BR112020002565B1 - Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, processo para gerenciar pressão de coroa circular de poço, assim como processo para remoção ou adição de fluido a uma coroa circular de poço - Google Patents

Abstract

Um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal que é capaz de gerenciar a variação de pressão dentro de um coroa circular de poço removendo ou adicionando fluido para a coroa circular de poço. O dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço inclui uma unidade de expansão de fluido de coroa circular contendo um fluido de coroa circular de poço e um fluido de trabalho, a unidade de expansão de fluido de coroa circular adicionalmente inclui uma partição móvel mantendo o fluido de trabalho e o fluido de coroa circular de poço em câmaras separadas, um tanque de armazenamento de fluido de trabalho que armazena o fluido de trabalho, uma válvula de controle de pressão ajustável que mantém uma pressão do fluido de trabalho, uma bomba de fluido de trabalho que alimenta e pressuriza o fluido de trabalho do tanque de armazenamento de fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular, uma válvula de retenção que permite o fluxo de fluido de trabalho do tanque de armazenamento de fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular, e (...).

Description

FUNDAMENTOS

[0001] Poços de produção submarinos são operados convencionalmente através de tubos metálicos enfeixados em conjunto com linhas elétrica e de controle que são coletivamente denominadas um umbilical. Umbilicais podem custar acima de um milhão de dólares ou mais por milha. A instalação também pode ser onerosa e deve ser realizada com grande cuidado para evitar o enrugamento ou danificar os tubos metálicos. Os tubos também podem ter uma tendência de incrustar ou obturar com o tempo.

[0002] Os tubos de metal fornecem produtos químicos de produção para gerenciar problemas de fluido de produção como asfalteno, cera, parafina, deposição de incrustação, formação de hidrato, corrosão, etc. Tipicamente, um tubo metálico é requerido para cada produto químico. Os tubos metálicos também fornecem fluidos de controle hidráulico para operar hidraulicamente um dispositivo tal como uma válvula ou um estrangulador. Adicionalmente, os tubos metálicos fornecem uma função de ventilação de coroa circular de poço, de modo que o acúmulo de pressão na coroa circular pode ser controlado durante a ciclagem térmica (partida e fechamento) do poço.

[0003] O umbilical conecta o poço submarino de volta a uma instalação hospedeira de superfície. A instalação hospedeira, entre outras funções, serve como o ponto de armazenamento para os produtos químicos de produção e fluidos de controle hidráulico. A hospedeira também tem bombas e outros equipamentos para proporcionar a pressão necessária para bombear os fluidos através do umbilical até o ponto de necessidade no poço submarino. A medida que as distâncias de amarração submarinas foram estendidas e as pressões requeridas no ponto de injeção continuarem a aumentar, os custos do umbilical têm sido correspondentemente espiralados para cima.

[0004] O suprimento de produtos químicos e fluidos hidráulicos para o poço submarino pode ser fornecido por um tanque de armazenamento de líquido submarino e sistema de injeção baseado em bomba, tal como aquele descrito na Patente US No. 656.801, incorporada aqui por referência. Tal um sistema é capaz de proporcionar tanto o abastecimento de produtos químicos de produção como os fluidos de controle hidráulicos retirando os produtos químicos e/ou fluidos de controle hidráulico necessários a partir de tanques de armazenamento compensados por pressão submarina local, reforço de sua pressão e injeção do líquido em pontos apropriados de uso em ou próximo à cabeça de poço. Tais sistemas não foram projetados para lidar com funções de ventilação de coroa circular de poço, entretanto.

SUMÁRIO

[0005] Em um aspecto, as modalidades aqui descritas se referem a um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal que é capaz de gerenciar a variação de pressão dentro de uma coroa circular de poço removendo ou adicionando fluido à coroa circular de poço. O dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço inclui uma unidade de expansão de fluido de coroa circular contendo um fluido de coroa circular de poço e um fluido de trabalho, em que a unidade de expansão de fluido de coroa circular inclui adicionalmente uma partição móvel que mantém o fluido de trabalho e o fluido de coroa circular de poço em câmaras separadas da unidade de expansão de fluido de coroa circular, um tanque de armazenamento de fluido de trabalho que armazena o fluido de trabalho, uma válvula de controle de pressão ajustável que mantém uma pressão do fluido de trabalho, uma bomba de fluido de trabalho que alimenta e pressuriza fluido de trabalho do tanque de armazenamento de fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular, uma válvula de retenção que permite o fluxo de fluido de trabalho do tanque de armazenamento de fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular, e uma linha de fluxo para receber e descarregar fluido de coroa circular de poço para e de, respectivamente, a unidade de expansão de fluido de coroa circular.

