BR112019003277B1 - Aparelho de drenagem para uma tubulação submarina - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um aparelho de drenagem (200) para uso em uma tubulação submarina a fim de remover líquido de um fluxo de múltiplas fases na tubulação submarina. O aparelho de drenagem compreende um primeiro canal (20) para transportar um fluxo de múltiplas fases que compreende fases líquidas e gasosas; e meio de extração de líquido (11, 12, 14, 18) para extrair a fase líquida do fluxo de múltiplas fases no primeiro canal (20). O diâmetro interno do primeiro canal (20) é substancialmente igual a um diâmetro interno de um tubo submarino disposto para transportar o fluxo de múltiplas fases na tubulação submarina, de modo que um rotor de tubos que se desloca ao longo do tubo submarino possa passar através do primeiro canal (20). A presente invenção também fornece uma tubulação submarina que compreende um tubo submarino para transportar um fluxo de múltiplas fases debaixo d?água; e pelo menos um dreno. O pelo menos um dreno está disposto na metade do caminho ao longo de um gradiente no tubo submarino a fim de reduzir retenção de líquido.

Description

CAMPO

[0001] A presente invenção se refere a um aparelho de drenagem e uma tubulação submarina. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um aparelho de drenagem para uso na tubulação submarina.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Ao transportar gás de produção (que pode ser posteriormente processado em Gás Natural Liquefeito (LNG)) ao longo de uma tubulação submarina, água e outros componentes líquidos ou misturas precipitam para fora do fluxo de múltiplas fases devido à perda de pressão e calor. Isso resulta em uma redução em pressão que aciona o sistema devido ao efeito gravitacional na condensação de água, o que significa, em geral, que o gás de produção não pode fluir naturalmente mais que cerca de 80 a 140 km de uma cabeça de poço. Além disso, o efeito, conhecido como "desemulsificante", aumenta a contrapressão no poço e reduz p platô de produção, em que seria muito maior se os líquidos não estivessem no sistema (em outras palavras, um sistema de "gás seco").

[0003] Para solucionar esse problema, tanto aumento quanto redução do orifício do tubo transportador principal dentro da tubulação foram tentados. No entanto, foi constatado que aumentar o orifício para tornar o desemulsificante pior devido a um aumento em perdas de pressão gravitacional. Reduzir o orifício foi constatado como aumento de perda de pressão devido ao atrito.

[0004] Portanto, é necessário remover tanto líquido do fluxo de múltiplas fases quanto possível, tão cedo quanto possível. Com essa finalidade, o mesmo é conhecido por incorporar um único separador na cabeça de poço. No entanto, o mesmo ainda não produz um pseudossistema de gás seco. Ademais, é conhecido por usar drenagens submarinas (ou, "Drenos de Ponto Baixo" (LPDs)), posicionadas na parte mais inferior de um gradiente, para remover líquido que flui de volta para baixo do tubo na tubulação que precipitou para fora devido às variações de temperatura e pressão. No entanto, os projetos particulares desses LPDs, e sua localização, é mostrada como não tendo um efeito maior sobre eficácia de sistema, como indicado comparando-se as plotagens representadas por diamantes e quadrados na Figura 17. Ademais, projetos presentes de LPDs não permitem operações de limpeza de tubo contínuas, com efeito negativo subsequente sobre a integridade do sistema. Minimizar o efeito de perdas de pressão gravitacional possibilita tubulações tenham tubos com diâmetros de orifício maior, que, por sua vez, reduz a queda de pressão por distância de unidade. Reduzir a queda de pressão também aumenta o platô de produção e permite que mais recursos sejam extraídos do solo. Os aspectos da presente invenção buscam abordar uma ou mais das desvantagens mencionadas anteriormente inerentes em tubulações submarinas de técnica anterior, enquanto ainda permite operações de limpeza de tubo contínuas.

SUMÁRIO

[0005] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecido um aparelho de drenagem para uso em uma tubulação submarina para remover líquido de um fluxo de múltiplas fases na tubulação submarina, sendo que o aparelho de drenagem compreende:

[0006] um primeiro canal para transportar um fluxo de múltiplas fases que compreende fases líquidas e gasosas; e

[0007] extração de líquido significa extrair a fase líquida do fluxo de múltiplas fases no primeiro canal,

[0008] em que o diâmetro interno do primeiro canal é substancialmente o mesmo como um diâmetro interno de um tubo submarino disposto para transportar o fluxo de múltiplas fases na tubulação submarina, de modo que um rotor de tubos que se desloca ao longo do tubo submarino pode passar através do primeiro canal.

[0009] Vantajosamente, o primeiro aspecto fornece um meio para transportar distâncias maiores de gás removendo-se líquido de um tubo submarino em uma tubulação submarina em qualquer ponto escolhido ao longo do comprimento do tubo submarino. Ao ter capacidade de ser posicionado em qualquer lugar ao longo do tubo submarino, em vez de na cabeça de poço, mais líquido pode ser removido do sistema. O aparelho de drenagem pode ser posicionado em qualquer lugar ao longo do tubo submarino em virtude de ser configurado para permitir operações de limpeza de tubos para continuar ininterrupto entre uma cabeça de poço e um terminal na terra.

[0010] Os meios de extração de líquido podem ser configurados de modo a não permitir o fluxo de múltiplas fases para desviar do rotor de tubos conforme o rotor de tubos passa através do primeiro canal, de modo que um diferencial de pressão possa ser mantido através do rotor de tubos. Em algumas modalidades, os meios de extração de líquido compreendem pelo menos uma abertura formada em uma parede do primeiro canal para permitir que o líquido seja extraído através da pelo menos uma abertura, e uma distância entre o ponto mais a jusante da pelo menos uma abertura e o ponto mais a montante da pelo menos uma abertura é menor que 1,5 vezes o diâmetro interno do primeiro canal. Por exemplo, em algumas modalidades, a distância entre o ponto mais a jusante da pelo menos uma abertura e o ponto mais a montante da pelo menos uma abertura é menor que 0,8 vezes o diâmetro interno do primeiro canal.

[0011] O aparelho de drenagem pode ser instalado em uma tubulação submarina, e o aparelho de drenagem pode ser disposto em parte do caminho ao longo de um gradiente no tubo submarino para reduzir retenção de líquido.

[0012] Os meios de extração de líquido podem ser um agarrador de lama pesada ou um separador.

[0013] Os meios de extração de líquido podem compreender uma entrada para receber líquido do primeiro canal, e uma câmara em comunicação fluida com a entrada.

[0014] Os meios de extração de líquido podem ser desviados do eixo geométrico longitudinal do primeiro canal.

[0015] O aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente pelo menos uma válvula disposta para bloquear a entrada em um primeiro modo de operação e o primeiro canal em um segundo modo de operação.

[0016] O aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente:

[0017] um segundo canal configurado para desviar do primeiro canal,

[0018] em que os meios de extração de líquido estão dispostos no segundo canal.

[0019] A entrada pode ser formada em uma parede do primeiro canal.

[0020] Os meios de extração de líquido podem compreender uma saída em comunicação fluida com a câmara para remover líquido do aparelho de drenagem.

[0021] O aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente:

[0022] primeira e segunda entradas formadas em uma parede do primeiro canal ao longo do

[0023] eixo geométrico longitudinal do primeiro canal;

[0024] um defletor disposto para dividir a câmara em primeira e segunda câmaras, em que a primeira entrada é disposta na primeira câmara e a segunda entrada é disposta na segunda câmara; e

[0025] um conduto disposto fora da câmara e conectado à primeira e à segunda câmaras para conectar de modo fluido a primeira câmara à segunda câmara,

[0026] em que a saída é disposta em comunicação fluida com o conduto. O aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente:

[0027] pelo menos uma válvula disposta no conduto para controlar um fluxo através do conduto.

[0028] Os meios de extração de líquido podem compreender um reservatório em comunicação fluida com uma abertura formada no fundo da câmara. A abertura pode ter um diâmetro substancialmente igual ao diâmetro da câmara. A abertura pode se estender através da largura completa da câmara. O reservatório pode compreender uma saída de excesso de fluxo formada através de uma superfície lateral do reservatório para transportar gás para a câmara.

[0029] A saída pode ser formada através do fundo da câmara. A saída pode se estender para a câmara e pode ser formada através de uma superfície superior da câmara. A saída pode ser formada através do fundo do reservatório. A saída pode se estender para o reservatório e pode ser formada através de uma superfície superior da câmara.

[0030] A saída pode estar em comunicação fluida com um terceiro canal. O terceiro canal pode ser um conduto interno de uma linha umbilical submarina ou um segundo tubo submarino.

[0031] O aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente pelo menos uma bomba acoplada à saída e configurada para receber líquido da saída e bombear o líquido para a superfície.

[0032] A câmara ou o reservatório podem compreender adicionalmente um mecanismo de controle configurado para ativar a pelo menos uma bomba quando um nível de líquido na câmara ou no reservatório excede um limiar.

[0033] Os meios de extração de líquido podem compreender: uma primeira câmara de extração de líquido que compreende pelo menos uma primeira entrada para receber líquido do primeiro canal; uma segunda câmara de extração de líquido que compreende pelo menos uma segunda entrada para receber líquido do primeiro canal, em que o primeiro canal é disposto para passar através da primeira câmara de extração de líquido antes da segunda câmara de extração de líquido; um primeiro tanque de armazenamento disposto para receber líquido da primeira câmara de extração de líquido; e um segundo tanque de armazenamento disposto para receber líquido da segunda câmara de extração de líquido. Adicionalmente, o aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente um primeiro conduto de gás que conecta o primeiro tanque de armazenamento ao primeiro canal para permitir fluxo de gás entre o primeiro tanque de armazenamento e o primeiro canal, e/ou um segundo conduto de gás que conecta o segundo tanque de armazenamento ao primeiro canal para permitir fluxo de gás entre o segundo tanque de armazenamento e o primeiro canal. Em algumas modalidades, o primeiro conduto de gás e o segundo conduto de gás são conectados ao primeiro canal após a segunda câmara de extração de líquido. Em outras modalidades, o primeiro conduto de gás é conectado ao primeiro canal antes da segunda câmara de extração de líquido, e o segundo conduto de gás é conectado ao primeiro canal após a segunda câmara de extração de líquido. Além disso, em algumas modalidades, o primeiro canal é configurado de modo que quando o aparelho de drenagem é instalado na tubulação submarina, a primeira e a segunda câmaras de extração de líquido sejam elevadas acima de um nível do tubo submarino ou na extremidade do primeiro canal, de modo que o primeiro e o segundo tanques de armazenamento possam estar localizados em ou acima do nível do tubo submarino e abaixo de um nível no qual a primeira e a segunda câmaras de extração de líquido estão localizadas. O primeiro canal pode ser soldado diretamente no tubo submarino.

[0034] O aparelho de drenagem pode compreender adicionalmente pelo menos uma porta injeção para injetar um inibidor de hidrato no primeiro canal. A porta de injeção pode se estender através de uma superfície externa do primeiro canal, em que o primeiro canal se projeta a parti do lado seco da câmara. A porta de injeção pode compreender pelo menos uma válvula para controlar a taxa de fluxo de inibidor de hidrato no primeiro canal. A pelo menos uma porta injeção pode ser disposta para receber inibidor de hidrato de um quarto canal. O quarto canal pode ser um conduto interno de uma linha umbilical submarina ou um terceiro tubo submarino.

[0035] O inibidor de hidrato pode ser pelo menos um dentre Etilenoglicol [MEG], Metanol ou um produto químico de inibição de hidrato de dose baixa.

[0036] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecida uma tubulação submarina que compreende:

[0037] um tubo submarino para transportar um fluxo de múltiplas fases submarino; e

[0038] pelo menos um dreno, em que o pelo menos um dreno é disposto em parte do caminho ao longo de um gradiente no tubo submarino para reduzir retenção de líquido.

