais leve que pode reduzir os custos do sistema geral da árvore submarina. O peso mais leve de uma árvore e Sistema arbóreo pode aumentar a faixa de vasos capazes de instalação em uma árvore correspondente, reduzindo assim a confiança em um número limitado de vasos multisserviço (MSVs). Observou-se que o módulo de controle de fluxo (106) pode ser usado para sistemas terrestres e árvores de superfície, como poço.

[073] Os módulos de controle de fluxo podem ser usados para direcionar o fluxo para longe de uma estrutura e, algumas vezes, pode ser usado para se conectar a outra estrutura submarina. Os módulos de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, podem incluir dois pontos de conexão (por exemplo, uma entrada única e uma saída única) para direcionar o fluxo de uma estrutura para outra, ou pode incluir mais de dois pontos de conexão (por exemplo, uma entrada única e saídas múltiplas) para direcionar o fluxo seletivamente entre mais de duas estruturas. Por exemplo, a FIG. 6 mostra um módulo de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, que possui dois pontos de conexão ou ligações, e as FIGS. 7 e 8 mostram módulos de controle de fluxo que possuem mais de dois pontos de conexão ou ligações.

[074] A FIG. 6 mostra o módulo de controle de fluxo (802), que inclui uma entrada única (808) e uma saída única (810), onde os instrumentos do processo (válvula do estrangulador, medições, etc.) conforme anteriormente descrito são identificados como (806). A entrada (808) e a saída (810) podem ser providas cada como um orifício único (como mostrado), ou como uma configuração de orifício duplo com a entrada única e a saída única contidas em um único conector. O módulo de controle de fluxo (802) pode ter tipos de conexões iguais ou diferentes em cada uma da entrada (808) e saída (810) localizadas em qualquer ângulo, posição e elevação para seu equipamento correspondente. Por exemplo, uma conexão pode ser uma abraçadeira, pinça, flange de mergulhador ou outro tipo de conexão.

[075] Os módulos de controle de fluxo que acomodam diversas ligações ou conexões aos dispositivos de equipamentos submarinos adicionais através de uma pluralidade de hubs de saída (também conhecido como saídas), como o exemplo do módulo de controle de fluxo (902) ilustrado na FIG. 7, podem ser vantajosos. Como ilustrado, o módulo de controle de fluxo (902) pode incluir uma entrada (912) e pelo menos duas saídas, ou seja, as saídas (914) e (916). Em outras realizações, o módulo de controle de fluxo (902) pode incluir três saídas, como mostrado na Fig. 8, e discutido mais abaixo. Em outras realizações, o módulo de controle de fluxo (902), pode incluir quatro, cinco ou seis saídas, ou mais, conforme necessário.

[076] Em relação à FIG. 7, o módulo de controle de fluxo (902) é uma unidade que possui diversos pontos de ligação ou conexões (ou seja, conexões de ligação (918)) acoplados às saídas (914), (916) do módulo de controle de fluxo (902). Além disso, o módulo de controle de fluxo (902) é um aparato que pode ser instalado em outra unidade ou estrutura base (930). De forma adequada, em uma ou mais realizações, a estrutura base (930) pode ser qualquer tipo de equipamento submarino, inclusive um coletor, árvore submarina, base de elevação, PLEMs, PLETs ou árvores em linha. A estrutura base (930) pode incluir ainda qualquer equipamento de encaixe em poço, como uma base de fluido ou cabeça de tubulação, equipamento de tubulação, equipamento de distribuição hidráulica ou similar. O módulo de controle de fluxo (902) pode ser usado para qualquer tipo de serviço, inclusive produção e/ou injeção para qualquer tipo de fluido.

[077] De acordo com as realizações da presente revelação, o módulo de controle de fluxo (902) inclui pelo menos uma linha do fluxo principal (por exemplo, linha principal (920)) e duas linhas dos fluxos de ramo adicionais (por exemplo, primeira linha lateral (922) e segunda linha lateral (924)). A linha principal (920), como mostrado na Fig. 7, pode estar em comunicação fluida com um ou mais instrumentos ou dispositivos (906). Os instrumentos ou dispositivos (906) podem incluir dispositivos de controle de fluxo como estranguladores. Além disso, os instrumentos ou dispositivos (906) podem incluir os instrumentos como medidores de fluxo, sensores de pressão/temperatura, monitores de erosão/vibração, pontos de injeção, pontos de amostragem, sistemas de segurança, equipamento de processamento/bombeamento ou similar.

[078] Em uma ou mais realizações, a primeira linha lateral (922) e/ou a segunda linha lateral (924) podem incluir hubs de ligação ou conectores (918) e dispositivos de isolamento específico, como válvulas ou outro equipamento dependendo do sistema e configuração de campo. A FIG. 7 mostra instrumentos ou dispositivos (908) e (910), que podem ser instrumentos ou dispositivos adequados para o sistema específico dentro do qual o módulo de controle de fluxo (902) está localizado. Em uma ou mais realizações, a primeira linha lateral (922) e/ou segunda linha lateral (924) podem estar localizadas em qualquer ângulo, posição ou elevação em relação à linha principal (920). Além disso, cada uma das linhas (ou seja, linha principal (920), primeira linha lateral (922) e segunda linha lateral (924)) podem ter tamanhos de orifício iguais ou diferentes entre si.

[079] O módulo de controle de fluxo (902) pode ser conectado por uma conexão de ligação, por exemplo, conexão de ligação (918) à estrutura base submarina (930). As conexões de ligação (918) como mostrado na Fig. 7 podem ser providas em cada saída (912), (914) e (916) do módulo de controle de fluxo (902). Em outras realizações, a conexão de ligação (918) pode ser provida apenas em uma ou duas das saídas em vez de todas as saídas (912), (914) e (916) no módulo de controle de fluxo (902). Nesta realização, a saída pode ser usada para expansão futura, como diversos poços em ligação em cascata juntos. O módulo de controle de fluxo pode incluir um tampão em branco sobre a saída não usada, que é removido para permitir instalação de uma segundo jumper para conectar o novo poço após ser concluído.

[080] As conexões de ligação (918) podem ser configuradas como qualquer tipo de conexão de ligação horizontal ou vertical, como conhecido na técnica. Além disso, a conexão em ligação (918) pode ser atingida usando qualquer sistema de ligação adequado para aplicação específica ao qual o módulo de controle de fluxo (902) é configurado. Além disso, a conexão de ligação (918) pode ser de tipos de conexões iguais ou diferentes em cada uma das linhas nos pontos de saída (por exemplo, (914) e (916)). As conexões de ligação (918) podem estar localizadas em qualquer ângulo, posição e elevação para se conectar ao seu equipamento correspondente. Em uma ou mais realizações, a conexão de ligação (918) pode incluir quaisquer entre um conector abraçadeira, conector pinça, conector de flange ou qualquer tipo de conector.