[0006] Em outro aspecto, as modalidades aqui descritas se referem a um processo para gerenciar pressão de coroa circular de poço utilizando um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de pressão nominal. O processo incluindo alternadamente remover um fluido de coroa circular de poço a partir de um dispositivo de armazenamento de expansão e adicionar o fluido de coroa circular de poço ao dispositivo de armazenamento de expansão, e alternadamente adicionar um fluido de trabalho ao dispositivo de armazenamento de expansão e remover o fluido de trabalho do dispositivo de armazenamento de expansão. Quando o fluido de coroa circular de poço está sendo removido, o fluido de trabalho está sendo adicionado, e o fluido de coroa circular de poço está sendo adicionado, o fluido de trabalho está sendo removido. O processo inclui adicionalmente manter o fluido de trabalho e o fluido de coroa circular de poço em câmaras separadas da unidade de expansão de fluido de coroa circular utilizando uma partição móvel. O fluido de trabalho é armazenado em um tanque de armazenamento de fluido de trabalho. Uma válvula de controle de pressão ajustável mantém a pressão do fluido de trabalho, e uma bomba de fluido de trabalho pressuriza e alimenta o fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular. O processo inclui adicionalmente receber e descarregar fluido de coroa circular de poço para e de, respectivamente, a unidade de expansão de fluido de coroa circular.

[0007] Em outro aspecto, as modalidades aqui descritas se referem a um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal que é capaz de gerenciar uma variação de pressão de uma coroa circular de poço removendo ou adicionando fluido à coroa circular de poço. O dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço inclui uma unidade de expansão de fluido de coroa circular tendo uma primeira câmara fluidamente conectada a uma árvore de Natal submarina, uma segunda câmara fluidamente conectada a um dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho, e um pistão, bexiga, ou vedação elástica separando as primeira e segunda câmaras, o que permite que um volume das primeira e segunda câmaras, respectivamente, flutue. O dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço inclui adicionalmente uma válvula de controle de pressão ajustável que mantém uma pressão de ponto de ajuste dentro da segunda câmara, uma bomba de fluido de trabalho que alimenta um fluido de trabalho pressurizado do dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular, e uma válvula de retenção que permite o fluxo de fluido de trabalho do dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho para a unidade de expansão de fluido de coroa circular.

[0008] Em ainda outro aspecto, as modalidades aqui descritas se referem a um processo para a remoção ou adição de fluido a uma coroa circular de poço, utilizando um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço tendo uma unidade de expansão de fluido de coroa circular. O processo inclui conectar fluidamente a primeira câmara da unidade de expansão de fluido de coroa circular à árvore de Natal submarina, conectando fluidamente a segunda câmara da unidade de expansão de fluido de coroa circular ao dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho. O processo ainda inclui a manutenção de uma pressão de ponto de ajuste de fluido de trabalho dentro da segunda câmara com uma ou mais dentre a válvula de controle de pressão ajustável, a válvula de retenção, ou a bomba de fluido de trabalho, e a variação de um volume das primeira e segunda câmaras à medida que o fluido de coroa circular de poço se expande e se contrai.

[0009] Outros aspectos e vantagens serão evidentes a partir da seguinte descrição e das reivindicações anexas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0010] A figura 1 é uma ilustração de uma cabeça de poço submarino e árvore de Natal.

[0011] A figura 2 é uma ilustração de um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de acordo com as modalidades aqui descritas.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0012] Uma ou mais modalidades aqui se referem a um sistema e processo para manter a pressão de coroa circular de poço sem a necessidade de linhas de ventilação umbilical caras.

[0013] A função de ventilação de coroa circular de poço é complexa, e todos os aspectos devem ser gerenciados de forma confiável. As mudanças de temperatura nos fluidos de coroa circular devido à mudança em condições de poço, tais como fechamento e partida, resultam em mudanças de pressão devido à expansão térmica ou contração dos fluidos da coroa circular em um volume de coroa circular fixo. Como um resultado, os fluidos de coroa circular devem se expandir para dentro e para fora de coroa circular de poço para gerenciar a pressão de coroa circular e garantir que a coroa circular não seja sobre pressurizada. Adicionalmente, a contaminação de hidrocarbonetos do fluido de coroa circular pode ocorrer se a tubulação de produção vazar e sólidos como hidratos podem obstruir o sistema.