[0039] Vantajosamente, o segundo aspecto permite que o gás seja transportado para distâncias maiores reduzindo-se perdas de pressão através do efeito gravitacional de líquido no fluxo de múltiplas fases, uma vez que foi mostrado que posicionar um dreno ao longo de um gradiente em vez de no fundo do gradiente extrai mais líquido do tubo submarino.

[0040] O pelo menos um dreno pode ser disposto em um ponto ao longo do gradiente no qual a retenção de líquido na tubulação submarina faria, de outro modo, com que desemulsificação ocorresse. Ou seja, a posição do pelo menos um dreno pode ser determinada de acordo com a retenção de líquido em relação ao gradiente que ocasiona um regime desemulsificante.

[0041] O pelo menos um dreno pode ser disposto cerca de 15% do caminho ao longo do comprimento do gradiente quando medido do ponto mais baixo do gradiente.

[0042] O pelo menos um dreno pode compreender o aparelho de drenagem de acordo com o primeiro aspecto, em que as extremidades do primeiro canal podem ser acopladas de modo fluido em linha com o tubo submarino. As extremidades do primeiro canal podem ser soldadas ao tubo submarino.

[0043] A tubulação submarina pode compreender uma pluralidade de aparelhos de dreno, em que uma entrada de cada bomba é disposta para receber líquido de uma bomba de outro aparelho de drenagem.

[0044] A tubulação submarina pode compreender adicionalmente uma linha umbilical submarina que tem pelo menos um conduto interno acoplado a uma saída do dreno e configurada para receber líquido da saída e transportar o mesmo para a superfície ou um terminal offshore, e/ou pelo menos um conduto interno acoplado a uma porta de injeção do dreno e configurada para distribuir inibidor de hidrato da superfície ou um terminal offshore para a porta de injeção. O inibidor de hidrato é pelo menos um dentre Etilenoglicol [MEG], Metanol ou um produto químico de inibição de hidrato de dose baixa.

[0045] Todos os recursos descritos no presente documento (incluindo quaisquer reivindicações, resumo e desenhos anexos) e/ou todas as etapas de qualquer método ou processo revelados desse modo podem ser combinados com qualquer um dentre os aspectos acima em qualquer combinação, exceto combinações em que pelo menos alguns de tais recursos e/ou etapas são mutuamente exclusivos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0046] As modalidades da presente invenção serão descritas agora a título de exemplo somente em referência aos desenhos anexos, nos quais:

[0047] A Figura 1 mostra um dreno submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção; as Figuras 2a, 2b e 2c mostram um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0048] As Figuras 3a e 3b mostram um aparelho de drenagem submarino de acordo com outra modalidade da presente invenção;

[0049] A Figura 4 mostra um aparelho de drenagem submarino de acordo com outra modalidade da presente invenção;

[0050] A Figura 5 mostra um aparelho de drenagem submarino de acordo com outra modalidade da presente invenção;

[0051] A Figura 6 mostra um aparelho de drenagem submarino de acordo com outra modalidade da presente invenção;

[0052] A Figura 7 mostra uma tubulação submarina que tem um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0053] A Figura 8 mostra um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0054] A Figura 9 mostra um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0055] A Figura 10 mostra um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0056] As Figuras 11a e 11b mostram um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0057] A Figura 12 mostra uma tubulação submarina que tem um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0058] A Figura 13 mostra uma tubulação submarina que tem um aparelho de drenagem submarino de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0059] A Figura 14 mostra uma tubulação submarina que tem um aparelho de drenagem de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0060] A Figura 15 mostra uma linha umbilical submarina;

[0061] A Figura 16 mostra um sistema de coleta que tem um aparelho de drenagem de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0062] A Figura 17 é um gráfico que mostra a eficácia aprimorada da tubulação na Figura 15 em tubulações de técnica anterior;

[0063] A Figura 18 é um gráfico que mostra o efeito de distância de uma cabeça de poço em taxa de redução de líquido;

[0064] A Figura 19 é um gráfico que mostra os regimes de fluxo que ocorrem dentro de um tubo submarino;

[0065] A Figura 20 ilustra um rotor de tubos que passa através de um aparelho de drenagem para remover líquido de um fluxo de múltiplas fases em uma tubulação submarina, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0066] A Figura 21 ilustra um aparelho de drenagem em vista em perspectiva, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0067] A Figura 22 ilustra uma vista em elevação lateral do aparelho de drenagem da Figura 21;

[0068] A Figura 23 ilustra uma vista em corte transversal do aparelho de drenagem da Figura 21;

[0069] A Figura 24 ilustra um aparelho de drenagem em vista em perspectiva, de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0070] A Figura 25 ilustra uma vista em elevação lateral do aparelho de drenagem da Figura 24; e

[0071] A Figura 26 ilustra uma vista em corte transversal do aparelho de drenagem da Figura 24.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0072] Conforme observado acima, um primeiro aspecto da presente invenção fornece um aparelho de drenagem para uso em uma tubulação submarina. Em geral, seria entendido que drenos, tubos e outros componentes projetados para o ambiente submarino precisam permanecer no lugar por muitos anos enquanto suportam condições desafiadoras. Por exemplo, equipamento para uso em um ambiente submarino seria resistente à corrosão, e teria capacidade de suportar altas pressões. A título de exemplificação, os aparelhos de dreno descritos no presente documento podem ser produzidos a partir de um material adequado para uso em ambientes submarinos, como polietileno de alta densidade (HDPE), aço de carbono ou ligas resistentes à corrosão. Além disso, como o fundo do mar é relativamente inacessível, a redundância de sistema é altamente desejável.

[0073] Outra consideração de projeto quando se trabalha no fundo do mar é a necessidade de realizar operações de limpeza de tubos sem ter capacidade para remover um rotor de tubos para desviar uma embarcação muito pequena para o rotor de tubos para passar. Um rotor de tubos poderia ser, por exemplo, um rotor de tubos de limpeza (limpeza de tubos operacional), ou um rotor de tubos de detecção de vazamento (limpeza de tubos de inspeção). Como mostrado na Figura 20, um rotor de tubos 800 compreende pelo menos duas vedações de acionamento 801, 802, comumente chamadas de carcaças, conectadas por um mandril 803. O comprimento do mandril é normalmente entre 0,8 e 1,5 vezes o diâmetro interno da tubulação submarina. O rotor de tubos 800 pode ser acionado através da tubulação submarina por meio de um diferencial de pressão através do rotor de tubos 800. O diferencial de pressão pode ser gerado pela pressão natural dos poços, por exemplo, como é o caso durante a limpeza de tubos operacional, ou pode ser gerado por meios alternativos, como uma bomba.

[0074] O comprimento do mandril 803 que é compatível com um determinado sistema de tubulação é influenciado por dois parâmetros: primeiro, o tamanho de qualquer tê com grade dentro do sistema; e, segundo, o raio mínimo de quaisquer inclinações dentro do sistema. O tamanho de qualquer tê com grade determina o comprimento mínimo do mandril 803, de modo que o mesmo não emperre em um tê com grade devido a fluidos/ gases terem capacidade de fluir ao redor do rotor de tubos 800. O raio de inclinação mínimo dentro de um sistema de tubulação determina o comprimento máximo do mandril 803, uma vez que o rotor de tubos precisará ter capacidade para passar ao redor das inclinações. Os sistemas de tubulação são comumente projetados para ter um raio de inclinação mínimo de 3 a 5 vezes o diâmetro da tubulação, a fim de acomodar operações de limpeza de tubos. Se o mandril 803 for muito longo, ou se o raio de inclinação mínimo for muito pequeno, o rotor de tubos 800 se tornará fisicamente emperrado nas inclinações com impactos significativos tanto para taxas de fluxo de produção quanto capacidade de inspeção futura do sistema de tubulação. Sabe-se que o mesmo une diversos rotores de tubo com um tirante, por exemplo, durante a limpeza de tubos de inspeção, mas ocasiona complicações adicionais e riscos de falha durante uma execução de tubos de limpeza.

[0075] Na terra, é possível posicionar estações de recebimento de rotor de tubos e estações de lançamento de rotor de tubos sempre que necessário para servir toda a rede de tubulação de coleta. Uma estação de lançamento de rotor de tubos também pode ser chamada de uma “lançadora de rotor de tubos”, e uma estação de recebimento de rotor de tubos também pode ser chamada de um “receptor de rotor de tubos”. No fundo do mar, no entanto, lançadoras e receptores de rotor de tubos são apenas fornecidos na cabeça de poço, pontos nodais maiores em sistemas de coleta, ou terminais de tubulações submarinas, devido ao alto custo e complexidade associados à inserção e remoção de rotores de tubo em um ambiente submarino.

[0076] Por todo este documento, o termo "tubo submarino" é usado para se referir ao tubo que transporta o fluxo de múltiplas fases. O tubo submarino também pode ser chamado de um "tubo transportador", visto que a função do tubo submarino é transportar gás de produção na direção contrária à cabeça de poço. O termo "tubulação submarina" é usado para se referir a um sistema que compreende pelo menos o tubo submarino e meios de extração de líquido como um dreno submarino. Os termos "sistema de coleta" e "rede de coleta" são usados para se referir a um sistema que compreende pelo menos uma tubulação submarina (em que uma tubulação submarina pode ramificar outra tubulação submarina), pelo menos uma cabeça de poço e pelo menos uma instalação de processamento.

[0077] Um dreno submarino é projetado para remover líquidos de um fluxo de múltiplas fases que é transportado em um tubo de uma tubulação submarina. O líquido na tubulação submarina reduzirá a pressão e, consequentemente, a distância que p gás no fluxo de múltiplas fases pode ser transportado. O fluxo de múltiplas fases, por exemplo, é gás de produção. O líquido no fluxo de múltiplas fases é principalmente água e hidrocarbonetos. Contaminantes, como depósitos sedimentares finos ou produtos químicos líquidos, também podem estar presentes no fluxo de múltiplas fases. O líquido naturalmente se separa do gás no fluxo de múltiplas fases devido a variações na pressão ocasionadas por meios de atrito e topografia do solo, e a alteração em temperaturas devido à delta entre o gás e a temperatura ambiente da água.

[0078] Um exemplo de um dreno submarino 100 de acordo com uma modalidade da presente invenção é mostrado na Figura 1. Como mostrado na Figura 1, o corpo do dreno submarino 100 constitui uma câmara 12 para receber fluxo de múltiplas fases de uma entrada 10. O líquido, que se deposita no fundo da câmara 12, é drenado de uma saída de líquido 14 acoplada de modo fluido ao fundo da câmara 12. A entrada 10, de preferência, se curva para baixo, como mostrado na Figura 1, de modo que o fluxo de múltiplas fases seja direcionado para o fundo da câmara 12. Essa disposição pode impedir o fluxo de múltiplas fases de simplesmente desviar da saída de líquido 14 em taxas de fluxo altas. Projetos adicionais para a saída de líquido 14 são descritos em referência às Figuras 3a e 3b a seguir. A câmara 12 também tem uma saída de gás 15 formada no lado oposto ao lado que tem a entrada 10. Também seria evidente para o indivíduo versado na técnica que a saída de gás 15 poderia ser formada em um lado da câmara 12 perpendicular ao lado que tem a entrada 10. Como o gás se eleva acima do líquido, posicionar a saída de gás 15 mais alta que o ponto mais baixo da câmara 15 reduz a probabilidade de o líquido continuar a fluir com o gás para fora do dreno 100.

[0079] A Figura 1 mostra um sistema idealizado, em que líquido misturado com gás entra através da entrada 10, e apenas o gás sai do dreno 100 através da saída de gás 15. Será evidente para o indivíduo versado na técnica que a substância que sai da saída de gás 15 é provável de permanecer um fluxo de múltiplas fases, em vez de ser gás puro e, então, drenos adicionais 100 serão necessários para remover líquido que posteriormente precipita para fora do fluxo de múltiplas fases. No entanto, para clareza, o lado do dreno 100 que tem a entrada 10 é chamado de o lado úmido e o lado que tem a saída de gás 15 é chamado de o lado seco. Menos líquido deixará o lado seco que a quantidade de líquido que entrou no lado úmido. O mesmo raciocínio se aplica às modalidades posteriormente descritas.