[081] Em uma ou mais realizações, a estrutura base (930) pode ser diretamente conectada ao módulo de controle de fluxo (902) por meio de um conector ou pode ser conectado usando uma linha de escoamento, como, sem limitação, um jumper, spool ou umbilical. Além disso, em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106), como descrito nas FIGS. 1 a 5 pode ser conectado à estrutura base (930). Além disso, em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106) (por exemplo, como mostrado na Figs. 1 a 5) pode ser configurado para incluir pelo menos duas ou mais saídas, como as saídas (914) e (916), como mostrado na Fig. 7.

[082] A conexão de ligação (918) pode ser usada para conectar qualquer tipo de spool de linha de escoamento, umbilical ou jumper usando quaisquer ferramentas de ligação conhecidas na técnica. O presente depositante desenvolveu uma série de sistemas de ligação horizontal que são destinados a instalar e conectar hidraulicamente e eletricamente umbilicais ou jumper entre os módulos submarinos e estruturas. Diversas configurações de jumpers e umbilicais podem ser usadas em conjunto com o módulo de controle de fluxo (902) para se adaptar a uma variedade de aplicações. O presente depositante desenvolveu ainda diversos sistemas de ligação vertical que também podem ser utilizados para prover conexões verticais paro jumpers e umbilicais. Estes sistemas podem incluir conectores que podem ser feitos de conectores hidráulicos ou não hidráulicos.

[083] Em uma realização, o módulo de controle de fluxo (902) pode ser conectado a um coletor ou tipo similar de equipamento submarino. Neste caso, em uma ou mais realizações, a linha principal (920) pode incluir instrumentos ou dispositivos (906) que são úteis para uma linha de cabeçote coletor. Além disso, as linhas laterais (922) e (924) podem incluir instrumentos ou dispositivos (908) e (910) que são úteis para uma linha coletora lateral. Em uma ou mais realizações, a linha principal (920) está em comunicação fluida com a linha lateral (922) e a linha lateral (924). Os diversos instrumentos ou dispositivos (906) localizados na linha principal (920) e instrumentos ou dispositivos (908) e (910) localizados nas linhas laterais (922), (924) podem controlar o fluxo de fluido. De forma adequada, o fluido pode ser configurado para fluir da linha principal (920) para a linha lateral (922) e linha lateral (924) ou vice-versa. Em outras realizações, o fluido pode ser configurado para fluir para apenas a linha lateral (922) ou apenas a linha lateral (924) dependendo do tipo de instrumentos e dispositivos de controle de fluxo localizados em cada linha (por exemplo, linha principal ou linha lateral) do módulo de controle de fluxo (902). Por exemplo, em uma ou mais realizações, um estrangulador pode ser incluído como um dispositivo na linha principal (920) e linhas laterais (922) e (924) a fim de controlar o fluxo de fluido e/ou direcionar o fluido para uma exportação comum ou saída. De acordo com as realizações da presente revelação, as linhas (por exemplo, uma linha principal e uma ou mais linhas laterais) através de um módulo de controle de fluxo podem ter tamanhos de orifício iguais ou diferentes um em relação ao outro.

[084] Em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (902) pode ser usado para facilitar operações de intervenção. Um tipo de operação de intervenção de poço que o módulo de controle de fluxo (902) pode ser usado para é redução de escala. A redução de escala se refere a um ou mais processos usados para dissolver ou remover escala indesejada edificada dentro de uma tubulação de produção em um poço submarino a fim de aumentar a taxa de recuperação de óleo. Isto pode ser realizado ao injetar produtos químicos no poço usando uma mangueira de injeção de produto químico.

[085] Outro tipo de operação de intervenção que o módulo de controle de fluxo (902) pode ser usado é conhecido como “limpeza de tubos”. A limpeza de tubos se refere ao processo de uso de dispositivos conhecidos como “pigs” para realizar diversas operações de manutenção em uma tubulação. A limpeza de tubos pode ser realizada sem interromper o fluxo de fluido na tubulação. As operações de limpeza de tubos podem incluir, entre outros, limpeza e inspeção da tubulação usando um dispositivo que pode ser lançado em uma tubulação e recebido na armadilha localizada na outra extremidade. De forma adequada, em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (902) pode ser usado para realizações operações de intervenção que incluem, sem limitação, redução de escala, limpeza de tubulação e circulação de óleo quente.

[086] De acordo com as realizações da presente revelação, o módulo de controle de fluxo (902) pode ser útil para simplificar um layout de campo, minimizando diversas unidades submarinas instaladas, bem como tornando as unidades instaladas mais flexíveis e eficazes para uso atual e futuro. Um desenvolvimento de poço único geralmente exige algum tipo de conexão ao equipamento independente adicional (por exemplo, coletores, PLET, PLEM ou similar) e é desejável por prover opções para quaisquer conexões de ligação futuras para possibilitar a expansão de campo em um momento posterior. As linhas de escoamento intermediárias, como jumpers, que podem ser usadas para de conectar de um único poço a tal equipamento precisarão de pontos de ligação e pontos de acesso, o que o módulo de controle de fluxo (902) pode prover.

[087] De forma adequada, em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (902) pode ser conectado a outra estrutura submarina e quaisquer fluidos que precisem ser injetados ou produzidos a partir da estrutura submarina pode ser direcionado para dentro ou fora de uma ou mais saídas (por exemplo, (914) e (916)) do módulo de controle de fluxo (902). Portanto, o módulo de controle de fluxo (902) pode prover diversos benefícios e vantagens devido aos seus recursos únicos. Em outro aspecto, o módulo de controle de fluxo (902) pode permitir “ligação em cascata” à outra estrutura, como uma árvore submarina dentro de um campo. A ligação em cascata mencionada aqui pode descrever o processo de conexão de diversas peças de equipamento ou estruturas juntas, normalmente em série. De forma adequada, o módulo de controle de fluxo (902) pode prover conexões de ligação para uso atual e futuro para outra estrutura, como uma árvore submarina ou coletor, para intervenção de poço/linha do fluxo ou circulação de fluidos.

[088] Além do exposto acima, mais de um módulo de controle de fluxo pode ser conectado entre si como parte de um layout de campo. A FIG. 8 mostra uma disposição por meio da qual mais de um módulo de controle de fluxo pode ser conectado entre s. a FIG. 8 ilustra o módulo de controle de fluxo (902) conectado ao módulo de controle de fluxo (1002). Em outras realizações, inúmeros módulos de controle de fluxo podem ser conectados entre si, conforme necessário para se adaptar a uma aplicação específica.