[0014] Uma árvore de Natal submarina é mostrada esquematicamente na Figura 1. Conforme ilustrado, a árvore de natal inclui uma coleção de válvulas e barreiras que gerenciam a produção segura de hidrocarbonetos dos reservatórios de poços, conhecidos como fluidos de produção. A coroa circular primária do poço 101 é um volume fixo fora da tubulação de produção 102 e dentro do revestimento de produção 103 do poço. Esta coroa circular primária é tipicamente preenchida com um fluido de complementação que se expande quando aquecido pela produção de hidrocarbonetos do reservatório. Uma vez que a coroa circular primária 101 é um volume fechado, esta expansão térmica do fluido de completação resulta em pressão excessiva da coroa circular, a menos que o volume de expansão seja ventilado. Convencionalmente, o tubo de ventilação da coroa circular dentro de um umbilical 104 fornece um volume para que o fluido de coroa circular se expanda e flua para fora conforme a temperatura flutua. Este volume de expansão pode variar de alguns galões a vários barris dependendo do volume específico de coroa circular de poço, do coeficiente de expansão do fluido de completação, e do diferencial térmico máximo no furo de poço. Em alguns casos, o volume de expansão pode ser de 30 barris (4.769 L) ou mais. Como um exemplo, com um tubo de ventilação de coroa circular de uma meia polegada, este volume pode preencher substancialmente todo o volume de um tubo de ventilação dentro do umbilical 104 da válvula de asa de coroa circular da árvore de Natal 105 de volta para a instalação central 106. Se houver um vazamento de tubulação de produção 102 e a produção for pressurizando a coroa circular de poço, o volume de expansão pode ser isolado utilizando a válvula de asa 105 de coroa circular de árvore de Natal e o vazamento de produção ventilado para o interior da linha de fluxo de produção utilizando a válvula de passagem 107 de árvore de Natal e o estrangulador de produção de poço. Embora o volume de expansão possa variar de tamanho, os princípios de operação de espaço de expansão são comuns.

[0015] De acordo com uma ou mais modalidades, é revelado aqui um sistema e método para gerenciar esta expansão de fluido de coroa circular sem a necessidade de um sistema de linha de ventilação de umbilical complexo e dispendioso, que é convencionalmente usado.

[0016] A figura 2 ilustra um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de acordo com uma ou mais modalidades aqui descritas. Conforme ilustrado, o dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço é um conjunto modular que pode levar a um desenvolvimento e recuperação eficientes do leito marinho com um ROV e uma linha de elevação a partir de um barco de trabalho na superfície do mar.

[0017] O dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço pode ser anexado à válvula de asa 105 da árvore de Natal, substituindo o tubo de ventilação de coroa circular de umbilical, ou além do tubo de ventilação de coroa circular de umbilical. O volume da expansão do fluido de coroa circular de poço 201 fica contido dentro de uma primeira câmara de uma unidade de expansão do fluido de coroa circular 202, e o volume do fluido de trabalho 204 fica contido dentro de uma segunda câmara da unidade de expansão do fluido de coroa circular 202. A primeira câmara pode ser fluidamente conectada à árvore de Natal submarina utilizando a válvula de asa de coroa circular da árvore de Natal 105, e a segunda câmara pode ser fluidamente conectada a um dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho 206. O dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho 206 também pode ter pressão nominal para a profundidade operacional desejada. Uma ou mais linhas de fluxo podem ser fornecidas para receber e descarregar fluido de coroa circular de poço para e de, respectivamente, a unidade de expansão de fluido de coroa circular.

[0018] A unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 pode ser um vaso de pressão em formato cilíndrico com uma espessura de parede que pode manter a rigidez sob a pressão operacional máxima permissível (MAOP) de alta pressão da coroa circular de poço. O volume total da unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 pode ser de poucos galões, alguns barris, ou vários barris, dependendo das necessidades de volume de expansão da coroa circular de poço particular. Tal volume pode ser de 3 galões (11,3 L) a 50 barris (7.949L), tal como 5 galões (18,9L) a 15 barris (2.384L), tal como 10 galões (37,8L) a 2 barris (317L), e tal como 30 galões (113,5L) a 1,5 barris (238L).