[0080] Em geral, a câmara 12 pode ter qualquer formato adequado. Por exemplo, a câmara 12 pode ser cuboide, como mostrado na Figura 1, ou pode ser cilíndrica como mostrado em Figuras posteriores.

[0081] Como a saída de gás 15 é curvada, e a saída de gás 15 é desafixada da entrada 10, seria impossível que um rotor de tubos passasse através do dreno submarino da Figura 1. É essencial que operações de limpeza de tubos sejam realizadas na maior parte das jurisdições. No entanto, não é possível remover um rotor de tubos e reinserir o mesmo em um tubo em um ambiente submarino sem um aumento substancial no número de estruturas submarinas e aumento geral em despesas capitais (CAPEX) e custos operacionais (OPEX). Portanto, a presente invenção também fornece um meio para um rotor de tubos desviar o dreno submarino 100 mostrado na Figura 1 ou qualquer outro projeto de dreno de líquido. Por todo este documento, meios de desvio combinados com um dreno constituem um aparelho de drenagem. Em algumas modalidades, descritas em referência às Figuras 2a a 6 posteriormente, esses meios de desvio são dispostos no eixo geométrico longitudinal do dreno. Em outras modalidades, descritas em referência às Figuras 8 a 11b posteriormente, esses meios de desvio são desviados do eixo geométrico longitudinal de dreno (ou, em outras palavras, dispostos fora do dreno).

[0082] Na modalidade mostrada na Figura 1, um tubo submarino atua como o separador para separar líquido do fluxo de múltiplas fases, enquanto o dreno 100 simplesmente extrai o líquido.

[0083] Em operação, a câmara 12 é configurada para ser livre de líquidos estacionários.

[0084] As Figuras 2a e 2b mostram um aparelho de drenagem submarino 200 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O aparelho de drenagem 200 inclui um canal 20 para transportar um fluxo de múltiplas fases que passa através do aparelho de drenagem 200. O aparelho de drenagem 200 compreende adicionalmente uma câmara 12 para receber líquido do canal 20, e uma saída de líquido 14 para receber líquido da câmara 12. O aparelho de drenagem 200 é projetado para ser uma estrutura autônoma que pode ser instalada em uma tubulação como uma única unidade.

[0085] Mais especificamente, a Figura 2a mostra uma vista através do eixo geométrico longitudinal do aparelho de drenagem 200. O canal 20 passa continuamente através de uma câmara cilíndrica 12. Em outras palavras, a câmara cilíndrica 12 tem um diâmetro maior que o diâmetro do canal 20. O canal 20 tem um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro de um tubo submarino para transportar um fluxo de múltiplas fases, ao qual o aparelho de drenagem 200 será acoplado. O aparelho de drenagem 200 é configurado para ser instalado em linha com um tubo submarino com um determinado diâmetro interno, conectando-se extremidades abertas do tubo submarino às extremidades abertas do canal 20. Adicionalmente, o canal 20 tem um diâmetro que é substancialmente o mesmo que o diâmetro interno do tubo submarino, de modo que um rotor de tubos possa se deslocar através do canal 20 e do tubo submarino. Como resultado, quando o aparelho de drenagem 200 é instalado em linha com o tubo submarino, um rotor de tubos que se desloca ao longo do tubo submarino pode passar através do aparelho de drenagem 200 por meio do canal 20 e continuar desimpedido (ou continuamente, ou ininterrupto) ao longo do tubo submarino.

[0086] O canal 20 tem um corte transversal circular dentro da câmara 12 de modo que o canal 20 forme um tubo que se desloca através da câmara 12. De modo alternativo, dentro da câmara 12, o canal 20 pode ter um corte transversal semicircular de modo que o topo da câmara 12 forme uma barreira entre o canal 20 e o mar. Em todas as modalidades, em que o canal 20 se estende fora da câmara 12, o canal 20 está na forma de um tubo de modo que o fluxo de múltiplas fases não esteja em comunicação fluida com o mar.

[0087] A câmara 12 pode ter um corte transversal retangular em vez do corte transversal circular mostrado na Figura 2a. A Figura 2a mostra adicionalmente um reservatório 16 que se estende do fundo da câmara 12. O reservatório 16 recebe líquido da câmara 12 através de uma abertura 18 na câmara 12. Em uma modalidade exemplificativa, a abertura 18 é formada no fundo da câmara 12. Em outras modalidades, a abertura 18 é formada na parede da câmara em um ponto mais baixo que aquele mais baixo de uma pluralidade de entradas 11 (ou mais baixo que a entrada 11 em que há apenas uma entrada 11), de modo que líquido estacionário não se forme no canal 20. A abertura 18 tem um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro da câmara 12. Nessa configuração, as paredes do reservatório 16 se acoplam à câmara 12 no ponto mais amplo da câmara 12. A câmara 12 e o reservatório 16 são integralmente formados, isto é, em uma peça. De modo alternativo, o reservatório 16 e a câmara 12 podem ser fabricados como componentes separados que são, então, soldados juntos. Vantajosamente, o reservatório 16 aprimora a eficácia de extração de líquido do aparelho de drenagem 200 uma vez que mais líquido tem capacidade de sair da câmara 12 e, consequentemente, do canal 20, por segundo.

[0088] Nas modalidades da presente invenção descritas no presente documento, o dreno é configurado para remover a fase líquida do fluxo de múltiplas fases de modo que o canal 20 seja disposto para ser livre de líquido estacionário. O reservatório 16 auxilia na drenagem do canal 20 de modo que o mesmo seja essencialmente seco durante a operação, mas não é essencial a menos que haja líquido em excesso que é transportado no fluxo de múltiplas fases. A ausência de líquido estacionário cria um ambiente menos corrosivo para o canal 20, que aprimora a confiabilidade do sistema. Há benefício adicionais, como quando realiza limpeza de tubos, uma lama pesada líquida não se forma na frente do rotor de tubos para permitir operações mais suaves. Além disso, ao ter uma quantidade excessiva de líquido na frente de um rotor de tubos, a produção pode ter que ser interrompida de modo prematuro devido a uma redução na pressão de sistema.

[0089] Uma saída de líquido 14 é formada em comunicação fluida com o fundo do reservatório 16. Em outras palavras, a saída de líquido 14 se comunica com o reservatório 16 através de uma abertura no fundo do reservatório 16. A saída de líquido 14 tem um diâmetro interno menor que aquele de reservatório 16. O reservatório 16 mostrado na Figura 2a tem uma superfície de fundo plano. De modo alternativo, a superfície de fundo do reservatório 16 pode se afunilar de modo que líquido seja afunilado na saída de líquido 14.

[0090] De modo alternativo, a saída de líquido 14 pode ser formada para passar através de uma parede lateral do reservatório 16, e disposta de modo que líquido possa ser drenado para fora do reservatório 16 sem inibir o fluxo de múltiplas fases no canal 20.

[0091] O reservatório 16 inclui um sensor de nível de líquido 22 sem sua superfície interna. O sensor de nível de líquido 22 é, por exemplo, um sensor óptico e emissor de luz. O emissor de luz transmite um feixe de luz através do reservatório 16, que é refletido na parede oposta do reservatório 16 e recebida no sensor óptico. A intensidade da luz refletida reduzirá quando um nível de líquido for maior que o nível do sensor de nível de líquido 22. Isso é apenas um exemplo de um sensor de nível de líquido 22, e o indivíduo versado na técnica observará que há muitas outras alternativas, como usar um flutuador.

[0092] O sensor de nível de líquido 22 é eletricamente acoplado a uma bomba, que é descrita posteriormente. Quando o nível de líquido no reservatório excede um nível de limiar, a bomba, em comunicação fluida com a saída 14, é ativada para remover líquido do aparelho de drenagem 200 mais rápido.

[0093] De modo alternativo ao projeto mostrado na Figura 2a, a saída de líquido 14 pode ser acoplada diretamente ao fundo da câmara 12 de modo que não haja reservatório 16 entre a saída de líquido 14 e a câmara 12. Isso é mostrado na Figura 2c. Nas modalidades em que a saída de líquido 14 é acoplada diretamente à câmara 12, o sensor de nível de líquido 22 é disposto na saída de líquido 14.

[0094] A Figura 2b mostra uma vista em perspectiva do aparelho de drenagem submarino 200 da Figura 2a. No presente documento, é evidente que na presente modalidade parte do canal 20 se projeta a partir de ambas as extremidades da câmara 12. Em outras modalidades, o canal 20 poderia ter o mesmo comprimento que a câmara 12 de modo que a tubulação submarina possa ser diretamente acoplada às aberturas nas paredes de extremidade da câmara 12. A câmara 12 é fechada em ambas as extremidades, exceto naquelas em que o canal 20 se projeta, de modo que líquido que entra na câmara 12 esteja contido dentro da câmara 12 até que extraído por meio da saída de líquido 14. O canal 20 pode ser soldado nas extremidades da câmara 12 ou pode ser unido à câmara 12 como uso de uma conexão mecânica adequada. De modo alternativo, a câmara 12 e o canal 20 podem ser integralmente formados.

[0095] O canal 20 inclui pelo menos uma entrada 11 em comunicação fluida com a câmara 12. A entrada 11 é dimensionada de modo que a mesma não afete a passagem de um rotor de tubos. Em outras palavras, o comprimento da entrada 11 é menor que o comprimento de um rotor de tubos. Quando há mais de uma entrada 11, as mesmas podem ser formadas ao longo do eixo geométrico longitudinal do canal 20, ou ao redor da circunferência do canal 20, ou ambos. As entradas 11 são tipicamente formadas em direção ao fundo do canal 20 de modo que líquido, mais pesado que o gás de produção, possa ser extraído. No entanto, como mostrado na Figura 19, diversos regimes de fluxo podem ocorrer dentro de um tubo submarino. A Figura 19 é para um tubo submarino em 0 grau de inclinação. Formação de lama pesada pode ocorrer, por exemplo, em uma velocidade de líquido superficial de entre cerca de 0,1 m/s e 5 m/s e uma velocidade de gás superficial de entre 1 m/s e 100 m/s. Mediante essas condições operacionais, gás e líquido não são uniformemente distribuídos por todo o tubo submarino, mas se deslocam como tampões grandes com a maior parte de líquidos ou maior parte de gases através do tubo submarino. Esses tampões grandes podem ser chamados de “lamas pesadas”. O fluxo anular é quando líquido se forma ao redor da parede interna de um tubo submarino, mas o gás de produção se desloca para baixo do centro do tubo. Portanto, é preferencial instalar entradas 11 em diversos pontos diferentes na superfície do canal 20.

[0096] As Figuras 3a e 3b mostram um aparelho de drenagem submarino 300 que tem uma disposição similar ao aparelho de drenagem submarino 200 descrito em referência às Figuras 2a e 2b. A descrição dos mesmos recursos não se repetirá.

[0097] O aparelho de drenagem submarino 300 inclui uma saída de líquido 14 que se estende do reservatório 16, e para fora da superfície externa superior da câmara 12. A saída de líquido 14 pode sair da câmara 12 através de uma porção de lado superior da câmara 12, ou através do topo da câmara 12.

[0098] O fundo da saída de líquido 14 é separado do fundo do reservatório 16 de modo que líquido possa ser extraído na saída de líquido 14. Isso é evidente a partir da Figura 3a. De modo alternativo, o fundo da saída de líquido 14 pode entrar em contato com o fundo do reservatório 16, mas há pelo menos uma abertura disposta em uma parede da saída de líquido 14 em uma porção inferior da saída de líquido 14 de modo que líquido possa ser extraído na saída de líquido 14 do reservatório 16.

[0099] Como mostrado na Figura 3a, a saída de líquido 14 passa tanto através da câmara 12 quanto do canal 20. A Figura 3a não é desenhada em escala, e seria evidente que o diâmetro da saída de líquido 14 é estreito em relação ao diâmetro do canal 20 e a saída de líquido 14 é desviada da região central do canal 20, de modo que a mesma não iniba operações de limpeza de tubos através do canal 20.