[089] Em uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (902) e o módulo de controle de fluxo (1002) incluem pelo menos um único hub de entrada e um hub de saída, embora como observado anteriormente, mais hubs de saída podem ser incluídos. Em particular, o módulo de controle de fluxo (902) inclui hub de entrada único (912) e hubs de saída (914), (916), como mostrado na Fig. 7. Além disso, a FIG. 8 ilustra que o módulo de controle de fluxo (902) inclui um terceiro hub de saída, ou seja, hub de saída (918). Além disso, o módulo de controle de fluxo (1002) pode incluir hub de entrada único (1020) e hubs de saída (1032), (1034) e (1036).

[090] Em conformidade com uma ou mais realizações, o módulo de controle de fluxo (106), como mostrado na Figs. 1 a 5, pode ser utilizado por módulos de controle de fluxo (902) e (1002), como mostrado na Figs. 7 e 8. Nestes casos, o módulo de controle de fluxo (106) pode ser configurado para incluir o número específico de saídas (por exemplo, dois ou três ou mais) para se adaptar à aplicação específica e exigências de instalação para cada módulo de controle de fluxo. Ter um módulo de controle de fluxo de peso mais leve (106) pode contribuir para reduzir os custos de instalação para um desenvolvimento multipoços de campo (1114).

[091] Os módulos de controle de fluxo, como os módulos de controle de fluxo (902) e (1002), podem oferecer diversos benefícios sobre os sistemas convencionais. Os módulos de controle de fluxo (902) e (1002) proveem pontos de ligação futuros para auxiliar ou ligar a um coletor ou estrutura similar sem planejamento para tais ligações antes ou durante o desenvolvimento de campo inicial. Ter os pontos de ligação futuros sobre os módulos de controle de fluxo (902) e (102) podem permitir que as ligações sejam adicionadas ao sistema em um momento posterior sem consideração de design inicial, e é uma forma mais econômica para outras estruturas submarinas.

[092] Além disso, como mencionado acima, os módulos de controle de fluxo, de acordo com a presente revelação, podem ser mais leves em comparação aos sistemas convencionais, que podem possibilitar um conjunto de árvores leve que reduz os custos do sistema arbóreo e também aumenta as faixas de vasos que podem instalar o sistema arbóreo, reduzindo assim a confiança em determinados tipos de equipamento de instalação de árvore submarina. Os módulos de controle de fluxo da presente revelação podem ser relativamente mais leves, por exemplo, ao ter um número reduzido de voltas na trajetória de vazão através do módulo de controle de fluxo.

[093] Por exemplo, de acordo com as realizações da presente revelação, um módulo de controle de fluxo pode incluir um hub de entrada acoplado a uma primeira passagem de fluxo que possui um primeiro orifício de fluxo, uma segunda passagem de fluxo que possui um segundo orifício de fluxo, a segunda passagem de fluxo acoplada a uma extremidade distal da primeira passagem de fluxo, e um hub de saída acoplado a uma extremidade distal da segunda passagem de fluxo, onde o hub de saída volta-se em uma direção diferente da do hub de entrada. Nestas realizações, uma trajetória de vazão do módulo de controle de fluxo pode se estender do hub de entrada ao hub de saída, onde a trajetória de vazão inclui a primeira passagem de fluxo e a segunda passagem de fluxo, e onde a trajetória de vazão pode ter três ou menos voltas na direção entre as orientações vertical e horizontal. Por exemplo, como mostrado na Fig. 4, uma trajetória de vazão de um módulo de controle de fluxo pode incluir uma passagem de fluxo que se estende de uma entrada (112) e uma direção horizontal, uma primeira volta em direção a uma orientação vertical, onde a passagem de fluxo (124) se estende verticalmente, e uma segunda volta em direção a uma orientação horizontal, onde a passagem de fluxo (136) se estende horizontalmente para uma saída (119).

[094] Como mostrado na Fig. 7, algumas realizações podem incluir um módulo de controle de fluxo que possui uma volta e direção a um conector de ligação, onde uma passagem de fluxo se estende em uma direção vertical pode ter uma volta em direção a uma ou mais passagens de fluxo que se estendem horizontalmente. Embora mais de uma passagem de fluxo possa se estender horizontalmente a partir do conector de ligação, o conector de ligação pode ser considerado como formação de uma única volta em direção de uma orientação vertical para uma orientação horizontal. Por exemplo, como mostrado na Fig. 7, a linha principal (920) pode se estender em uma orientação vertical, e uma única volta em direção do luxo vertical para horizontal pode ocorrer em um conector que conecta a linha principal (920) à primeira linha lateral (922) e segunda linha lateral (924), onde a primeira e segunda linha laterais (922), (924), cada uma estende-se em orientações horizontais.

[095] Em algumas realizações, um medidor de vazão pode ser posicionado ao longo de uma passagem de fluxo de um módulo de controle de fluxo para fluxo descendente (onde o fluido pode fluir de uma posição elevada para uma posição reduzida), que pode permitir um número reduzido de voltas na trajetória de vazão e um número reduzido de componentes no conjunto do módulo de controle de fluxo (reduzindo assim o peso e o custo do conjunto do módulo de controle de fluxo), e que pode melhorar a garantia geral de fluxo (por exemplo, ao prover menos queda de pressão e taxas de erosão). Os módulos de controle de fluxo da presente revelação podem incluir medidores de vazão multifase, medidores de vazão de gás úmido, medidores de vazão de fase única ou podem incluir medição virtual.

[096] De acordo com as realizações da presente revelação, uma trajetória de vazão através de um módulo de controle de fluxo pode incluir duas alterações de direção. Por exemplo, como mostrado na Fig. 3, uma trajetória de vazão (indicada pelas setas (101)) pode ser formada através de passagens em um módulo de controle de fluxo (106), onde a trajetória de vazão inclui duas alterações em direção, mudando de uma direção horizontal para uma direção vertical e de uma direção vertical para uma direção horizontal. Quando o módulo de controle de fluxo (106) é conectado a uma árvore (104), a trajetória de vazão formada através da árvore e conectada ao conjunto do módulo de controle de fluxo possui três alterações de direção, onde a trajetória de vazão pode se estender verticalmente através do orifício de fluxo vertical da árvore (103), mudança de direção para se estender horizontalmente através da conexão entre a árvore (104) e o módulo de controle de fluxo (106), alteração de direção para se estender verticalmente através da passagem de fluxo (124) no módulo de controle de fluxo (106), e então alteração de direção no bloco do estrangulador (108) para se estender horizontalmente através da passagem de fluxo (136) no módulo de controle de fluxo (106) para a saída (119). De acordo com as realizações da presente revelação, um a trajetória de vazão formada através de uma árvore e conectada ao conjunto do módulo de controle de fluxo pode incluir três alterações de direção anguladas perpendicularmente entre si (por exemplo, como mostrado na Fig. 3), ou as alterações na direção podem estar em um ângulo não perpendicular entre si.