[0019] Dentro deste espaço de expansão, uma partição móvel pode ser disposta. Tal partição móvel pode ser um pistão de separação de fluido (“piston”) 203 que pode ser usado para manter o fluido de coroa circular de poço 201 e um fluido de trabalho 204 em câmaras separadas da unidade de expansão do fluido de coroa circular. O fluido de trabalho 204 será tipicamente um inibidor de hidrato tal como metanol ou monoetileno glicol ou outro fluido para prevenir a formação de hidratos. Alternativamente, o fluido de trabalho pode ser um fluido de evaporação/condensação que evapora a uma temperatura de leito marinho de 2° C a 6° C.

[0020] A unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 pode ter uma primeira extremidade no lado contendo o fluido de trabalho 204 e uma segunda extremidade localizada no lado contendo o fluido de coroa circular de poço 201. O pistão 203 pode ser usado para vedar a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 caso o pistão 203 atinja a primeira ou a segunda extremidade da unidade de expansão de fluido de coroa circular 202. Isto pode permitir que o pistão 203 atue como uma válvula de fechamento em casos onde o volume de fluido de coroa circular excede as condições de operação seguras.

[0021] Em uma ou mais modalidades, ao invés de um pistão 203, o fluido de coroa circular 201 pode ser separado do fluido de trabalho 204 por uma bexiga flexível, como a partição móvel. Ao utilizar uma bexiga flexível, a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 pode ter uma primeira válvula localizada no lado contendo o fluido de trabalho 204 e uma segunda válvula localizada no lado contendo o fluido de coroa circular de poço 201. As primeira e segunda válvulas podem ser usadas para fechar a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 quando a bexiga flexível alcança um volume máximo ou um mínimo para o fluido de coroa circular de poço. Tal volume pode ser substancialmente o volume da unidade de expansão de fluido de coroa circular 202.

[0022] Em uma ou mais modalidades, ao invés de um pistão 203, o fluido de coroa circular 201 pode ser separado do fluido de trabalho 204 por uma vedação de mola, como a partição móvel. A vedação de mola também pode ser usada para vedar a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 caso a vedação de mola atinja a primeira ou segunda extremidade da unidade de expansão de fluido de coroa circular 202. O pistão, a bexiga flexível, ou a vedação elástica podem permitir que o volume das primeira e segunda câmaras flutue respectivamente.

[0023] O fluido de trabalho pode ser controlado por pressão remotamente por uma válvula reguladora de pressão ajustável 205 que pode manter uma faixa de pressão desejada do fluido de trabalho no dispositivo de expansão de fluido de coroa circular, e na coroa circular de poço à medida que o fluido de coroa circular se expande. A válvula de controle de pressão ajustável 205 pode ventilar o fluido de trabalho para o interior do tanque de armazenamento de fluido de trabalho 206 para manter a pressão de coroa circular desejada. Quando o fluido de trabalho está sendo bombeado do tanque de armazenamento de fluido de trabalho 206 para a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202, a válvula de controle de pressão ajustável 205 pode ser fechada remotamente.

[0024] Em uma ou mais modalidades, uma válvula de retenção 207 pode permitir o fluxo de fluido de trabalho, até o volume de expansão, do tanque de armazenamento de fluido de trabalho 206 para a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202. A válvula de retenção pode ser usada para retornar o fluido de coroa circular para o espaço de coroa circular de poço durante o resfriamento quando o fluido de coroa circular estiver em contração. A válvula de retenção 207 pode proporcionar fluxo a partir do tanque de armazenamento de fluido de trabalho 206 quando a pressão de coroa circular é ligeiramente abaixo da pressão hidrostática. Sob operações normais, a pressão de coroa circular pode ser mantida a uma pressão diferencial acima da pressão hidrostática. A classificação MAOP da unidade de expansão de fluido de coroa circular 202 pode ser compatível com a pressão de fechamento de cabeça de poço (pressão de poço máxima). Adicionalmente, a cabeça de poço e a árvore de Natal podem proporcionar controle de poço primário e esta alta MAOP pode proporcionar uma medida extra de contingência de gerenciamento de alta pressão.

[0025] Uma bomba de fluido de trabalho 208 pode ser usada para aumentar a pressão do fluido de coroa circular. A bomba de fluido de trabalho 208 também pode ser usada para alimentar fluido de trabalho a partir do tanque de armazenamento de fluido de trabalho 206 para a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202.

[0026] O tanque de armazenamento de fluido de trabalho 206 pode ser similar aos tanques de armazenamento de fluido, conforme descrito na Patente US 9,079,639 B2, incorporada aqui por referência.