[0100] De modo alternativo, a saída de líquido 14 é um tubo curvado que passa ao redor da parte de fora do canal 20. Em outras palavras, a saída de líquido 14 é curvada para seguir o contorno da câmara 12 e/ou o contorno da parte de fora do canal 20, e não passa diretamente através do canal 20.

[0101] Também seria evidente que o projeto de saída de líquido 14 descrito em referência às Figuras 3a e 3b poderia ser implantado no dreno 100 mostrado na Figura 1, em que o diâmetro da saída de líquido 14 não precisa ser relativamente pequeno uma vez que rotores de tubo não passam através da câmara 12 do dreno 100 de qualquer forma.

[0102] Ter a saída de líquido 14 que se estende do topo da câmara 12 reduz a extensão na qual a estrutura deve ser projetada para acomodar o leito marinho em relação ao aparelho de drenagem 300. Penetrar profundamente no leito marinho é um processo difícil e dispendioso.

[0103] De modo similar ao descrito em referência à Figura 2c, a saída de líquido 14 pode se estender da câmara 12 ao invés de um reservatório 16.

[0104] A Figura 4 mostra uma vista em perspectiva de um aparelho de drenagem 400 de acordo com outra modalidade da presente invenção. Os recursos da Figura 4 que são comuns às Figuras 2a e 2b não serão descritos repetidamente.

[0105] O mesmo é conhecido por injetar inibidor de hidrato, tipicamente Etilenoglicol (MEG), em um fluxo de múltiplas fases para suprimir a formação de hidratos que poderiam, de outro modo, restringir fluxo ao longo da tubulação e ocasionar questões operacionais. O inibidor de hidrato é tipicamente injetado na tubulação próxima a ou na cabeça de poço. Portanto, como líquido é perdido da tubulação através de drenagens submarinas conhecidas, o inibidor de hidrato também é perdido do sistema. Consequentemente, quantidades maiores de inibidor de hidrato precisam ser injetadas que são de fato necessárias. A presente invenção soluciona esse problema injetando-se inibidor de hidrato no canal 20 que transporta o fluxo de múltiplas fases após o líquido que precipitou para fora do fluxo de múltiplas fases ter escapado através de cada saída de líquido 14. Em outras palavras, inibidor de hidrato é injetado no fluxo de múltiplas fases no lado seco do aparelho de drenagem 400 através de uma porta de injeção 24 (ou embarcação, ou duto) em comunicação fluida com o canal 20. Injetando-se inibidor de hidrato em intervalos regulares, a quantidade de inibidor de hidrato necessária é reduzida.

[0106] A porta de injeção 24 penetra no canal 20. A porta de injeção 24 pode ser um conduto flexível, ou um tubo rígido. A porta de injeção 24 é produzida a partir de qualquer material submarino adequado, como aço de carbono. A porta de injeção 24 é soldada ao canal 20 em uma posição que corresponde a uma abertura na superfície externa do canal 20.

[0107] Na outra extremidade da porta de injeção 24, a porta de injeção 24 é acoplada a uma linha de injeção de inibidor de hidrato 26. A linha de injeção de inibidor de hidrato 26 é um tubo submarino para transportar inibidor de hidrato para todos os aparelhos de dreno 400 dispostos ao longo da tubulação submarina.

[0108] Pelo menos uma válvula 25 é disposta na porta de injeção 24. A pelo menos uma válvula 25 controla a taxa de fluxo de inibidor de hidrato no fluxo de múltiplas fases. Dessa maneira, mais inibidor de hidrato pode ser injetado em um aparelho de drenagem 400 próximo à cabeça de poço, em que uma quantidade maior de líquido permanecerá no fluxo de múltiplas fases após o aparelho de drenagem 400, que um aparelho de drenagem 400 próximo à instalação de processamento na terra.

[0109] Em algumas modalidades, em vez de ser um tubo submarino dedicado, a linha de injeção de inibidor de hidrato 26 é pelo menos um conduto interno de uma linha umbilical submarina 46, como descrito em referência à Figura 15.

[0110] Embora a Figura 4 mostre um aparelho de drenagem 400 que tem os recursos do aparelho de drenagem 200 mostrado nas Figuras 2a e 2b, seria prontamente apreciado que o conceito da porta de injeção de inibidor de hidrato 24 pode ser aplicado ao dreno 100 da Figura 1, em que o inibidor de hidrato é injetado na saída de gás 15, no aparelho de drenagem 200 da Figura 2c, no aparelho de drenagem 300 das Figuras 3a e 3b, ou quaisquer aparelhos de dreno posteriormente descritos.

[0111] A Figura 5 mostra uma vista em perspectiva de um aparelho de drenagem submarino 500 de acordo com outra modalidade da presente invenção. O aparelho de drenagem submarino 500 da Figura 5 é substancialmente o mesmo que o aparelho de drenagem submarino 200 das Figuras 2a e 2b, e descrição de recursos idênticos não se repetirá.

[0112] Além do aparelho de drenagem submarino 200 anteriormente descrito, o aparelho de drenagem 500 da Figura 5 inclui uma saída de excesso de fluxo 28 que acopla de modo fluido o reservatório 16 ao lado seco da câmara 12. A saída de excesso de fluxo 28 penetra na câmara 12 e no canal 20 de modo que o gás de produção que vazou de modo inadvertido através da abertura 18 na câmara 12 possa ser novamente injetado no fluxo de múltiplas fases no canal 20. De modo alternativo à modalidade mostrada na Figura 5, a saída de excesso de fluxo 28 pode injetar novamente gás de produção no canal 20 fora da câmara 12 no lado seco do aparelho de drenagem 500.

[0113] Além dessas vantagens, a saída de excesso de fluxo 28 cria um fluxo de gás secundário e forças centrífugas para puxar os líquidos para o reservatório 16, aumentando, desse modo, eficácia.

[0114] A saída de excesso de fluxo 28 é disposta no lado do reservatório 16, de preferência, entre o sensor de nível de líquido 22 e a abertura 18.

[0115] Como gás de produção é mais leve que o líquido, a saída de líquido 14 será substancialmente bloqueada pelo líquido, de modo que o gás de produção que escapou para o reservatório 16 tenha mais probabilidade de entrar na saída de excesso de fluxo 28 que na saída de líquido 14.

[0116] Adicionalmente, qualquer líquido que evitou cair através da abertura 18 e entrou no lado seco do aparelho de drenagem 500 é capturado pela saída de excesso de fluxo 28, que transporta o líquido de volta para o reservatório 16.

[0117] A saída de excesso de fluxo 28 também pode ser disposta em um ângulo agudo em relação ao plano horizontal, para impedir a probabilidade de líquido subir de volta para o lado seco do aparelho de drenagem 500 através da saída de excesso de fluxo 28, e extrair qualquer líquido na saída de excesso de fluxo de volta para o reservatório 16.

[0118] O aparelho de drenagem submarino 500 inclui uma saída de líquido 14 que se estende da superfície de fundo do reservatório 16. No entanto, o conceito da saída de excesso de fluxo 28 também pode ser aplicado às modalidades que têm a saída de líquido 14 disposta como descrito em referência a Figuras 2c, 3a e 3b, o dreno 100 sem um reservatório 16 como descrito em referência à Figura 1, e a porta de injeção de inibidor de hidrato 24 descrita em referência à Figura 4.

[0119] A Figura 6 mostra um aparelho de drenagem submarino 550 de acordo com outra modalidade. No presente documento, a câmara 12 é dividida em uma primeira câmara 12a e uma segunda câmara 12b por um defletor 13. O defletor 13 é uma estrutura anular através da qual o canal 20 passa.

[0120] Pelo menos uma primeira entrada 11a é disposta no lado seco da câmara 12. Em outras palavras, a pelo menos uma primeira entrada 11a é disposta na primeira câmara 12a. Pelo menos uma segunda entrada 11b é disposta no lado úmido da câmara 12. Em outras palavras, a pelo menos uma segunda entrada 11b é disposta na segunda câmara 12b. As primeiras entradas 11a e segundas entradas 11b têm um comprimento menor que o comprimento de um rotor de tubos.

[0121] A disposição do defletor 13 e da primeira e da segunda entradas 11a, 11b induz um diferencial de pressão através da câmara 12.

[0122] Uma primeira abertura 18a é formada na parede da primeira câmara 12a em um ponto menor que o mais baixo das primeiras entradas 11a. De preferência, a primeira abertura 18a é formada no fundo da primeira câmara 12a. Uma segunda abertura 18b é formada na parede da segunda câmara 12b em um ponto mais baixo que o mais baixo das segundas entradas 11b. De preferência, a segunda abertura 18b é formada no fundo da segunda câmara 12b.

[0123] A primeira e a segunda aberturas 18a, 18b são acopladas de modo fluido por um conduto 19. O conduto 19 é disposto fora da câmara 12. A saída de líquido 14 é acoplada de modo fluido ao conduto 19. Em uma modalidade exemplificativa, a saída de líquido 14 é acoplada de modo fluido ao ponto mais baixo no conduto 19. Em outra modalidade, uma porção do conduto 19 pode ser ampliada em ato como o reservatório de líquido 16 de acordo com modalidades anteriormente descritas. Em algumas modalidades, a porção é a seção de fundo do conduto 19.

[0124] O diferencial de pressão entre a primeira câmara 12a e a segunda câmara 12b extrai líquido para fora do canal 20 e para dentro do conduto 19, de modo que o conduto 19 forneça um fluxo de gás secundário. O líquido, então, é extraído através da saída de líquido 14 no fundo do conduto 19.

[0125] Embora não essencial ao conceito inventivo, pelo menos uma válvula 17a, 17b pode ser disposta no conduto. Na presente modalidade, uma primeira válvula 17a é disposta na extremidade do conduto 19 mais próximo à primeira abertura 18 a, e uma segunda válvula 17b é disposta na extremidade do conduto 19 mais próxima à segunda abertura 18 b. As válvulas 17a, 17b são fechadas durante operações de limpeza de tubos para aprimorar a eficácia de transporte de rotor de tubos.

[0126] A Figura 7 mostra uma tubulação submarina 600 de acordo com uma modalidade da presente invenção. No presente documento, um aparelho de drenagem 200 de acordo com Figuras 2a e 2b é integrado a um tubo submarino 30. As extremidades longitudinais abertas do canal 20 são acopladas às extremidades abertas de um tubo submarino 30. As extremidades do canal 20 são acopladas às extremidades do tubo submarino 30 por soldagem. Na Figura 7, o canal 20 e o tubo submarino 30 são soldados em pontos de soldagem 32. De modo alternativo, as extremidades do tubo submarino 30 e as extremidades do canal 20 podem incluir flanges perpendiculares, que podem ser alinhados e aparafusados ou rebitados entre si, ou sistemas de conexão mecânica conhecidos por sistemas submarinos. Uma gaxeta ou vedação também pode ser disposta entre as extremidades do tubo submarino 30 e o canal 20 para impedir adicionalmente o fluxo de múltiplas fases de escapar da tubulação submarina 600.

[0127] Como com a modalidade mostradas nas Figuras 2a e 2b, na presente modalidade, o diâmetro interno do canal 20 e o diâmetro interno do tubo submarino 30 são aproximadamente iguais. Portanto, um rotor de tubos, como um rotor de tubos de inspeção de tubo, tem capacidade para se deslocar tanto através do canal 20 quanto do tubo submarino 30 ininterrupto.

[0128] A tubulação submarina 600 inclui uma bomba 42 acoplada à saída de líquido 14. A bomba 42 de acordo com essa modalidade forma parte do aparelho de drenagem 200 antes da instalação do aparelho de drenagem 200 no leito marinho. Em outras palavras, a bomba 42 se torna integrada à tubulação submarina 600 mediante as extremidades do canal 20 serem acopladas ao tubo submarino 30. De modo alternativo, a bomba 42 pode ser instalada em uma subestrutura removível dentro do aparelho de drenagem 200. De modo alternativo, a bomba 42 pode ser pré-instalada no leito marinho, e a saída de líquido 14 é acoplada à bomba 42 após o aparelho de drenagem 200 ter sido depositado.

