BR112021008674A2 - método para lavagem por pulso reverso de canos entupidos, por exemplo em um sistema de canos hidráulicos - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA LAVAGEM POR PULSO REVERSO DE CANOS ENTUPIDOS, POR EXEMPLO EM UM SISTEMA DE CANOS HIDRÁULICOS. A invenção se refere a um método para lavagem por pulso reverso de canos entupidos, por exemplo, em um sistema de canos hidráulicos, e ao uso do método. Um método para remover líquido de um lúmen de um cano por meio de uma lavagem por pulso reverso, em que dióxido de carbono em estado líquido ou supercrítico é adicionado a um cano, e a pressão é reduzida após a difusão do CO2 através do líquido, de modo que a redução de pressão transforme o CO2 em gás em expansão que pressiona a matéria para fora do cano na mesma extremidade na qual o CO2 foi inserido. O método é útil para limpar canos longos de extremidade fechadas, por exemplo, canos de controle hidráulicos para válvulas em instalações offshore, especialmente na indústria de óleo e gás.

Description

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MÉTODO PARA LAVAGEM POR PULSO REVERSO DE CANOS ENTUPIDOS, POR EXEMPLO EM UM SISTEMA DE CANOS

HIDRÁULICOS Campo da invenção

[001] A presente invenção se refere a um método para a limpeza de canos, em particular pela lavagem do lúmen de canos finos e longos, especialmente linhas de controle de fluido, tais como canos de controle hidráulicos para atuadores em sistemas de válvulas subaquáticos. Fundamentos da invenção

[002] Os sistemas de canos de controle hidráulicos para controlar válvulas submarinas na indústria petroquímica estão sujeitos à acumulação de materiais e impurezas indesejados não somente nas paredes dos canos como também na própria válvula, o que pode ser prejudicial para o funcionamento da válvula. No caso de o sistema de canos hidráulico usar um fluido à base de óleo, as impurezas ou sujeira que se acumulam no interior do sistema de canos hidráulico são normalmente cera ou graxa. As impurezas, incluindo matéria particulada, também podem se acumular nas válvulas usadas em instalações de mar profundo com o risco de mau funcionamento.

[003] O mau funcionamento das válvulas pode levar a acidentes ambientais graves, por exemplo, quando os canos de oleodutos não são fechados corretamente e vazam para a água do mar. Visto que tais materiais ou impurezas indesejados resultam em segurança operacional reduzida, há um desejo de se prover um método de limpeza.

[004] O problema com atuadores de válvula hidráulica na produção de óleo e gás é discutido no documento US2003/094419 de Vickio, no qual se propõe usar fluido hidráulico em fluxo turbulento através do sistema hidráulico.

[005] Para o caso de a válvula poder ser aberta, e líquidos poderem ser descarregados através da válvula, o pedido de patente norte-americano

2 / 15 US2016/184871 de Thomsen et al. e cedido ao Ocean Team Group A/S propõe um método em que dióxido de carbono supercrítico, scCO2, ou dióxido de carbono líquido, LCO2, é descarregado através do cano sob condições turbulentas.

[006] O documento CN106623275A revela o uso de scCO2 em canos de oleodutos para a remoção de incrustação.

[007] No entanto, para linhas de controle para válvulas que não podem ser lavadas porque não há abertura na válvula, esse método não se aplica. Para limpeza, a válvula teria que ser desmontada, e para tal tipicamente o sistema de canos inteiro, tipicamente com um comprimento na ordem de 200 a 1.000 metros, teria que ser alçado à superfície. Isso implica altos custos e esforços, e a operação do sistema de recuperação de óleo relacionado à válvula seria interrompido, o que não é desejável.