[0027] Tal tanque de armazenamento de fluido pode incluir um recipiente externo e pelo menos dois recipientes internos. O recipiente externo pode ser rígido, enquanto que os recipientes internos podem ser flexíveis. Por exemplo, os recipientes internos podem ser bexigas feitas de materiais flexíveis, duráveis, adequados para armazenar líquidos em um ambiente submarino, tais como tecidos revestidos de cloreto de polivinila (“PVC”), tecidos revestidos de acetato de etileno vinila (“EVA”), ou outros compósitos de polímeros. Os recipientes internos podem incluir um primeiro recipiente interno contendo água do mar e um segundo recipiente interno contendo pelo menos um líquido armazenado. Os recipientes internos podem ser equilibrados por pressão de modo que quando o líquido armazenado é adicionado ou removido do segundo recipiente interno, um volume correspondente de água do mar escape ou entre do primeiro recipiente interno. O monitoramento das condições no espaço entre as barreiras duplas, tal como descrito abaixo, pode proporcionar uma indicação de reparos requeridos para uma falha de uma barreira primária (um recipiente interno). Além disso, características de segurança integral podem ser incluídas no tanque de armazenamento para prevenir danos ao sistema de tanque no caso de o tanque ser esvaziado ou sobrecarregado.

[0028] O recipiente externo pode ser de qualquer forma e feito de qualquer material. Por exemplo, o recipiente externo pode ser uma construção metálica e integrado dentro de uma estrutura maior. Além disso, o recipiente externo pode ter um tamanho que é grande o suficiente para conter pelo menos dois recipientes internos. Por exemplo, um recipiente externo pode ser grande o suficiente para conter dois ou mais recipientes internos flexíveis que são capazes de armazenar uma quantidade de líquido suficiente para uso por uma longa duração, tal como entre operações de reabastecimento. Além disso, dois ou mais recipientes externos rígidos podem ser conectados juntos para se tornar parte de uma estrutura de multi-unidades. Por exemplo, uma chata tendo múltiplos suportes separados pode formar uma estrutura de multi-unidades, em que cada retenção forma um recipiente externo rígido conectado entre si.

[0029] Além disso, o volume do recipiente externo permanece fixo, e os volumes dos pelo menos dois recipientes internos são variáveis. Por exemplo, enquanto o líquido armazenado pode ser adicionado ou removido do segundo recipiente interno através de uma abertura controlada (e aumentar ou diminuir o volume respectivo do segundo recipiente interno) e um volume correspondente de água do mar pode escoar ou entrar do primeiro recipiente interno através de uma abertura controlada (e diminuir ou aumentar o respectivo volume do primeiro recipiente interno), o tamanho e volume do recipiente externo rígido permanecem fixos.

[0030] Pelo menos um recipiente interno pode ser preenchido com um líquido incluindo pelo menos um dentre produtos químicos, combustível, hidrocarbonetos, lamas, e pastas fluidas. Conforme aqui usado, um “líquido armazenado” ou um “líquido” pode se referir a líquidos que não a água do mar ou gases. Por exemplo, vários líquidos ou gases que podem ser armazenados em pelo menos um recipiente interno podem incluir produtos químicos esperados a serem usados em produção submarina, tais como metanol, glicol, diesel, óleo, inibidores de hidrato antiaglomerado, inibidores de hidrato de baixa dosagem, poças, lamas, pastas fluidas e muitos outros líquidos ou gases possíveis. Além disso, líquidos que podem ser armazenados no(s) recipiente(s) interno(s) flexível(is) podem incluir aqueles capazes de funcionar em pressão hidrostática de mar profundo (até 5.000 psi (34.473 kPa)) e temperatura de mar profundo fria (-34° c), enquanto também mantendo a flexibilidade do recipiente interno.

[0031] Um tanque de armazenamento pode ser configurado para agir como uma chata ou outro navio transoceânico com um suporte interno de carga contendo pelo menos dois recipientes internos flexíveis. O tanque de armazenamento pode incluir um arco para o reboque e/ou as paredes de dois lados para minimizar consequências se ocorrer uma colisão durante o reboque. As paredes de dois lados de um tanque de armazenamento também podem ser usadas para a flutuação na flutuação do tanque de armazenamento durante o reboque e trânsito, que pode subsequentemente ser inundada quando o tanque estiver completamente submerso. Além disso, em algumas modalidades, um tanque de armazenamento conformado como um navio transoceânico pode ser subdividido em compartimentos menores para conter e segregar múltiplos recipientes internos flexíveis preenchidos com pelo menos um tipo de produto químico ou para maior volume de armazenamento de produto químico.