[0129] A bomba 42 pode ser continuamente ativa para extrair líquido do aparelho de drenagem 200. De modo alternativo, a bomba 42 pode ser ativada pelo sensor de nível de líquido 22 que detecta que o nível de líquido no reservatório 16 (ou saída de líquido 14) excede um limiar.

[0130] Em uma entrada da bomba 42, a bomba 42 é acoplada à saída de líquido 14 do aparelho de drenagem 200. Em outra entrada da bomba 42, a bomba 42 é acoplada a uma linha de remoção de líquido 44 acoplada em sua outra extremidade para outra bomba. As bombas 42 trabalham em uníssono para extrair efetivamente líquido de aparelhos plurais de dreno. Em outras palavras, cada aparelho de drenagem 200 atua como uma estação de bombeamento para mover líquido para o próximo aparelho de drenagem no sistema. Usar uma pluralidade de bombas 42 disposta ao longo da tubulação 600 reduz a suspensão de bombeamento versus a técnica anterior, em que uma única ou uma pluralidade de bombas são instaladas na extremidade da tubulação. Além disso, redundância de sistema é aprimorada, que é particularmente importante em ambientes submarinos inacessíveis. Uma saída da bomba 42 é acoplada a uma linha de remoção de líquido 44 para transportar o líquido extraído para uma instalação de processamento na terra ou um terminal offshore.

[0131] A linha de remoção de líquido 44 mostrada na Figura 7 é um tubo submarino separado. No entanto, em outras modalidades, a linha de remoção de líquido 44 é um conduto interno de uma linha umbilical submarina 46.

[0132] Em vez de ser uma bomba 42 disposta entre linhas separadas de remoção de líquido 44, a bomba 42 pode ser disposta dentro de uma única linha de remoção de líquido 44.

[0133] Embora a Figura 7 tenha sido descrita em referência ao aparelho de drenagem submarino 200 das Figuras 2a e 2b, em outras modalidades, a tubulação submarina 600 inclui qualquer um dos aparelhos de dreno submarino descritos em referência às Figuras 2c a 6.

[0134] A Figura 8 mostra uma vista plana de um aparelho de drenagem submarino 700 de acordo com outra modalidade. Em outras palavras, a Figura 8 é mostrada a partir da perspective de alguém olhando para baixo do aparelho de drenagem 700 que está repousando, por exemplo, no leito marinho. No presente documento, um dreno 100 como mostrado na Figura 1 é desviado de, e acoplado a, um canal de desvio 21 pela entrada 10 e pela saída de gás 15. De modo alternativo ao dreno 100 de acordo com Figura 1, o aparelho de drenagem pode incluir um separador ou agarrador de lama pesada. Um agarrador de lama pesada é um termo de técnica, e não será descrito em detalhes no presente documento. Na modalidade mostrada na Figura 8, um tubo submarino 30 com o qual o aparelho de drenagem 700 é integrado atua como o separador para separar líquido do fluxo de múltiplas fases, enquanto o dreno 100 simplesmente extrai o líquido. O aparelho de drenagem 700 é projetado para ser uma estrutura autônoma que pode ser instalada em uma tubulação como uma única unidade ou como um coletor separado conectado por bobinas.

[0135] Como parte de uma tubulação submarina, o canal de desvio 21 é acoplado a um tubo submarino 30 da maneira explicada em referência à Figura 7. Em outras palavras, o dreno 100 é desviado do canal de desvio 21 e do tubo submarino 30 no plano horizontal. O dreno 100 pode ser adicionalmente desviado do canal de desvio 21 e do tubo submarino 30 no plano vertical. Ademais, o diâmetro interno do canal de desvio 21 é substancialmente o mesmo que aquele no tubo submarino 30, de modo que um rotor de tubos possa se deslocar através do canal de desvio 21 e da tubulação submarina 30 ininterrupta.

[0136] Uma válvula 34a é disposta na entrada 10 e uma válvula 34b é disposta no canal de desvio 21 a fim de controlar a direção de deslocamento de fluxo de múltiplas fases ou um dispositivo que se desloca através do aparelho de drenagem submarino 700. Para impedir ruptura para o fluxo, ou danos ao rotor de tubos ou aparelho de drenagem 700, as válvulas 34a, 34b são dispostas tão próximas quanto à junção entre a entrada 10 e o canal de desvio 21 quanto possível.

[0137] Quando a válvula 34a na entrada 10 é fechada e a válvula 34b no canal de desvio 21 é aberta, um rotor de tubos tem capacidade para se deslocar de uma cabeça de poço, através do canal de desvio 21, em direção à terra, sem se tornar preso ao dreno 100. De modo oposto, quando a válvula 34a na entrada 10 é aberta e a válvula 34b no canal de desvio 21 é fechada, o fluxo de múltiplas fases tem capacidade para passar através do dreno 100 de modo que líquido no fluxo de múltiplas fases seja extraído do fluxo de múltiplas fases.

[0138] Embora a Figura 8 mostre a saída de líquido 14 que aponta em direção ao canal de desvio 21, em outras modalidades, a saída de líquido 14 é disposta para estar voltada diretamente na direção contrária do canal de desvio 21, ou para cima e diretamente na direção contrária do leito marinho. Quando o dreno 100 é desviado do canal de desvio 21 no plano vertical, a saída de líquido 14 pode ser disposta para apontar verticalmente para baixo, conforme o desvio se eleva do dreno 100 do leito marinho e impede trabalho de escavação submarina que é necessário para enterrar a linha de remoção de líquido 44 que será conectada à saída de líquido 14 quando o aparelho de drenagem 700 é integrado a um tubo submarino 30 para formar uma tubulação submarina.

[0139] Nas modalidades da presente invenção, ao configurar o aparelho, então, de modo a suportar o dreno 100 em uma determinada altura acima do leito marinho, uma embarcação de armazenamento de líquido para coletar e armazenar líquido extraído por meio da saída de líquido 14 também pode estar situada acima do leito marinho, removendo, dessa maneira, a necessidade de escavar o leito marinho a fim de acomodar a embarcação de armazenamento de líquido. Por exemplo, uma embarcação de armazenamento de líquido pode compreender um reservatório 16 ou conduto 19 disposto abaixo do dreno 100, como descrito acima em referência às Figuras 4, 5 e 6, ou pode compreender uma embarcação separada situada a determinada distância na direção contrária do dreno e conectada à saída de líquido 14 formada no dreno 100 por meio de uma conexão adequada, como um tubo disposto para transportar líquido da saída de líquido 14 para a embarcação de armazenamento.

[0140] Nas modalidades nas quais o dreno 100 é elevado acima do leito marinho, o dreno 100 pode estar consequentemente situado acima do nível da tubulação principal, que tipicamente está situada diretamente no leito marinho. Uma diferença na altura entre o dreno 100 e a tubulação pode ser acomodada de diversas maneiras, por exemplo, através de deflexão elástica natural dentro da tubulação ou lado do dreno 100, ou fornecendo-se uma inclinação de limpeza de tubos pré-fabricada antes e/ou após o dreno 100, para conectar o dreno elevado 100 à tubulação em um nível inferior.

[0141] A Figura 9 mostra uma vista plana de um aparelho de drenagem submarino 800 de acordo com outra modalidade. O aparelho de drenagem submarino 800 é similar ao aparelho de drenagem submarino 700 descrito em referência à Figura 8. Na Figura 9, uma válvula 34c é disposta na saída de gás 15. Uma válvula adicional 34d é disposta no canal de desvio 21. Para impedir a ruptura do fluxo ou danos ao rotor de tubos ou aparelho de drenagem 800, as válvulas 34c, 34d são dispostas tão próximas à junção entre a saída de gás 15 e o canal de desvio 21 quanto possível.

[0142] As válvulas adicionais 34c, 34d permitem que operações de limpeza de tubos sejam realizadas em ambas as direções ao longo da tubulação submarina, isto é, da cabeça de poço para terra (ou uma instalação offshore) e da terra (ou uma instalação offshore) para a cabeça de poço. Adicionalmente, as válvulas adicionais 34c, 34d fornecem mais controle sobre o aparelho de drenagem 800. Adicionalmente, as válvulas adicionais 34c, 34d impedem fluxo de múltiplas fases que passou através do dreno 100 de retornar para o canal de desvio 21, e impedem que um rotor de tubos que passou do dreno 100 através do canal de desvio 21 entre na saída de gás 15.

[0143] A Figura 10 mostra uma vista plana de um aparelho de drenagem submarino 900 de acordo com outra modalidade. O aparelho de drenagem 900 inclui um dreno 100 e válvulas 34a-d como descrito em referência à Figura 9. De modo alternativo a um dreno 100, o aparelho de drenagem 900 pode incluir um separador ou agarrador de lama pesada.

[0144] Além do aparelho de drenagem submarino 800 da Figura 9, o aparelho de drenagem 900 da Figura 10 inclui uma junção de tê em linha 36 na junção entre o canal de desvio 21 e a entrada 10 e na junção entre o canal de desvio 21 e a saída de gás 15.

[0145] A junção de tê em linha 36 é soldada no canal de desvio 21 e entrada 10, e no canal de desvio 21 e saída de gás 15.

[0146] O uso de junções de tê em linha 36 aprimora eficácia de fabricação e aprimora a confiabilidade do aparelho de drenagem submarino 900.

[0147] As Figuras 11a e 11b mostram uma vista plana de um aparelho de drenagem submarino 1000 de acordo com outra modalidade. A Figura 11a mostra o aparelho de drenagem submarino 1000 operando em um primeiro modo de operação. A Figura 11b mostra o aparelho de drenagem submarino 1000 operando em um segundo modo de operação. O aparelho de drenagem submarino 1000 é similar ao aparelho de drenagem submarino 700 descrito em referência à Figura 8.

[0148] Nas Figuras 11a e 11b, as válvulas 34a, 34b são substituídas por uma única unidade de válvula. No presente documento, uma articulação 38 na junção entre a entrada 10 e o canal de desvio 21 é acoplada a um membro de bloqueio 40. A articulação 38 é manualmente operável por meio de um sinal elétrico recebido de uma sala de controle na terra (ou uma instalação offshore) ou na cabeça de poço. O sinal elétrico é recebido através de um conduto interno de uma linha umbilical submarina 46 descrita em referência à Figura 15. Em modalidades alternativas, pelo menos um sensor para detectar um rotor de tubos é disposto ao longo do tubo submarino 30. Quando um rotor de tubos é detectado, a articulação 38 é automaticamente operada para alterar a posição do membro de bloqueio 40 para abrir o canal de desvio 21. Um período de tempo predeterminado após o rotor de tubos ter passado pelo sensor, a articulação 38 é operada para fechar o canal de desvio 21 e abrir a entrada 10. Em modalidades adicionais, a articulação 38 é disposta para operar automaticamente em momentos predeterminados.

[0149] O membro de bloqueio 40 é de um comprimento escolhido para bloquear substancialmente o canal de desvio 21 no primeiro modo de operação e bloquear a entrada 10 no segundo modo de operação. Adicionalmente, o membro de bloqueio 40 pode ser formado a partir de um material que é substancialmente impermeável a ou uma fase líquida ou gasosa no fluxo de múltiplas fases. Portanto, no primeiro modo de operação, o fluxo de múltiplas fases é direcionado através do dreno 100, mas não do canal de desvio 21. No segundo modo de operação, um rotor de tubos é direcionado através do canal de desvio 21, mas não o dreno 100.

[0150] De modo similar ao descrito em referência à Figura 9, o aparelho de drenagem 1000 pode incluir adicionalmente uma segunda unidade de válvula disposta para bloquear de modo alternativo a saída de gás 15 e o canal de desvio 21.