[097] Além disso, uma trajetória de vazão pode se estender ao longo de um único plano através de uma árvore e/ou módulo de controle de fluxo. Por exemplo, como mostrado na Fig. 3, uma trajetória de vazão se estende ao longo de um único plano através da árvore (104). Em algumas realizações, uma trajetória de vazão pode se estender ao longo de um único plano através de uma árvore e conectada ao conjunto do módulo de controle de fluxo. Em algumas realizações, uma trajetória de vazão pode se estender ao longo de dois planos de intersecção através de uma árvore e conectada ao conjunto do módulo de controle de fluxo. Por exemplo, como mostrado na Fig. 3, uma trajetória de vazão pode se estender ao longo de um primeiro plano que intersecta o orifício de fluxo vertical (103) e o conector (110) da árvore (104) e conectada ao conjunto do módulo de controle de fluxo (106), e a trajetória de vazão pode alterar as direções para se estender ao longo de um segundo plano que intersecta a passagem vertical (124) e a saída (119) do módulo de controle de fluxo (106).

[098] Uma trajetória de vazão pode ser configurada através de um conjunto de árvores (que inclui uma árvore e um módulo de controle de fluxo conectado), de modo que as alças de fluxo na trajetória de vazão através da árvore e/ou módulo de controle de fluxo possam ser eliminadas, onde as alças de fluxo podem incluir vias que direcionam o fluxo em direções opostas. Por exemplo, uma trajetória de vazão pode se estender de uma posição elevada ao longo de um orifício de fluxo vertical principal formado através de uma árvore a uma saída voltada para fora e um módulo de controle de fluxo conectado em uma posição inferior, onde um estrangulador e um ou mais instrumentos (por exemplo, um medidor de vazão) pode ser posicionado ao longo da trajetória de vazão. A saída do módulo de controle de fluxo pode estar voltada para fora da árvore conectada, de modo que o fluxo através da saída do módulo de controle de fluxo seja direcionado para longe da árvore conectada. Por exemplo, caso descreva a direção da trajetória de vazão mostrada na FIG. 3 ao longo do sistema de coordenada x-y-z, a trajetória de vazão pode se estender em uma direção z ao longo do orifício de fluxo vertical (103) da árvore (104), alterar direções para se estender em uma direção x através da entrada do módulo de controle de fluxo (106), alterar direções para se estender em uma direção z oposta da trajetória de vazão através do orifício de fluxo vertical (103), e alterar as direções para se estender em uma direção y através da saída (119) do módulo de controle de fluxo (106). Nesta realização, a trajetória de vazão não se estende em direções opostas através do módulo de controle de fluxo (106) e, assim, uma alça de fluxo não é formada dentro do módulo de controle de fluxo (106) (embora a trajetória de vazão se estenda em direções z opostas entre a árvore (104) e o módulo de controle de fluxo (106)). Em algumas realizações, uma trajetória de vazão pode estar “em linha” com um orifício de fluxo vertical principal formado através de uma árvore, de modo que as alterações na direção possam ocorrer ao longo de um único plano (por exemplo, ao longo de um plano que intersecta uma primeira e segunda direção em um sistema de coordenada tridirecional).

[099] Um comprimento reduzido de trajetória de vazão através dos módulos de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, pode ser provido ao limitar o número de alterações na direção da trajetória de vazão (por exemplo, provendo uma ou duas alterações na direção da trajetória de vazão através de um módulo de controle de fluxo) e/ou ao prover uma trajetória de vazão “em linha” (onde uma trajetória de vazão em linha se estenda ao longo de um único plano) através de um módulo de controle de fluxo. O comprimento reduzido da trajetória de vazão dos módulos de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, pode permitir módulos de controle de fluxo mais leves e mais compactos.

[0100] Os módulos de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, podem ser conectados às árvores que possuem uma configuração adaptada ao comprimento reduzido de trajetória de vazão através dos conjuntos de árvore/módulo de controle de fluxo aqui reveladas. Por exemplo, uma árvore pode ter um hub de conexão posicionado a uma elevação que corresponde a uma localização de entrada em um módulo de controle de fluxo, de acordo com as realizações da presente revelação, quando o módulo de controle de fluxo é montado adjacente à árvore. Um módulo de controle de fluxo tendo uma entrada vertical pode ser usado com uma árvore tendo um hub de conexão vertical, e um módulo de controle de fluxo tendo uma entrada horizontal, pode ser usado com uma árvore tendo um hub horizontal. De acordo com as realizações da presente revelação, as árvores e módulos de controle de fluxo podem ser intercambiáveis com as configurações de hub corretamente correspondentes.

[0101] De acordo com as realizações da presente revelação, uma árvore pode ter uma configuração compacta que inclui um número reduzido de componentes e/ou um comprimento reduzido de trajetória de vazão. As árvores que possuem configurações compactas da presente revelação podem ser mais leves em comparação às árvores convencionalmente configuradas, e podem pesar, por exemplo, de aproximadamente 130.000 lbs a aproximadamente 150.000 lbs. As FIGS. 9 a 11 mostram vistas laterais e uma vista superior, respectivamente, de um exemplo de uma árvore (200) com uma configuração compacta. A árvore (200) possui um módulo de controle de fluxo (210), de acordo com as realizações da presente revelação, conectado diretamente a esta. Uma válvula de interrupção de produção (220), que pode ser tradicionalmente usada em uma árvore, pode ser disposta em um jumper (225) conectada ao módulo de controle de fluxo (210). A árvore conectada e o conjunto do módulo de controle de fluxo possuem uma configuração compacta que possui uma altura (202), uma profundidade (204) e uma largura (206). A altura (202) pode ser inferior a 17 pés, inferior a 16 pés ou inferior a 15 pés, por exemplo, variando entre 14 e 16 pés. A profundidade (204) pode ser aproximadamente 18,5 pés ou menos, por exemplo, variando entre 16 e 18 pés. A largura (206) pode ser aproximadamente 15 pés ou menos, por exemplo, variando entre 13 e 15 pés.