[0032] Sensores podem ser usados no tanque de armazenamento, por exemplo, para monitorar a contaminação do fluido de barreira, conforme discutido acima, para monitorar os volumes de pelo menos dois recipientes internos, para monitorar condições de temperatura e/ou pressão, ou para monitorar outras condições do tanque de armazenamento.

[0033] De acordo com uma ou mais modalidades, uma série de sensores (temperatura, pressão, indicador de posição de pistão, etc.) também pode ser usada para monitorar condições do dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço. Além disso, o dispositivo de expansão de fluido de coroa circular de poço pode ser equipado com tubulação e compartimentos para alojar e proteger a bomba de fluido de trabalho 208 e componentes de medidor que encaminham o fluido de trabalho (ou outro líquido que não água do mar) através de mangueiras ou tubos de alta pressão para a unidade de expansão de fluido de coroa circular 202.

[0034] Dependendo da pressão de operação do fluido de trabalho, da pressão de operação do fluido de coroa circular, e da aplicação, tanto a tubulação como a bomba podem ser apropriadamente dimensionadas, ou se o fluido de trabalho estiver em um ambiente sub-hidrostático, então uma válvula de estrangulamento e sistema de medição também podem ser usados. Um receptáculo de controle pode controlar a bomba e monitorar quaisquer sensores monitorando a operação do tanque de armazenamento e do sistema de medição.

[0035] O dispositivo de armazenamento de expansão de coroa circular de poço também pode incluir uma série de componentes hidráulicos, componentes elétricos, e redundâncias de controle e reservas que não são ilustradas esquematicamente. Por exemplo, múltiplas unidades de expansão de fluido de coroa circular podem ser distribuídas juntas em paralelo para proporcionar um maior volume de expansão. Em algumas modalidades, múltiplas unidades de expansão de fluido de coroa circular podem ser colocadas em paralelo para proporcionar redundância no caso de vazamento do fluido de coroa circular. Adicionalmente, múltiplos tanques de armazenamento de fluido de trabalho podem ser usados para aumentar o volume total de fluido de trabalho, reduzir o volume contido em qualquer tanque, ou ambos.

[0036] Em uma ou mais modalidades, a pressão do fluido de trabalho pode ser alcançada usando um conjunto de cilindros ou acumuladores de armazenamento de gás externo conectados à unidade de expansão de fluido de coroa circular. Estes tanques podem desempenhar a mesma função que a bomba de fluido de trabalho.

[0037] A fim de inibir a formação de hidrato, o dispositivo de armazenamento de expansão do fluido de coroa circular de poço pode ser equipado com um aquecedor elétrico. O aquecedor pode fornecer os requerimentos de aquecimento necessários para impedir a formação de hidrato no interior do fluido de coroa circular na unidade de expansão de fluido de coroa circular.

[0038] Alternativamente, ou adicionalmente ao aquecedor elétrico, o dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço pode ter uma camada isolada. Tal camada isolada pode usar calor a partir de um fluido de produção de poço para aquecer o fluido de coroa circular na unidade de expansão de fluido de coroa circular e reduzir a formação de hidratos.

[0039] Adicionalmente, o dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço pode ter uma linha de fluxo conectando a árvore de Natal à unidade de expansão de fluido de coroa circular. Um produto químico inibidor de hidrato pode ser injetado na unidade de expansão de fluido de coroa circular por injeção do produto químico através da linha de fluxo. Qualquer um dos aquecedores elétricos, camada isolada, e produto químico inibidor de hidrato pode ser usado para reduzir a formação de hidratos.

[0040] De acordo com uma ou mais modalidades aqui descritas, é um processo para gerenciar pressão de coroa circular de poço utilizando um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de pressão nominal localizado próximo a uma cabeça de poço submarino ou árvore de Natal. Fluido de trabalho e fluido de coroa circular de poço são alternadamente removidos e adicionados ao dispositivo de expansão de fluido de coroa circular de poço. Em tais modalidades, quando o fluido de coroa circular de poço está sendo removido, o fluido de trabalho está sendo adicionado, e quando o fluido de coroa circular de poço está sendo adicionado, o fluido de trabalho está sendo removido.