[0151] A Figura 12 mostra uma parte de uma tubulação submarina 1100 de acordo com uma modalidade da presente invenção. A tubulação submarina 1100 inclui um aparelho de drenagem submarino 700 acoplado às extremidades abertas de um tubo submarino 30. As extremidades abertas do canal de desvio 21 são acopladas às extremidades abertas do tubo submarino 30. O acoplamento pode compreender soldagem, aparafusamento, ou quaisquer outros meios bem conhecidos para produzir uma vedação vedada contra ar entre embarcações acopladas submersas. Na Figura 12, as extremidades do canal de desvio 21 são soldadas às extremidades do tubo submarino 30 em pontos de soldagem 32. Uma gaxeta ou vedação também pode ser disposta entre as extremidades do tubo submarino 30 e o canal de desvio 21 para impedir adicionalmente o fluxo de múltiplas fases de escapar da tubulação submarina 1100.

[0152] O diâmetro interno do canal de desvio 21 e o diâmetro interno do tubo submarino 30 são aproximadamente iguais. Portanto, um rotor de tubos, como um rotor de tubos de inspeção de tubo, tem capacidade para se deslocar tanto através do canal de desvio 21 quanto do tubo submarino 30 ininterrupto.

[0153] Embora um aparelho de drenagem 700 de acordo com Figura 8 seja mostrado nessa modalidade, isso é para propósitos ilustrativos apenas, e qualquer aparelho de drenagem como descrito em referência às Figuras 9 a 11b pode ser usado em vez do aparelho de drenagem 700 da Figura 8 em modalidades alternativas.

[0154] A tubulação submarina 1100 inclui uma bomba 42 acoplada à saída de líquido 14. A bomba 42 de acordo com essa modalidade forma parte do aparelho de drenagem 700 antes da instalação do aparelho de drenagem 700 no leito marinho. Em outras palavras, a bomba 42 se torna integrada à tubulação submarina 1100 sob as extremidades do canal de desvio 21 que é acoplado ao tubo submarino 30. De modo alternativo, a bomba 42 pode ser pré-instalada no leito marinho, e a saída de líquido 14 é acoplada à bomba 42 após o aparelho de drenagem 700 ter sido depositado.

[0155] A bomba 42 pode ser continuamente ativa para extrair líquido do aparelho de drenagem 700. De modo alternativo, a bomba 42 pode ser ativada pelo sensor de nível de líquido 22 que detecta esse nível de líquido na câmara 12, reservatório 16 ou saída de líquido 14 excede um limiar.

[0156] Em uma entrada, a bomba 42 é acoplada à saída de líquido 14 do aparelho de drenagem 700. Em outra entrada, a bomba 42 é acoplada a uma linha de remoção de líquido 44 acoplada em sua outra extremidade para outra bomba. As bombas 42 trabalham em uníssono para extrair efetivamente líquido de aparelhos plurais de dreno. Em outras palavras, cada aparelho de drenagem 700 atua como uma estação de bombeamento para mover líquido para o próximo aparelho de drenagem 700 no sistema. Usar uma pluralidade de bombas 42 disposta ao longo da tubulação 1100 reduz a suspensão de bombeamento versus a técnica anterior, em que uma única ou uma pluralidade de bombas são instaladas na extremidade da tubulação. Além disso, redundância de sistema é aprimorada, que é particularmente importante em ambientes submarinos inacessíveis. Uma saída da bomba 42 é acoplada a uma linha de remoção de líquido 44 para transportar o líquido extraído para uma instalação de processamento na terra (ou uma instalação offshore).

[0157] A linha de remoção de líquido 44 mostrada na Figura 12 é um tubo submarino separado. No entanto, em outras modalidades, a linha de remoção de líquido 44 é um conduto interno de uma linha umbilical submarina 46.

[0158] Em vez de ser uma bomba 42 disposta entre linhas separadas de remoção de líquido 44, a bomba 42 pode ser disposta dentro de uma única linha de remoção de líquido 44.

[0159] A Figura 13 mostra uma vista de sistema de uma modalidade mais específica da tubulação submarina 600 descrita em referência à Figura 7. No presente documento, dois aparelhos de dreno submarino 400 que têm uma porta de injeção de inibidor de hidrato 24 são mostrados integrados a um tubo submarino 30. Seria prontamente evidente que o número de aparelhos de dreno 400 não se destina a ser limitante e mais ou menos aparelhos de dreno submarino 400 podem ser integrados ao tubo submarino 30.

[0160] A porta de inibidor de hidrato 24 é acoplada a uma linha de injeção de inibidor de hidrato 26. Na modalidade mostrada na Figura 13, a linha de inibidor de hidrato 26 é um conduto interno de uma linha umbilical submarina 46. Em outras modalidades, a linha de inibidor de hidrato 26 é um tubo submarino separado.

[0161] Ademais, a linha de remoção de líquido 44, acoplada à bomba 42 e à saída de líquido 14, é também um conduto interno da linha umbilical submarina 46. Em outras modalidades, a linha de remoção de líquido 44 é um tubo submarino separado.

[0162] Na modalidade mostrada na Figura 13, uma única bomba 42 é conectada à linha umbilical 46 em uma extremidade da tubulação submarina 600. Mais especificamente, a bomba 42 é conectada ao conduto interno da linha umbilical submarina para transportar líquido extraído para uma instalação de processamento na terra. Em modalidades alternativas, cada aparelho de drenagem submarino 400 inclui uma bomba 42 acoplada à linha umbilical submarina 46. A Figura 14 mostra uma vista de sistema de uma modalidade mais específica da tubulação submarina 1100 descrita em referência à Figura 12. No presente documento, dois aparelhos de dreno submarino 700 que têm uma porta de injeção de inibidor de hidrato 24 (como descrito em referência à Figura 4 como sendo compatível com qualquer dreno submarino ou aparelho de drenagem) são mostrados integrados a um tubo submarino 30. Seria prontamente evidente que o número de aparelhos de dreno 700 não se destina a ser limitante e mais ou menos aparelhos de dreno submarino 700 podem ser integrados ao tubo submarino 30.

[0163] Cada aparelho de drenagem submarino 700 tem uma saída de líquido 14 acoplada a uma entrada de uma bomba 42. Em outras palavras, há um número igual de bombas 42 e saídas de líquido 14. Em modalidades alternativas, todas as saídas de líquido 14 filtram na mesma linha de remoção de líquido 44, e bombas 42 ou intercaladas aleatoriamente ao longo da linha de remoção de líquido 44 ou na extremidade da linha de remoção de líquido 44 bombeiam o líquido na linha de remoção de líquido 44 para a superfície.

[0164] A porta de inibidor de hidrato 24 é acoplada a uma linha de injeção de inibidor de hidrato 26. Na modalidade mostrada na Figura 13, a linha de inibidor de hidrato 26 é um tubo submarino separado. Ademais, a linha de remoção de líquido 44, que é acoplada a uma bomba 42 em cada aparelho de drenagem submarino 700, é também um tubo submarino separado. Em modalidades alternativas, a linha de remoção de líquido 44 e/ou a linha de inibidor de hidrato 26 são condutos internos de uma linha umbilical submarina 46.

[0165] A Figura 15 mostra uma vista em perspectiva de uma linha umbilical submarina 46 de acordo com uma modalidade. A linha umbilical submarina 46 alimenta e controla a tubulação submarina. De acordo com uma modalidade, uma montagem de terminação umbilical é instalada em cada aparelho de drenagem submarino para permitir que a linha umbilical submarina 46 seja acoplada a cada aparelho de drenagem.

[0166] A linha umbilical submarina 46 inclui uma pluralidade de condutos internos 47. Os condutos internos 47 tipicamente têm um dentre uma faixa de diâmetros de 0,64 centímetro (0,25 polegada) a 6,35 centímetros (2,5 polegadas). Os condutos internos 47 podem ser seletivamente usados para cabos eletrônicos, como cabos de alimentação ou controle, ou para transferência de fluido ou gás. De acordo com uma modalidade, um conduto interno 47 é usado como uma linha de remoção de líquido 44 para transferir líquido extraído para uma instalação de processamento na terra. De modo alternativo ou adicional, outro conduto interno 47 é usado como uma linha de injeção de inibidor de hidrato 26 para fornecer inibidor de hidrato de um reservatório na terra a cada aparelho de drenagem.

[0167] A Figura 16 mostra um sistema de coleta 1200 que inclui uma tubulação submarina 600 de acordo com uma modalidade. O sistema de coleta 1200 inclui um reservatório de gás de produção 48. Em modalidades alternativas, o reservatório 48 é um reservatório de óleo. Uma cabeça de poço 50 é usada para extrair o gás de produção, que é um fluxo de múltiplas fases, do reservatório 48, e a pressão de reservatório aciona o mesmo através de uma tubulação 600. Embora uma tubulação 600 de acordo com as modalidades descritas em referência à Figura 7 seja mostrada, qualquer tubulação que incorpora drenagens submarinas ao longo de seu comprimento pode ser usada para alcançar as vantagens descritas no presente documento.

[0168] A tubulação 600 termina em uma instalação de processamento 52 na terra ou uma instalação offshore. A instalação de processamento 52 recebe gás de produção através do tubo 30, bem como líquido através da linha de remoção de líquido 44. A instalação de processamento 52 purifica o líquido de modo que o mesmo possa ser reciclado ou depositado sem causar dados ambientais. A instalação de processamento 52 ou outra instalação de base terrestre em comunicação com a tubulação 600 inclui uma lançadora de rotor de tubos para enviar rotores de tubo através da tubulação 600 para inspecionar, reparar ou limpar a tubulação 600.

[0169] Dois tipos de aparelhos de dreno submarino são usados no sistema de coleta 1200 - drenos de líquido de desligamento 210 e drenos de líquido operacionais 220. Um dreno de líquido de desligamento 210 é instalado em pontos baixos geograficamente significativos. Apenas um dreno de líquido de desligamento 210 é mostrado na Figura 16, mas isso não se destina a ser limitante. Mais de um dreno de líquido de desligamento 210 pode ser instalado no mesmo ponto baixo geográfico, e/ou um dreno de líquido de desligamento 210 pode ser instalado em cada ponto baixo geográfico. Portanto, queda de líquido ocasionada pelo efeito de resfriamento no desligamento do sistema de coleta 1200 pode ser removida da tubulação 600 antes do início subsequente.

[0170] Em referência à Figura 18, drenos de líquido operacionais 220 estão localizados próximos ao reservatório 48 a fim de remover a queda de líquido ocasionada pela temperatura ambiente. Além disso, drenos de líquido operacionais 220 estão localizados nas inclinações para cima ou para baixo de recursos topográficos que induzem queda de líquido no sistema de coleta 1200. Portanto, a posição de drenos de líquido operacionais 220 não é restringida a estar próxima à cabeça de poço, e os mesmos podem ser posicionados em qualquer ponto ao longo do comprimento da tubulação submarina 600. Os aparelhos de dreno descritos em todo este documento têm capacidade de operar de modo efetivo quando localizados em distâncias substanciais da cabeça de poço 50 enquanto fornecem as vantagens descritas. Por exemplo, em uma tubulação submarina de 160 km 600, um primeiro aparelho de drenagem pode ser posicionado a 200 m da cabeça de poço 50 para fornecer uma tubulação de limpeza de tubos de modo contínuo enquanto aumenta a distância que o gás de produção pode ser transportado.

[0171] Em uma modalidade exemplificativa, os drenos de líquido operacionais 220 para extrair líquido devido a efeitos topológicos são dispostos cerca de 15% do caminho ao longo do declive quando medido do fundo do declive. No entanto, para obter o benefício completo dos drenos de líquido operacionais 220, sua posição depende do ângulo do declive em relação ao plano horizontal (isto é, o gradiente ou inclinação do declive), retenção de líquido adicional produzida pelo gradiente como resultado de alterações de temperatura e pressão (expressada como uma porcentagem), pressão, taxa de fluxo, e composição do fluxo de múltiplas fases. Em geral, conforme o gradiente aumenta, mais baixo o declive do dreno de líquido operacional 220 estaria disposto. A posição de cada dreno pode ser determinada de acordo com a retenção de líquido em relação ao gradiente que ocasiona um regime desemulsificante. Isso possibilita que cada dreno esteja disposto em um ponto ao longo do gradiente no qual a retenção de líquido na tubulação submarina faria, de outro modo, que a desemulsificação ocorresse. Adicionalmente, o número de drenos de líquido operacionais 220 e sua localização podem ser determinados de acordo tanto com a taxa de fluxo de projeto e necessitou de taxa de fluxo reduzida do sistema de coleta. O número e a localização dos drenos de líquido operacionais 220 podem ser adaptados de acordo com taxas de fluxo diferentes.