[0102] As configurações compactas de árvore podem ser dispostas em torno e adequadas para uso com um conjunto principal compacta correspondente, que inclui um bloco de válvula central e cabeça de tubulação, onde um conjunto principal compacto pode reduzir ainda o peso geral do conjunto de árvores. De acordo com as realizações da presente revelação, um conjunto principal compacto pode ser provido ao dispor as válvulas e linhas do fluxo que se estende do bloco de válvula central em uma configuração relativamente mais em linha, conforme aqui descrito. Por exemplo, os blocos de válvula central, de acordo com as realizações da presente revelação, podem ter uma configuração compacta que inclui anel dedicado e linhas de produção do fluxo que se estendem em direções relativamente em linha e opostas do orifício de fluxo central do bloco de válvula.

[0103] As FIGS. 12 e 13 mostram uma vista esquemática interna e uma vista lateral, respectivamente, de um conjunto principal compacta (300), de acordo com as realizações da presente revelação. O conjunto principal compacto (300) inclui um orifício de produção (302) e um orifício de anel (304) que se estendem através de um único bloco de válvula (301) à cabeça da tubulação. O orifício de produção (302) pode compreender uma válvula de compressa de produção ou de segurança (314) e uma válvula mestre de produção (313), com a válvula de segurança (314) posicionada mais próxima ao topo do conjunto (300) e a válvula mestre (313) posicionada mais próxima à cabeça da tubulação quando instalada. Um ramo de ala de produção (330) pode se estender do orifício de produção (302) entre as válvulas (313) e (314) e compreender uma válvula de ala de produção (332) (mostrada na FIG. 14).

[0104] O orifício de anel (304) pode compreender um ou mais segmentos de orifício em comunicação fluida seletiva através de uma ou mais válvulas. Como representado, o orifício do anel (304) compreende uma válvula de segurança de anel ou de compressa (310) e uma válvula mestre de anel (320). O orifício de anel (304) pode compreender ainda um ramo de ala (322) que se estende de um segmento (324) do orifício de anel (304) entre as válvulas (310) e (320) para uma válvula de ala de anel (340). Como representado, a válvula de ala de anel (340) é posicionada em um orifício (326) que segue perpendicular ao orifício do anel (304). Em determinadas realizações, um bloco secundário (328) pode ser fixado à árvore para estabelecer uma trajetória de vazão entre o segmento (324) e a válvula de ala (340) que forma, em parte, o ramo da ala (322).

[0105] O conjunto (300) compreende ainda uma trajetória de vazão transversal (316) entre o orifício de anel (304) e o orifício de produção (302). Como representado, a trajetória de vazão transversal (316) está em comunicação fluida em uma extremidade com a válvula de ala de anel (340) e na outra extremidade com o ramo de ala de produção (330). Em determinadas realizações, a trajetória de vazão transversal pode compreender pelo menos um segmento posicionado dentro de um bloco transversal removível e intercambiável (350). O bloco transversal (350) pode compreender, por exemplo, uma válvula de intersecção (342) que permite que a trajetória de vazão transversal (316) seja aberta e fechada seletivamente, conforme necessário. Em determinadas realizações, a válvula de intersecção (342) pode ser excluída, com a válvula de ala de anel (330) controlando a função cruzada.

[0106] Na realização mostrada, os acionadores associados a diversas válvulas do conjunto (300) são posicionados em diferentes laterais do conjunto, que funciona para reduzir a largura geral do conjunto em comparação aos conjuntos nas quais todos ou mais válvula/acionadores são posicionados em uma lateral. Como representado, a válvula de compressa de produção (314), a válvula mestre de produção (313), a válvula de ala de anel (340) e a válvula de intersecção (342) são posicionadas em uma primeira lateral da árvore, enquanto a válvula de compressa de anel (310), válvula mestre de anel (320) e a válvula de ala de produção (332) podem se estender de uma segunda lateral do conjunto (300) oposta a primeira lateral. Em algumas realizações, u árvore submarina pode incluir uma pluralidade de acionadores associados a uma pluralidade de válvulas na árvore submarina, onde pelo menos um entre a pluralidade de acionadores é disposta em uma primeira lateral da árvore submarina e pelo menos outra entre a pluralidade de acionadores é disposta em uma lateral oposta da árvore submarina. Deve ser reconhecido que a disposição particular das válvulas/acionadores não é limitada à realização mostrada.

[0107] Em referência agora à FIG. 14, a FIG. 14 mostra uma vista transversal de um conjunto de árvores tendo uma árvore compacta (500) montada em um conjunto principal compacta (300), como descrito acima, e um módulo de controle de fluxo (530) fixado à árvore (500). O conjunto principal compacto (300) está em uma configuração em linha com a árvore (500). Ao descrever a configuração em linha da árvore compacta e o conjunto principal em um sistema de coordenada tridirecional, a altura (502) se estende ao longo de uma direção z do sistema de coordenada, a profundidade (504) se estende ao longo de uma direção x do sistema de coordenada, e a largura se estende ao longo de uma direção y do sistema de coordenada. As linhas do fluxo de anel e produção (520) podem se estender em direções opostas ao longo da direção x a partir do conjunto principal (300). Uma entre as linhas do fluxo de anel e de produção (520) inclui uma linha do fluxo de produção que possui uma válvula de ala de produção (322) e se estende a uma conexão (524) para um módulo de controle de fluxo (530).

[0108] Na realização mostrada na FIG. 14, uma conexão vertical (524) é provida entre a árvore (500) e o módulo de controle de fluxo (530) (em contraste à conexão horizontal provida entre uma árvore e o módulo de controle de fluxo descritos nas FIGS. 1 a 5). De acordo com algumas realizações, uma árvore configurada para conexão vertical, como mostrado na Fig. 14, pode ser modificada para trabalhar com um conector horizontal de um módulo de controle de fluxo (como mostrado na Figs. 1-5), por exemplo, ao prover um adaptador para conectar-se a uma conexão vertical em uma extremidade e uma conexão horizontal em uma extremidade oposta. De forma adequada, as árvores, módulos de controle de fluxo e tipos de conector de módulo da presente revelação podem ser intercambiáveis, de modo que diferentes configurações de árvore da presente revelação possam ser usadas em combinação com diferentes configurações de módulo de controle de fluxo da presente revelação.

[0109] As FIGS. 15 e 16 mostram vistas adicionais do módulo de controle de fluxo compacto (530) mostrado na FIG. 14. O módulo de controle de fluxo (530) inclui uma estrutura (532), que geralmente contém os componentes e tubulação do módulo de controle de fluxo (530). Um hub de conexão (534) em uma entrada ao módulo de controle de fluxo (530) pode se conectar a uma linha do fluxo de um conjunto de árvores adjacente. Uma passagem de fluxo vertical se estende do hub de conexão (534) a um estrangulador (536), e uma passagem de fluxo horizontal se estende do estrangulador (536) a uma saída (538) do módulo de controle de fluxo. Na realização mostrada, uma válvula de interrupção pode ser provida em um jumper fixado, em vez de dentro do módulo de controle de fluxo.