[0041] Em uma ou mais modalidades, o fluido de coroa circular pode ser separado do fluido de trabalho com um pistão, uma bexiga flexível, ou uma vedação de mola. O fluido de trabalho pode ser armazenado em um tanque de armazenamento de fluido de trabalho e a pressão do fluido de coroa circular de poço pode ser mantida dentro de coroa circular de poço com uma válvula de controle de pressão ajustável, e pressurizada com uma bomba de fluido de trabalho.

[0042] Similar àquele de um tubo de ventilação de coroa circular umbilical convencional, caso haja um vazamento de tubulação de fundo de poço e fluido de produção esteja pressurizando a coroa circular de poço, o volume de expansão pode ser isolado utilizando a válvula de asa de coroa circular de árvore de Natal 105 e o vazamento de fluido de produção ventilado para o interior da linha de fluxo de produção utilizando a válvula de passagem de árvore de Natal 107 (Figura 1) e o estrangulador de produção de poço.

[0043] De acordo com as modalidades aqui reveladas, o dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço pode ser conformado para agir como uma chata ou outro navio transoceânico com um suporte interno de carga contendo os tanques de armazenamento, bombas, e outros equipamentos. Para algumas situações, os projetos descritos acima podem ser instalados na própria coroa circular, abaixo do suspensor de tubulação ao invés de fora da cabeça de poço. Os projetos instalados na coroa circular podem ser unidades múltiplas para alcançar a capacidade de expansão de volume desejada. Em modalidades onde o dispositivo de expansão de fluido de coroa circular de poço é instalado dentro da coroa circular, o dispositivo pode incluir um volume no espaço da coroa circular que é grande o suficiente para conter o volume total de expansão do fluido de coroa circular.

[0044] Embora a revelação inclua um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo o benefício desta revelação, apreciarão que outras modalidades podem ser planejadas que não se afastam do escopo da presente descrição. Consequentemente, o escopo deve ser limitado somente pelas reivindicações anexas.

Claims (21)

1. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal CARACTERIZADO pelo fato de que é capaz de gerenciar uma variação de pressão de uma coroa circular de poço pela remoção ou adição de fluido à coroa circular de poço, o dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço compreendendo: uma unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) contendo um fluido de coroa circular de poço (201) e um fluido de trabalho (204), em que a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) compreende adicionalmente uma partição móvel mantendo o fluido de trabalho (204) e o fluido de coroa circular de poço (201) em câmaras separadas da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202); um tanque de armazenamento de fluido de trabalho (206) contendo o fluido de trabalho (204); uma válvula de controle de pressão ajustável (205) configurada para manter uma pressão do fluido de trabalho (204); uma bomba de fluido de trabalho (208) configurada para alimentar fluido de trabalho pressurizado (204) do tanque de armazenamento de fluido de trabalho (206) para a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202); uma válvula de retenção (207) configurada para permitir o fluxo de fluido de trabalho (204) do tanque de armazenamento de fluido de trabalho (206) para a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202); e uma linha de fluxo para receber e descarregar fluido de coroa circular de poço (201) para e a partir de, respectivamente, a unidade de expansão do fluido de coroa circular (202).

2. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a partição móvel compreende adicionalmente um pistão (203) que separa o fluido de coroa circular de poço (201) a partir do fluido de trabalho (204).

3. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) compreende uma primeira extremidade próxima a um lado de fluido de trabalho e uma segunda extremidade próxima a um lado de fluido de coroa circular de poço, em que o pistão (203) veda a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) caso o pistão (203) atinja a primeira ou a segunda extremidade da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202).

4. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a partição móvel compreende adicionalmente uma bexiga flexível que separa o fluido de coroa circular de poço (201) do fluido de trabalho (204).

5. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) compreende uma primeira válvula próxima a um lado de fluido de trabalho e uma segunda válvula próxima a um lado de fluido de coroa circular de poço, em que a primeira e segunda válvulas são configuradas para fechar quando a bexiga flexível alcança um volume máximo ou um mínimo para o fluido de coroa circular de poço (201).

6. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a partição móvel compreende adicionalmente uma vedação de mola que separa o fluido de coroa circular de poço (201) do fluido de trabalho (204).

7. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) compreende uma primeira extremidade próxima a um lado de fluido de trabalho e uma segunda extremidade próxima a um lado de fluido de coroa circular de poço, em que a vedação de mola veda a unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) caso o pistão (203) alcance a primeira ou a segunda extremidade da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202).

8. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente um aquecedor elétrico configurado para reduzir a formação de hidratos.

9. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma camada isolada configurada para usar calor a partir de um fluido de produção de poço para reduzir a formação de hidratos.

10. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma linha de fluxo conectando uma cabeça de poço submarina à unidade de expansão de fluido de coroa circular (202), em que um produto químico inibidor de hidrato é injetado na unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) pelo roteamento da injeção química através da linha de fluxo.

11. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de trabalho (204) é um ou mais dentre metanol e monoetileno glicol ou outro fluido para impedir a formação de hidratos.

12. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido de trabalho (204) é um fluido de evaporação/condensação que evapora a uma temperatura de leito marinho de 2°C a 6°C.

13. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente duas ou mais unidades de expansão de fluido de coroa circular (202) operadas em paralelo para fornecer um volume de expansão aumentado.

14. Dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o tanque de armazenamento de fluido de trabalho (206) compreende um volume interno contendo o fluido de trabalho (204), as câmaras separadas da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) compreendem: uma primeira câmara conectada fluidamente a uma árvore de Natal submarina; e uma segunda câmara conectada fluidamente ao dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho (206); e a partição móvel compreende um pistão (203), bexiga, ou vedação por mola separando as primeira e segunda câmaras, e configurado para permitir que um volume das primeira e segunda câmaras flutue respectivamente.

15. Processo para gerenciar pressão de coroa circular de poço utilizando um dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço de pressão nominal tendo uma unidade de expansão de fluido de coroa circular (202), o processo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: alternadamente remover um fluido de coroa circular de poço (201) da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) e adicionar o fluido de coroa circular de poço (201) à unidade de expansão de fluido de coroa circular; alternadamente adicionar um fluido de trabalho (204) à unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) e remover o fluido de trabalho (204) da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202); em que quando o fluido de coroa circular de poço (201) está sendo removido, o fluido de trabalho (204) está sendo adicionado, e quando o fluido do coroa circular de poço (201) está sendo adicionado, o fluido de trabalho (204) está sendo removido; manter o fluido de trabalho (204) e o fluido de coroa circular de poço (201) em câmaras separadas da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) utilizando uma partição móvel; armazenar o fluido de trabalho (204) em um tanque de armazenamento de fluido de trabalho (206); manter a pressão do fluido de trabalho (204) com uma válvula de controle de pressão ajustável (205); pressurizar o fluido de trabalho (204) com uma bomba de fluido de trabalho (208) e alimentar o fluido de trabalho pressurizado (204) na unidade de expansão de fluido de coroa circular (202); e receber e descarregar fluido de coroa circular de poço (201) para e de, respectivamente, a unidade de expansão do fluido do coroa circular (202).

16. Processo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente vedar a unidade de expansão de fluido de coroa circular(202) quando a partição móvel alcança uma primeira extremidade próxima a um lado de fluido de trabalho ou uma segunda extremidade próxima a um lado de fluido de coroa circular de poço.

17. Processo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente aquecer o fluido de coroa circular com um aquecedor elétrico, reduzindo a formação de hidratos.

18. Processo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente aquecer uma camada isolada utilizando calor a partir de um fluido de produção de poço, reduzindo a formação de hidratos.

19. Processo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que adicionalmente injeta um produto químico de inibição de hidrato na unidade de expansão de fluido do coroa circular (202) a partir de uma cabeça de poço submarina através de uma linha de fluxo.

20. Processo, de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente operar duas ou mais unidades de expansão de fluido de coroa circular (202) operadas em paralelo para fornecer um volume de expansão aumentado.

21. Processo para remoção ou adição de fluido a uma coroa circular de poço, utilizando o dispositivo de armazenamento de expansão de fluido de coroa circular de poço, conforme definido na reivindicação 14, o processo sendo CARACTERIZADO pelo fato de compreender: conectar fluidamente a primeira câmara da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) à árvore de Natal submarina; conectar fluidamente a segunda câmara da unidade de expansão de fluido de coroa circular (202) ao dispositivo de armazenamento de fluido de trabalho (206); manter uma pressão de ponto de ajuste de fluido de trabalho dentro da segunda câmara com uma ou mais da válvula de controle de pressão ajustável (205), da válvula de retenção (207), ou da bomba de fluido de trabalho (208); e variar um volume das primeira e segunda câmaras à medida que o fluido de coroa circular de poço (201) se expande e contrai.