[0172] Como mostrado pela linha pontilhada na Figura 17, um dreno de líquido de desligamento 210 disposto no fundo de um gradiente tem um efeito negligenciável no teor de líquido em um tubo submarino inclinado 30 posicionado no gradiente em relação aos limites de gradiente na tubulação por razões geotécnicas e estabilidade (por exemplo, não é possível depositar tubulação submarina em gradientes maiores que cerca de 4° graus devido ao fato de que o mesmo seria estruturalmente instáveis). O dreno de líquido de desligamento 210 é principalmente útil quando o sistema 1200 é desligado e o fluxo cessa. As investigações pelos inventores revelaram o resultado surpreendente que um dreno de líquido operacional 220 em parte do caminho ao longo do gradiente tem um impacto muito maior no teor de líquido no tubo submarino 30, como mostrado pela linha contínua na Figura 17.

[0173] Tanto drenos de líquido de desligamento 210 quanto drenos de líquido operacionais 220 podem assumir qualquer forma para drenar líquido da tubulação 600. De preferência, para alcançar todas as vantagens descritas no presente documento, os drenos de líquido de desligamento 210 e os drenos de líquido operacionais 220 compreendem os aparelhos de dreno descritos em referência às Figuras 2a a 6 e 8 a 11b.

[0174] A Figura 20 ilustra um rotor de tubos que passa através de um aparelho de drenagem para remover líquido de um fluxo de múltiplas fases em uma tubulação submarina, de acordo com uma modalidade da presente invenção. O aparelho de drenagem compreende um primeiro canal 12 para transportar um fluxo de múltiplas fases que compreende fases líquidas e gasosas, e meios de extração de líquido 16 para extrair a fase líquida do fluxo de múltiplas fases no primeiro canal 12, os meios de extração de líquido 16 que compreendem pelo menos uma abertura 18 formada em uma parede do primeiro canal 12 para permitir que o líquido seja extraído através da pelo menos uma abertura. O diâmetro interno do primeiro canal, d, é substancialmente o mesmo que um diâmetro interno de um tubo submarino disposto para transportar o fluxo de múltiplas fases na tubulação submarina.

[0175] Na presente modalidade, a distância w entre o ponto mais a jusante da pelo menos uma abertura 18 e o ponto mais a montante da pelo menos uma abertura 18 é configurado para possibilitar que um rotor de tubos seja acionado através do primeiro canal por um diferencial de pressão dentro do primeiro canal. Em outras palavras, a pelo menos uma abertura 18 pode ser configurada de modo que um diferencial de pressão possa ser mantido através do rotor de tubos 800 uma vez que o rotor de tubos 800 passa através do aparelho de drenagem. A distância w pode ser menor que o comprimento total do rotor de tubos 800, de modo que o fluxo de múltiplas fases não possa ser desviado pelo rotor de tubos ao flui para fora do primeiro canal 12 no ponto mais a montante da abertura 18 e que entra novamente no primeiro canal 12 no ponto mais a jusante da abertura 18. Se isso tivesse que acontecer, então, o diferencial de pressão através do rotor de tubos 800 reduziria. Dependendo da velocidade na qual o rotor de tubos está se deslocando e a força de atrito entre as carcaças 801, 802 do rotor de tubos e a superfície interna do primeiro canal 12, poderia ser possível que o rotor de tubos travasse e se tornasse preso dentro do aparelho de drenagem.

[0176] Na presente modalidade, a distância w entre o ponto mais a jusante da pelo menos uma abertura 18 e o ponto mais a montante da pelo menos uma abertura 18 é configurada para ser menor que 1,5 vezes o diâmetro interno d do primeiro canal 12, de modo que um rotor de tubos 800 com um comprimento de 1,5d possa ser acionado através do primeiro canal por um diferencial de pressão dentro do primeiro canal 12. Em algumas modalidades, a distância w pode ser menor, por exemplo, menor que 0,8d para permitir rotores de tubo com um comprimento mínimo de 0,8d para ser acionado através do primeiro canal 12.

[0177] Agora em referência às Figuras 21, 22 e 23, um aparelho de drenagem é ilustrado de acordo com uma modalidade adicional da presente invenção. Como a modalidade descrita acima em referência à Figura 6, o aparelho de drenagem 2100 da presente modalidade compreende meios de extração de líquido na forma de uma primeira câmara 2112a e uma segunda câmara 2112b. A primeira e a segunda câmaras 2112a, 2112b poderiam, cada uma, ser chamadas de uma câmara de extração de líquido. Na presente modalidade, a primeira câmara 2112a e a segunda câmara 2112b são separadas ao longo do canal 2120, mas em outras modalidades, a primeira 2112a e a segunda câmaras 2112b poderiam ser formadas de uma única câmara dividida por um defletor, como descrito acima em relação à Figura 6.

[0178] Pelo menos uma primeira entrada 2111a é disposta na primeira câmara 2112a, e pelo menos uma segunda entrada 2111b é disposta na segunda câmara 2112b. As primeiras entradas 2111a e as segundas entradas 2111b são de um comprimento menor que o comprimento de um rotor de tubos, de modo que quando um rotor de tubos se desloque através do aparelho, o fluxo de múltiplas fases não pode ser desviado pelo rotor de tubos que fui para fora do canal 2120 através da primeira entrada 2111a e de volta para o canal 2120 através da segunda entrada 2111b.

[0179] Uma primeira abertura 2118a é formada na parede da primeira câmara 2112a em um ponto menor que o mais baixo das primeiras entradas 2111a. A primeira abertura 2118a pode ser formada no fundo da primeira câmara 2112a. Uma segunda abertura 2118b é formada na parede da segunda câmara 2112b em um ponto menor que o ponto mais baixo das segundas entradas 2111b. A segunda abertura 2118b pode ser formada no fundo da segunda câmara 21112b.

[0180] Na presente modalidade, diferente daquela mostrada na Figura 6, a primeira e a segunda aberturas 2118a, 2118b não são acopladas de modo fluido por um único conduto. Em vez disso, na presente modalidade, a uma ou mais primeiras aberturas 2118a são conectadas a um ou mais primeiros tanques de armazenamento 2131a por um ou mais primeiros condutos 2132a, e as uma ou mais segundas aberturas 2118a são conectadas a um ou mais segundos tanques de armazenamento 2131b por um ou mais segundos condutos 2132b. Os primeiros condutos 2132a e os segundos condutos 2132b são dispostos fora da primeira câmara 2112a e da segunda câmara 2112b.

[0181] Elevando o ponto no qual o primeiro conduto 2132a entra no respectivo primeiro tanque de armazenamento 2131a pode ajudar a parar o primeiro conduto 2132a de ser bloqueado por líquido contido no primeiro tanque de armazenamento 2131a, aumentando-se o ponto de entrada do primeiro conduto 2132a acima da linha de água. Na presente modalidade, cada primeiro conduto 2132a entra no respectivo primeiro tanque de armazenamento 2131a em um ponto próximo ao topo do primeiro tanque de armazenamento 2131a.

[0182] Na presente modalidade, dois de cada um dentre o primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2131a, 2131b são fornecidos, mas em outras modalidades, um número diferente de primeiro e segundo tanques de armazenamento 2131a, 2131b podem ser usados. Aumentando-se o número de tanques de armazenamento fornecido, os tanques de armazenamento podem ser colocados uns aos lados dos outros, isto é, dispostos de modo lateral, em oposição a ter um único tanque de armazenamento grande de altura maior. Consequentemente, fornecer uma pluralidade de tanques de armazenamento pode aumentar a capacidade de armazenamento sem aumentar a altura geral da estrutura, tornando a instalação mais fácil. Posicionar tanques de armazenamento em lados opostos da tubulação principal também pode auxiliar durante a instalação ajudando-se a equilibrar a estrutura conforme o aparelho de drenagem é rebaixado através da coluna de água, que foi soldada à tubulação. Um benefício adicional de ter dois ou mais tanques de armazenamento é que a eficácia da separação de líquido/gás pode ser aumentada, reduzindo-se o fluxo de gás e auxiliando na separação baseada em gravidade.

[0183] O primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2131a, 2131b atuam como reservatórios nos quais separação de líquido/gás adicional pode ocorrer. Na presente modalidade, cada um dentre o primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2131a, 2131b é adicionalmente conectado de volta para o canal principal 2120 por um respectivo primeiro ou segundo condutos de gás 2133a, 2133b. O primeiro e o segundo condutos de gás 2133a, 2133b se conectam de modo fluido ao respectivo tanque de armazenamento 2131a, 2131b ao primeiro canal 2120. Na presente modalidade, o primeiro e segundo condutos de gás 2133a, 2133b saem do respectivo tanque de armazenamento 2131a, 2131b em um ponto em ou próximo ao topo do tanque de armazenamento, para evitar que o líquido entre no gás conduto 2133a, 2133b. Qualquer gás que permanece no líquido que entra nos tanques de armazenamento 2131a, 2131b será separado do líquido ao longo do tempo, coletando no topo dos tanques de armazenamento 2131a, 2131b. O primeiro e o segundo condutos de gás 2133a, 2133b permitem que esse gás seja reintroduzido ao fluxo de múltiplas fases na tubulação principal, ajudando, dessa maneira, a impedir um aumento de pressão nos tanques de armazenamento 2131a, 2131b e aumentar a eficácia de coleta de gás. Uma ou mais válvulas 2117a, 2117b podem ser dispostas no primeiro e no segundo condutos de gás 2133a, 2133b, para controlar o fluxo de gás no primeiro e no segundo condutos de gás 2133a, 2133b.

[0184] Adicionalmente, na presente modalidade, o aparelho é configurado, então, de modo a sustentar o dreno em uma determinada altura acima do leito marinho, como descrito acima em referência à modalidade da Figura 8. Isso possibilita que o primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2131b, 2131b coletem e armazenem líquido para também estarem situados acima do leito marinho, acabando, dessa maneira, com a necessidade de escavar o leito marinho a fim de acomodar o aparelho. Na presente modalidade, as seções curvadas de tubulação são soldadas entre a tubulação principal e o canal que passa através dos separadores de líquido/ gás, a fim de acomodar a diferença na altura entre o dreno e a tubulação. As seções curvadas de tubulação podem ser configuradas para ter um raio de flexão suficientemente grande em que todo o aparelho passará por limpeza de tubulação uma vez montado.

[0185] Na modalidade mostrada nas Figuras 21, 22 e 23, o um ou mais primeiros condutos de gás 2133a podem ser conectados ao canal principal 2120 antes da segunda câmara 2112b, de modo que gás dos primeiros tanques de armazenamento 2131a seja novamente introduzido ao fluxo principal de múltiplas fases antes de passar através da segunda câmara 2112b. Em uma modalidade alternativa do aparelho de drenagem 2400, como mostrado nas Figuras 24, 24 e 26, o primeiro e o segundo condutos de gás 2433a, 2433b são conectados ao canal principal 2420 após a segunda câmara 2412b, de modo que gás do primeiro e do segundo tanques de armazenamento 2431a, 2431b seja novamente introduzido ao fluxo principal de múltiplas fases após ter passado através da primeira e da segunda câmaras 2412a, 2412b.

[0186] Ao ter que extrair duas câmaras de extração de líquido dispostas em série, como nas modalidades mostradas nas Figuras 21 a 26, a eficácia de separação em cada câmara pode ser aumentada. Isso, por sua vez, pode reduzir o número total de aparelhos de dreno que precisam ser instalados na tubulação, consequentemente, reduz o custo geral e complexidade e aumenta o envoltório operacional do sistema de coleta de líquido total.