[008] A fim de limpar os sistemas de canos, propôs-se usar fluxo turbulento em tais canos com um líquido de limpeza e lavagem. O fluxo turbulento ajuda a soltar os contaminantes que aderem à parede interna dos canos e a lavar os contaminantes. No pedido de patente britânico GB2323421 de Thomsen, cedido à Ocean Team Scandinavia, é revelado um sistema com canos de fluido que são limpos com um fluxo pulsado. A fim de se obter um fluxo turbulento, é mencionado um número de Reynolds de pelo menos 2.300 ou pelo menos 3.000.

[009] Quando sistemas de canos estreitos ficam muito longos, a queda de pressão do fluido de limpeza por todo o cano resulta em perda do fluxo turbulento, porque a velocidade do fluxo não pode ser mantida alta o suficiente. Esse problema é discutido na patente US5007444 de Sundholm; a queda de pressão em canos que são mais longos do que 200 m e com um lúmen estreito de 10 mm impede uma velocidade de lavagem que cria um fluxo turbulento, porque a pressão requerida na entrada do tubo para compensar pela perda de pressão ao longo do cano e para criar a velocidade

3 / 15 de fluxo necessária excederia a pressão que os canos tipicamente suportam. Como uma solução para esse problema, o documento US5007444 propõe preencher o sistema de canos com líquido de lavagem assim como gás nitrogênio de modo que o número de porções de líquido de lavagem no cano seja separado por porções de gás. O gás nas colunas alternadas de óleo e gás é comprimido para subsequente expansão quando uma válvula na extremidade do cano é aberta a fim de criar um pulso de lavagem forçado através do sistema de canos.

[0010] Para limpeza e lavagem dos sistemas de canos, trocadores de calor, condensadores e catalisadores, dióxido de carbono líquido (LCO2) ou dióxido de carbono supercrítico (scCO2) foram propostos no modelo de utilidade alemão DE20113516U1 de Kipp. Como ilustrado nas figuras do documento DE20113516U1, LCO2 ou scCO2 é levado ao fundo de um trocador de calor e extraído através de uma válvula superior antes de ser filtrado como gás e recirculado. No documento DE20113516U1, nenhum detalhe é dado com relação à velocidade de fluxo ou pressão além da pressão e temperatura necessárias para manter o dióxido de carbono, CO2, em um estado líquido ou supercrítico. É explicado que o LCO2 e o scCO2 soltariam a contaminação das paredes internas.

[0011] Cavidades de enxágue com CO2 supercrítico são reveladas no documento US2009/0107523 de Zorn. Gás CO2 como uma lavagem em submarinos é revelado no pedido de patente europeu EP2151377 de Krummerich et al. O documento FR2918167 revela CO2 para limpar trocadores de calor. O documento US5375426 de Burgener revela scCO2 para limpar um sistema de refrigeração. O documento JPH10258019 trata de scCO2 para limpeza de endoscópios. O uso de fluidos de hidrocarboneto para a limpeza de uma planta de processamento químico ou de hidrocarboneto é revelado no documento W02003/103863. A limpeza de substrato com scCO2 é revelada no documento W02003/046065 de Bertram et al. O documento

4 / 15 US2013/0074943 de Cloeter revela scCO2 para a solubilização de um tensoativo para recuperação de óleo melhorada. O documento US8517097 de Segerstrom revela scCO2 para mistura com óleo cru pesado para reduzir a viscosidade e facilitar o transporte de óleo pelos canos. O documento DE4423188A revela a limpeza de recipientes de gás. O documento US2009/0107523A1 revela lavagem com CO2 de furos de broca em peças de trabalho na indústria automobilística.

[0012] Parece, pela técnica anterior acima, que a limpeza com CO2 em forma líquida ou em estado supercrítico é uma prática comum para canos hidráulicos quando o CO2 é inserido em uma extremidade e liberado na extremidade oposta.