[0110] Em contraste à configuração em linha das linhas do fluxo de anel e produção do conjunto principal (300) mostradas nas FIGS. 12 e 13, aos conjuntos principais convencionais podem ter linhas do fluxo de anel e produção que se estendem em uma configuração lado a lado. Por exemplo, um conjunto principal convencional pode incluir um orifício principal que se estende à cabeça da tubulação e uma pluralidade de linhas do fluxo que se estende para fora deste. As linhas do fluxo de um conjunto principal convencional podem incluir linhas do fluxo de produção e anel que se estendem na mesma direção em uma configuração lado a lado. Os blocos de válvula de extensão que se estendem para fora de um bloco de válvula principal proveem área adicional que permitem às linhas do fluxo de anel e produção se estenderem na mesma direção na configuração lado a lado do conjunto principal convencional. Os blocos de válvula de extensão podem ser fixados ao bloco de válvula principal, por exemplo, usando parafusos e/ou soldas. As linhas do fluxo de anel e produção de um conjunto principal convencional pode incluir uma linha do fluxo de anel que possui uma válvula de segurança de anel, uma linha do fluxo de anel tendo uma válvula de ala de anel, um linha do fluxo de anel tendo uma válvula mestre de anel, uma linha do fluxo de produção tendo uma válvula mestre de produção, uma linha do fluxo de produção tendo uma válvula de segurança de produção, uma linha do fluxo de produção tendo uma válvula de ala de produção, e uma linha transversal tendo uma válvula de intersecção.

[0111] O conjunto principal compacto (300) mostrada nas FIGS. 12 e 13 pode ter uma configuração mais compacta que um conjunto principal convencional, como descrito acima, ao dispor orifícios de anel e produção em linha com um orifício de fluxo central e principal do conjunto principal compacta que se estendem em direções opostas, enquanto um conjunto principal convencional pode ter linhas do fluxo dispostas fora dos blocos de extensão de um bloco de válvula principal para estender na mesma direção.

[0112] Um conjunto de árvores compacta, em conformidade com a presente revelação, pode ser configurada para continuar uma configuração em linha com a linha do fluxo de anel e produção de um conjunto principal compacta, por exemplo, ao estender as linhas do fluxo na configuração em linha. Por exemplo, em referência novamente à FIG. 11, uma configuração de árvore compacta inclui uma pluralidade de linhas de fluxo de anel e produção que se estendem em direções opostas para prover uma configuração em linha de linha do fluxo.

[0113] Uma configuração compacta de um módulo de controle de fluxo pode ser provida por remoção de condutos adicionais e soldas fechadas do módulo de controle de fluxo. Por exemplo, a FIG. 19 mostra um exemplo de um módulo de controle de fluxo compacto (700), de acordo com as realizações da presente revelação. O módulo de controle de fluxo compacto (700) inclui uma trajetória de vazão primária que se estende através de componentes diretamente fixados juntos entre a entrada (702) e a saída (704) do módulo de controle de fluxo (700), sem o uso de condutos de conexão adicionais e soldas de fechamento. Uma pluralidade de conexões aparafusadas pode ser usada para montar a trajetória de vazão entre um bloco de válvula principal de uma árvore e uma saída do conjunto de árvores (que pode ser fixada a um jumper, por exemplo). Por exemplo, como mostrado na Fig. 17, uma pluralidade de parafusos (706) é usada para conectar a porção de trajetória de vazão de entrada do módulo de controle de fluxo a uma porção de trajetória de vazão vertical do módulo de controle de fluxo (700). Em contraste, um módulo de controle de fluxo convencional pode incluir uma pluralidade de condutos conectados através de soldas de fechamento expostas a uma trajetória de vazão primária entre as conexões de entrada e saída. Por exemplo, um módulo de controle de fluxo convencional pode prover uma pluralidade de junções soldadas entre o bloco de válvula principal de uma árvore e um jumper conectada ao conjunto de árvores.

[0114] De acordo com algumas realizações da presente revelação, uma válvula de desativação de produção pode ser movida de um conjunto de árvores e disposta ao longo de um jumper conectada a um módulo de controle de fluxo. Por exemplo, a FIG. 18 mostra uma trajetória de vazão (10) através de um módulo de controle de fluxo (11) e jumper conectada (13) tendo uma válvula de desativação de produção (12) disposta ao longo da trajetória de vazão no jumper (13). Ao mover a válvula de desativação de produção para o jumper, as alças de fluido na trajetória de vazão de um conjunto de árvores podem ser reduzidas ou eliminadas. Além disso, ao mover a válvula de desativação de produção para o jumper, a árvore e/ou módulo de controle de fluxo pode ser recuperado sem evacuação do jumper de hidrocarbonetos.

[0115] As conexões entre um módulo de controle de fluxo e um jumper podem ser orientadas horizontal ou verticalmente. Por exemplo, a FIG. 19 mostra uma árvore parcial e conjunto do módulo de controle de fluxo (40) tendo uma conexão horizontal de jumper entre o módulo de controle de fluxo (41) e um jumper (42). Ao dispor a árvore e o módulo de controle de fluxo em uma configuração compacta em linha, como descrito aqui, a saída do módulo de controle de fluxo (41) pode ser orientada em uma direção horizontal voltada para fora do módulo de controle de fluxo e uma posição elevada da base do conjunto de árvores. Além disso, a realização mostrada na FIG. 19 possui uma válvula de desativação de produção (43) disposta no jumper (42). Em algumas realizações, um conjunto de árvores pode incluir uma conexão vertical de jumper entre o módulo de controle de fluxo e um jumper.

[0116] De acordo com as realizações da presente revelação, um sistema de conexão hidráulica pode ser usado ao conectar um jumper a uma saída de um módulo de controle de fluxo. O sistema de conexão hidráulica pode incluir uma ferramenta de atração onde uma extremidade da ferramenta de atração pode ser fixada a um hub de conexão do módulo de controle de fluxo, e uma extremidade oposta da ferramenta de atração pode ser fixada a uma porção de fixação do jumper. Quando as extremidades da ferramenta de atração são fixadas no hub de conexão do módulo de controle de fluxo e no jumper, a ferramenta de atração pode ser ativada hidraulicamente para puxar as extremidades uma em direção à outra, puxando assim o hub de conexão e o jumper um em direção ao outro.