[0187] Uma configuração como aquela mostrada nas Figuras 21, 22 e 23, nas quais gás dos primeiros tanques de armazenamento 2131a é reintroduzido ao fluxo principal de múltiplas fases antes de passar através da segunda câmara de extração de líquido 2112b, pode ser vantajosa para sistemas nos quais altas velocidades de gás superficial são esperadas dentro do um ou mais primeiros tanques de armazenamento 2131a. As altas velocidades de gás no um ou mais primeiros tanques de armazenamento 2131a podem resultar em uma porcentagem de líquido que entra novamente no canal principal 2120 do um ou mais primeiros tanques de armazenamento 2131a. Nessas circunstâncias, a quantidade de líquido presente no fluxo principal pode, então, ser adicionalmente reduzida pela segunda câmara de extração de líquido 2112b, em que o líquido em excesso é removido para o um ou mais segundos tanques de armazenamento 2131b.

[0188] Uma configuração como aquela mostrada nas Figuras 24, 25 e 26, na qual o gás do primeiro e do segundo tanques de armazenamento 2431a, 2431b é reintroduzido ao fluxo principal de múltiplas fases após ter passado através da primeira e da segunda câmaras 2412a, 2412b, pode ser vantajosa para sistema que são esperados que se experimente velocidades maiores de líquido superficial dentro de um regime de fluxo anular no canal principal 2120. Consequentemente, ao ter gás do um ou mais primeiros tanques de armazenamento 2431a entrando novamente no canal principal 2120 após a segunda câmara de extração de líquido 2412b, um regime de fluxo anular estável pode ser mantido na segunda câmara de extração de líquido 2412b. Como resultado, mais do fluxo de gás total passa através do primeiro e do segundo tanques de armazenamento 2431a, 2431b, aumentando a eficácia geral de separação de gás/ líquido.

[0189] Adicionalmente, na modalidade das Figuras 24, 25 e 26, o primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2431a, 2432b são fisicamente separados um do outro, enquanto que na modalidade das Figuras 21, 22 e 23, um primeiro tanque de armazenamento 2131a e um respectivo segundo tanque de armazenamento 2131a são formados como um único corpo com um defletor interno 2134 que divide o corpo em primeiro e segundo tanques de armazenamento separados 2131a, 2131b. Qualquer disposição é possível em qualquer modalidade. Por exemplo, em uma modalidade similar àquela mostrada nas Figuras 21, 22 e 23, em que o gás do um ou mais primeiros tanques de armazenamento 2131a é introduzido novamente no canal principal 2120 antes da segunda câmara 2112b, o primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2131a, 2131b podem ser fisicamente separados, como mostrado na modalidade das Figuras 24, 25 e 26. De modo similar, em uma modalidade similar àquela mostrada nas Figuras 24, 25 e 26, o primeiro e o segundo tanques de armazenamento 2431a, 2431b podem ser fisicamente conectados como na modalidade das Figuras 21, 22 e 23.

[0190] Além disso, em algumas modalidades como aquelas mostradas nas Figuras 21 a 26, uma porta de injeção de MEG pode ser fornecida, em que a porta de injeção de MEG é configurada para injetar MEG no canal principal 2120, 2420 após o ponto no qual o um ou mais segundos condutos de gás 2132b, 2432b são conectados ao canal principal 2120, 2420.

[0191] Além das vantagens descritas acima, as modalidades da presente invenção podem fornece ainda as seguintes vantagens:

[0192] 1. Conexões submarinas podem ser estendidas para distâncias muito maiores do que atualmente possível com sistemas de técnica anterior.

[0193] 2. Melhoramentos significativos no envoltório operacional do sistema de coleta 1200, como reduzindo fluxo instável e riscos de hidrato.

[0194] 3. O projeto de sistema geral atua como uma alternativa à compressão submarina, usando-se a energia/ pressão existente do reservatório de óleo ou gás 48 de modo mais eficiente.

[0195] 4. A temperatura de chegada da tubulação 600 é aumentada.

[0196] 5. A contrapressão geral dentro do sistema 1200 é reduzida; isso tem os benefícios duplos de aumentar o desempenho do “sistema de produção integrada” (isto é, reservatório e rede de coleta de tubulação), aumentando-se taxa de fluxo de platô de produção e/ou duração aumentada de produção de platô.

Claims (15)

1. Aparelho de drenagem para uso em uma tubulação de gás submarina a fim de remover líquido de um fluxo de múltiplas fases na tubulação de gás submarina, sendo que o aparelho de drenagem é caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro canal para transportar um fluxo de múltiplas fases que compreende fases líquidas e gasosas, o primeiro canal compreendendo extremidades abertas configuradas para serem conectadas a extremidades abertas da tubulação de gás submarina de modo a instalar o aparelho de drenagem em linha com a tubulação de gás submarina; e meio de extração de líquido para extrair a fase líquida do fluxo de múltiplas fases no primeiro canal de modo que o fluxo de múltiplas fases que sai de um lado seco do aparelho de drenagem contenha menos líquido do que o fluxo de múltiplas fases que entra em um lado úmido do aparelho de drenagem, pelo menos uma porta de injeção em comunicação fluida com o primeiro canal, a pelo menos uma porta de injeção sendo configurada para injetar um inibidor de hidrato no fluxo de múltiplas fases no primeiro canal no lado seco do aparelho de drenagem, sendo que o diâmetro interno do primeiro canal é substancialmente igual a um diâmetro interno de um tubo submarino disposto para transportar o fluxo de múltiplas fases na tubulação de gás submarina, de modo que um rotor de tubos que percorre ao longo do tubo submarino possa passar através do primeiro canal.

2. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido é configurado de modo a não permitir que o fluxo de múltiplas fases desvie do rotor de tubos à medida que o rotor de tubos passa através do primeiro canal, de modo que um diferencial de pressão possa ser mantido ao longo do rotor de tubos.

3. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido compreende pelo menos uma abertura formada em uma parede do primeiro canal para permitir que o líquido seja extraído através da pelo menos uma abertura, e sendo que uma distância entre o ponto a jusante mais distante da pelo menos uma abertura e o ponto a montante mais distante da pelo menos uma abertura é inferior a 1,5 vez o diâmetro interno do primeiro canal, em que, opcionalmente, a distância entre o ponto a jusante mais distante da pelo menos uma abertura e o ponto a montante mais distante da pelo menos uma abertura é inferior a 0,8 vez o diâmetro interno do primeiro canal.

4. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é instalado em uma tubulação submarina, em que o aparelho de drenagem está disposto na metade do caminho ao longo de um gradiente no tubo submarino a fim de reduzir retenção de líquido.

5. Aparelho de drenagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações antecedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido é um receptador de precipitado de condensado ou um separador, e/ou em que o meio de extração de líquido compreende uma entrada para receber líquido do primeiro canal e uma câmara em comunicação fluida com a entrada, em que, opcionalmente, o primeiro canal passa através do eixo geométrico longitudinal da câmara, e/ou em que opcionalmente a entrada é formada em uma parede do primeiro canal ao longo do eixo geométrico longitudinal do primeiro canal, e/ou em que o aparelho de drenagem compreende adicionalmente um segundo canal configurado para desviar de parte do primeiro canal, o meio de extração de líquido sendo disposto no segundo canal, e opcionalmente compreende ainda pelo menos uma válvula disposta para bloquear a entrada em um primeiro modo de operação e o primeiro canal em um segundo modo de operação, e/ou em que o meio de extração de líquido compreende uma saída em comunicação fluida com a câmara para remover líquido do aparelho de drenagem.

6. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido compreende a saída e o aparelho de drenagem compreende adicionalmente: primeira e segunda entradas formadas em uma parede do primeiro canal ao longo do eixo geométrico longitudinal do primeiro canal; um defletor disposto para dividir a câmara em primeira e segunda câmaras, sendo que a primeira entrada está disposta na primeira câmara e a segunda entrada está disposta na segunda câmara; e um conduto disposto fora da câmara e conectado à primeira e segunda câmaras para conectar de maneira fluida a primeira câmara à segunda câmara, em que a saída está disposta em comunicação fluida com o conduto, o aparelho de drenagem ainda compreende opcionalmente: pelo menos uma válvula disposta no conduto para controlar um fluxo através do conduto.

7. Aparelho de drenagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido compreende um reservatório em comunicação fluida com uma abertura formada no fundo da câmara, opcionalmente em que a abertura tem um diâmetro substancialmente igual ao diâmetro da câmara, opcionalmente, em que a abertura se estende por toda largura completa da câmara, e/ou em que o reservatório compreende uma saída de transbordamento formada através de uma superfície lateral do reservatório para transportar gás para a câmara.

8. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido compreende a saída, sendo que a saída é formada através do fundo da câmara, ou se estende para dentro da câmara e é formada através de uma superfície superior da câmara.

9. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a saída é formada através do fundo do reservatório, ou em que a saída se estende para o reservatório e é formada através de uma superfície superior da câmara.

10. Aparelho de drenagem, de acordo coma reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a saída está em comunicação fluida com um terceiro canal, em que o terceiro canal é opcionalmente um conduto interno de um cabo umbilical submarino ou um segundo tubo submarino, e/ou em que o aparelho compreende adicionalmente: pelo menos uma bomba acoplada à saída e configurada para receber líquido da saída e bombear o líquido para a superfície, em que a câmara ou o reservatório opcionalmente compreende ainda um mecanismo de controle configurado para ativar a pelo menos uma bomba quando um nível de líquido na câmara ou no reservatório excede um limiar.

11. Aparelho de drenagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o meio de extração de líquido compreende: uma primeira câmara de extração de líquido que compreende pelo menos uma primeira entrada para receber líquido do primeiro canal; uma segunda câmara de extração de líquido que compreende pelo menos uma segunda entrada para receber líquido do primeiro canal, sendo que o primeiro canal está disposto para passar através da primeira câmara de extração de líquido antes da segunda câmara de extração de líquido; um primeiro tanque de armazenamento disposto para receber líquido da primeira câmara de extração de líquido; e um segundo tanque de armazenamento disposto para receber líquido da segunda câmara de extração de líquido.

12. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro conduto de gás que conecta o primeiro tanque de armazenamento ao primeiro canal para permitir fluxo de gás entre o primeiro tanque de armazenamento e o primeiro canal; e/ou um segundo conduto de gás que conecta o segundo tanque de armazenamento ao primeiro canal para permitir fluxo de gás entre o segundo tanque de armazenamento e o primeiro canal.

13. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o primeiro conduto de gás e o segundo conduto de gás estão conectados ao primeiro canal após a segunda câmara de extração de líquido, ou em que o primeiro conduto de gás está conectado ao primeiro canal antes da segunda câmara de extração de líquido, e o segundo conduto de gás está conectado ao primeiro canal após a segunda câmara de extração de líquido.

14. Aparelho de drenagem, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que o primeiro canal é configurado de modo que, quando o aparelho de drenagem for instalado na tubulação submarina, a primeira e segunda câmaras de extração de líquido são elevadas acima de um nível do tubo submarino em cada extremidade do primeiro canal, de modo que o primeiro e segundo tanques de armazenamento possam ser localizados no nível ou acima do tubo submarino, e abaixo de um nível no qual a primeira e segunda câmaras de extração de líquido estão localizadas, opcionalmente sendo que o primeiro canal é soldado diretamente no tubo submarino.

15. Aparelho de drenagem, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a porta de injeção se estende através de uma superfície externa do primeiro canal onde o primeiro canal se projeta do lado seco da câmara, em que a porta de injeção compreende opcionalmente pelo menos uma válvula para controlar a taxa de fluxo do inibidor de hidrato no primeiro canal, em que pelo menos uma porta de injeção é opcionalmente disposta para receber inibidor de hidrato de um quarto canal, sendo o quarto canal opcionalmente um conduto interno de um cabo umbilical submarino ou um terceiro tubo submarino, e/ou em que o inibidor de hidrato é pelo menos um Etileno glicol [MEG], Metanol ou um produto químico de inibição de hidrato de baixa dose.