[0117] A FIG. 20 mostra um exemplo de um sistema de conexão hidráulica (50), de acordo com as realizações da presente revelação. O sistema de conexão hidráulica inclui um hub de conexão (51) em uma saída (52) de um módulo de controle de fluxo (não mostrado), uma porção de fixação de um jumper (53) e uma ferramenta de atração (54). Uma primeira extremidade (55) da ferramenta de atração (54) pode ser fixada ao hub de conexão (51) e uma segunda extremidade (56) da ferramenta de atração (54) pode ser fixada à porção de fixação do jumper (53). Assim que a primeira e a segunda extremidade (55), (56) são fixadas em seus respectivos componentes, a ferramenta de atração (54) pode ser puxada hidraulicamente junto ao hub de conexão (51) e o jumper (53).

[0118] As FIGS. 21 e 22 mostram vistas transversais de uma saída de um módulo de controle de fluxo que é conectado a uma porção de fixação de um jumper. Particularmente, uma saída (61) de um módulo de controle de fluxo (60) pode ser alinhada a uma extremidade de fixação de um jumper (62). Um elemento de vedação (63) pode ser disposto entre a saída (61) e a extremidade de fixação do jumper (62). A extremidade de fixação do jumper (62) pode incluir uma pluralidade de pinças (64) que se estendem para fora da extremidade de fixação do jumper (62) em torno da circunferência da extremidade de fixação. Quando a extremidade de fixação do jumper (62) é puxada em direção à saída (61), de modo que as pinças (64) entrem em contado com a saída (61), as pinças (64) podem ser forçadas para fora em torno do perímetro externo da saída (61) e sobre um rebordo (65) formado em torno do perímetro externo da saída (61). Quando as cabeças das pinças (64) se movem sobre o rebordo (65) formado em torno do perímetro externo da saída (61), o rebordo (65) pode impedir as pinças de se retraírem, conectando assim a extremidade de fixação do jumper (62) à saída (61). As FIG. 22 mostram a saída conectada (61) e a extremidade de fixação do jumper (62) ao elemento de vedação (63) retido entre.

[0119] De acordo com as realizações da presente revelação, um método para uso de um módulo de controle de fluxo pode incluir a conexão de um hub de entrada do módulo de controle de fluxo a uma passagem de fluxo de uma árvore submarina, conectando um hub de saída do módulo de controle de fluxo a uma linha de escoamento direcionada para fora da árvore submarina, direcionando o fluido da passagem de fluxo da árvore submarina através do hub de entrada do módulo de controle de fluxo, direcionando o fluido através de pelo menos uma passagem de fluxo localizada no módulo de controle de fluxo para o hub de saída, e direcionado o fluido do hub de saída à linha de escoamento conectada. A conexão de um hub de saída do módulo de controle de fluxo a uma linha de escoamento direcionada para longe da árvore submarina pode incluir a fixação de uma primeira extremidade de uma ferramenta de atração ao hub de saída, fixando uma segunda extremidade da ferramenta de atração a uma extremidade de fixação da linha de escoamento, e puxando o hub de saída e a extremidade de fixação uma em direção à outra usando a ferramenta de atração. Em algumas realizações, uma conexão realizada entre uma passagem de fluxo de uma árvore submarina ou equipamento submarino e um hub de entrada de um módulo de controle de fluxo pode ser horizontal ou vertical.

[0120] Em algumas realizações, pelo menos uma passagem de fluxo em um primeiro módulo de controle de fluxo inclui uma linha principal e pelo menos uma linha lateral, onde uma linha principal de um segundo módulo de controle de fluxo pode ser conectada a pelo menos uma linha lateral de um primeiro módulo de controle de fluxo, e onde o fluido pode ser circulado do primeiro módulo de controle de fluxo através da linha principal do segundo módulo de controle de fluxo.

[0121] Os sistemas, de acordo com as realizações da presente revelação, podem incluir um primeiro módulo de controle de fluxo conectado direta ou indiretamente ao primeiro dispositivo equipamento (por exemplo, uma árvore submarina ou outra unidade de equipamento submarino), onde um fluido pode fluir do primeiro dispositivo equipamento, através do primeiro módulo de controle de fluxo conectado, e para fora de uma saída no primeiro módulo de controle de fluxo. Em algumas realizações, um sistema submarino pode incluir um primeiro módulo de controle de fluxo que inclui uma entrada e pelo menos uma saída, uma linha principal que está em comunicação fluida com a entrada, uma primeira linha lateral acoplada à linha principal e a uma primeira saída da pelo menos uma saída, um primeiro dispositivo equipamento conectado à entrada, e um segundo dispositivo equipamento conectado à primeira saída.

[0122] Em algumas realizações, o primeiro módulo de controle de fluxo pode ter ainda uma segunda linha lateral acoplada à linha principal e a uma segunda saída da pelo menos uma saída e um conector de ligação acoplado à entrada do primeiro módulo de controle de fluxo, em que o primeiro dispositivo equipamento é acoplado ao conector de ligação. O primeiro dispositivo equipamento pode ser, por exemplo, um coletor, uma árvore submarina ou uma estrutura submarina.

[0123] Em algumas realizações, o segundo dispositivo equipamento pode ser um segundo módulo de controle de fluxo que possui uma segunda entrada conectada à primeira saída, de modo que o segundo módulo de controle de fluxo seja acoplado em série ao primeiro módulo de controle de fluxo. Em algumas realizações, o segundo dispositivo equipamento pode ser um jumper.

[0124] Em algumas realizações, um primeiro dispositivo equipamento conectado a uma entrada do módulo de controle de fluxo pode ser uma árvore submarina que possui uma estrutura da árvore e umas linhas de anel e de produção que se estendem em uma configuração em linha a partir de um conjunto principal, em que a pluralidade de linhas de anel e produção se estendem em direções opostas entre si em torno do conjunto principal. O conjunto principal pode incluir um orifício de fluxo principal que se estende através de um bloco de válvula única para uma cabeça de tubulação, o bloco de válvula sendo uma peça integralmente formada, onde as linhas de anel e produção podem se estender a partir do bloco de válvula. O primeiro módulo de controle de fluxo pode ser fixado a uma lateral externa da estrutura da árvore. Um segundo dispositivo equipamento pode ser uma linha de escoamento do jumper direcionada para longe da árvore submarina.

[0125] Ao prover uma saída de um conjunto de árvores através de uma porção do módulo de controle de fluxo do conjunto de árvores, o comprimento de uma trajetória de vazão através do conjunto de árvores pode ser reduzido, permitindo assim que o peso do conjunto de árvores seja reduzido.

[0126] Apesar de a presente revelação ter sido descrita em relação a um número limitado de realizações, os técnicos no assunto, que possuem os benefícios desta, reconhecerão que outras realizações podem ser concebidas, as quais não se desviam do escopo da revelação, como aqui descrito. De forma adequada, o escopo da revelação deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

Claims

1. CONJUNTO, caracterizado por compreender: um módulo de controle de fluxo (106, 1002, 530, 700, 41) que compreende: um hub de entrada (112, 912, 1020) acoplado a uma primeira passagem de fluxo (124) que possui um primeiro orifício de fluxo (126); um medidor de vazão (144) associado ao primeiro orifício de fluxo e posicionado para fluxo de vazão descendente; um estrangulador (109) disposto em uma segunda passagem de fluxo (136) que possui um segundo orifício de fluxo (135), a segunda passagem de fluxo acoplada a uma extremidade distal da primeira passagem de fluxo; e um hub de saída (119, 914, 916) acoplado a uma extremidade distal da segunda passagem de fluxo (136), o hub de saída (119, 914, 916) voltado para uma direção diferente da do hub de entrada (112, 912, 1020).

2. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um primeiro conector (110) acoplado diretamente ao hub de entrada (112, 912, 1020) e a uma saída da ala de produção (114) de uma árvore submarina (114, 500) ou a um spool que está conectada à saída da ala de produção (114) da árvore submarina (114, 500), o primeiro conector (110) tendo uma orientação horizontal.

3. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda um primeiro conector (110) acoplado diretamente ao hub de entrada (112, 912, 1020) e a uma saída (119, 914, 916) de uma árvore submarina (114, 500) ou a uma spool que está conectada à saída da árvore submarina, o primeiro conector tendo uma orientação vertical.

4. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo hub de entrada (112, 912, 1020) compreender um de, um conector pinça, um conector braçadeira ou um conector flange.

5. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo módulo de controle de fluxo (106, 209, 1002, 530, 700, 11, 41) compreender uma trajetória de vazão (101) que se estende do hub de entrada (112, 912, 1020) ao hub de saída (119, 914, 916), a trajetória de vazão compreendendo: a primeira passagem de fluxo (124); a segunda passagem de fluxo (136); e três ou menos voltas na direção da trajetória de vazão entre as direções vertical e horizontal.

6. CONJUNTO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: um jumper (13, 42, 225) conectado ao hub de saída (119, 914, 916) por uma conexão com uma orientação horizontal; e uma válvula de desativação de produção (12, 43, 220) disposta sobre o jumper.

7. MÉTODO PARA USO DE UM MÓDULO DE CONTROLE DE FLUXO, caracterizado por compreender: conectar de um hub de entrada (112, 912, 1020) do módulo de controle de fluxo (106, 209, 1002, 530, 700, 11, 41) a uma passagem de fluxo de uma árvore submarina (104, 500); conectar de um hub de saída (119, 914, 916) do módulo de controle de fluxo a uma linha de escoamento direcionada para longe da árvore submarina; direcionar do fluido da passagem de fluxo da árvore submarina através do hub de entrada (112, 912, 1020) do módulo de controle de fluxo; direcionar do fluido através de uma primeira passagem de fluxo (124), que possui um medidor de vazão (144) associado, localizada no módulo de controle de fluxo ao hub de saída; direcionar o fluido da primeira passagem de fluxo através de um estrangulador (109) em uma segunda passagem de fluxo (136) acoplado a uma extremidade distal da primeira passagem de fluxo; direcionar o fluido da segunda passagem de fluxo para o hub de saída (119, 914, 916); e direcionar o fluido do hub de saída para a linha de escoamento conectada.

8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por pelo menos uma passagem de fluxo no módulo de controle de fluxo compreender uma linha principal (920) e pelo menos uma linha lateral (922, 924), o método compreendendo ainda: conectar a uma linha principal (920) de um segundo módulo de controle de fluxo (106, 209, 1002, 530, 700, 11, 41) à pelo menos uma linha lateral (922,924) do módulo de controle de fluxo; e escoar o fluido a partir do módulo de controle de fluxo através da linha principal do segundo módulo de controle de fluxo.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por uma conexão entre a passagem de fluxo da árvore submarina (104, 500) ou equipamento submarino e o hub de entrada (112, 912, 1020) ser horizontal ou vertical.

10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela conexão de um hub de saída (119, 914, 916) do módulo de controle de fluxo (106, 209, 1002, 530, 700, 11, 41) a uma linha de escoamento direcionar para longe da árvore submarina compreender: fixar uma primeira extremidade de uma ferramenta de atração (54) ao hub de saída (119, 914, 916); fixar uma segunda extremidade da ferramenta de atração (54) a uma extremidade de fixação da linha de escoamento (62); e arrastar do hub de saída e da extremidade de fixação um em direção ao outro usando a ferramenta de atração.

11. SISTEMA caracterizado por compreender: o conjunto conforme definido na reivindicação 1; um primeiro equipamento conectado ao hub de entrada (112, 912, 1020), em que o primeiro equipamento é uma árvore submarina composta: uma estrutura de árvore (105); e uma pluralidade de anel e linhas de produção que se estende em uma configuração em linha a partir de um conjunto principal (300), em que a pluralidade de anel e linhas de produção se estende em direções opostas entre si em torno do conjunto principal; e um segundo equipamento conectado ao hub de saída (119, 914, 916).

12. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo conjunto principal compreender um orifício de fluxo principal que se estende através de um bloco da válvula (301) para uma cabeça da tubulação, o bloco da válvula sendo uma peça integralmente formada, e o anel e linhas de produção estendendo-se a partir do bloco da válvula.

13. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela árvore submarina compreender ainda um bloco de intersecção (350) que compreende uma válvula de intersecção (342), a válvula de intersecção configurada para abrir e fechar seletivamente uma trajetória de vazão de intersecção (316) entre orifício de anel (304) e um orifício de produção (302), em que os orifícios do anel (304) e de produção (302) se estendem ao longo do comprimento do conjunto principal (300).

14. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela árvore submarina compreender ainda uma válvula da asa do anel (340) configurada para abrir e fechar seletivamente uma trajetória de vazão de intersecção (316) entre um orifício do anel (304) e um orifício de produção (302), em que os orifícios do anel (304) e da produção (302) se estendem ao longo do comprimento do conjunto principal (300).

15. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela árvore submarina compreender uma pluralidade acionadores associada a uma pluralidade de válvulas (314, 313, 340, 342, 310, 320, 332) na árvore submarina, pelo menos um entre a pluralidade de acionadores dispostos em uma primeira lateral da árvore submarina e pelo menos outro entre a pluralidade de acionadores dispostos em uma lateral oposta da árvore submarina.