[0013] No entanto, esses métodos não são aplicáveis para canos hidráulicos a atuadores em válvulas de controle, em que o cano tem uma extremidade fechada que não é acessível. Por conseguinte, há a necessidade de aprimoramento adicional na técnica. Descrição da invenção

[0014] É um objetivo da presente invenção prover um aprimoramento na técnica. Em particular, é um objetivo prover um método para a limpeza de canos de controle de fluido, por exemplo, canos hidráulicos, que são canos de extremidade fechada ou em que a liberação do fluido, por exemplo fluido hidráulico, na extremidade remota não pode ser liberada, por exemplo, devido a razões ambientais. Em particular, é um objetivo prover um método de limpeza para canos hidráulicos a atuadores em válvulas de controle submarinas, especialmente na indústria de óleo e gás.

[0015] Esse objetivo é alcançado com um método no qual matéria, tal como matéria de entupimento, é removida de um lúmen de um cano, tal como um cano entupido, por uma lavagem por pulso reverso em que dióxido de carbono em estado líquido ou supercrítico é adicionado a um cano para o CO2 se difundir na e através da matéria no cano, após o que a pressão é reduzida.

5 / 15 A redução de pressão transforma o CO2 em gás em expansão que pressiona a matéria para fora do cano na mesma extremidade na qual o CO2 foi inserido.

[0016] O método é útil para limpar canos longos de extremidade fechadas, por exemplo, canos de controle hidráulicos para válvulas em instalações offshore, especialmente na indústria de óleo e gás. Ele é vantajosamente aplicado em ciclos repetidos para remover a matéria do cano em porções. O método é útil para outros tipos de canos, em particular outros tipos de canos de controle de fluido e também para canos de injeção química. Por exemplo, o cano é parte de um umbilical, em particular um umbilical offshore, opcionalmente do tipo usado para a indústria submarina.

[0017] Por exemplo, a matéria no cano tipicamente contém sólido viscoso, por exemplo, cera ou graxa, e potencialmente também partículas sólidas, opcionalmente também líquido, tal como fluido hidráulico. Em canos hidráulicos, o líquido hidráulico, por exemplo, óleo, pode ter se transformado em borra, também chamada de graxa ou cera. Esta pode variar de estado sólido a sólido viscoso até líquido. A borra pode entupir as linhas de modo que o transporte do líquido através do cano não seja mais satisfatório, por exemplo, não mais possível ou pelo menos não possível a um nível que assegure o funcionamento adequado do equipamento.

[0018] Além disso, matéria particulada pode fazer parte da borra. Outro risco é a acumulação de borra e/ou matéria particulada no equipamento que é conectado ao cano e acionado pelo fluido hidráulico. Por exemplo, sistemas de válvulas hidráulicas têm risco de ficarem entupidos e de mau funcionamento devido à borra e matéria particulada.

[0019] O ciclo de lavagem por pulso reverso compreende - pressurizar o cano a uma pressão P1 adicionando-se dióxido de carbono pressurizado ao cano em uma primeira extremidade do cano; - adicionar o dióxido de carbono pressurizado a uma temperatura T, que na pressão P1 fica em estado líquido, LCO2, ou em um

6 / 15 estado supercrítico, scCO2; - manter o dióxido de carbono em um estado líquido ou em um estado supercrítico, respectivamente, no cano por um tempo t para difusão do LCO2 ou scCO2 através da matéria durante um tempo t, opcionalmente acumulando o LCO2 ou scCO2 não somente dentro da matéria como também no lado oposto da matéria; - então, após o tempo t, despressurizar o cano na primeira extremidade a um nível de pressão inferior, por exemplo, pressão atmosférica, em que o dióxido de carbono se transforma em gás em expansão dentro do cano e pressionar a matéria para fora do cano através da primeira extremidade do cano pelo gás em expansão.

[0020] Em mais detalhes, o dióxido de carbono, CO2, é provido a uma pressão e temperatura, em que o dióxido de carbono está em um estado líquido, LCO2, ou em um estado supercrítico, scCO2. A fim de manter o CO2 em um estado líquido ou supercrítico, a pressão do cano é ajustada correspondentemente, por exemplo, à mesma pressão ou a uma pressão apenas ligeiramente mais baixa, ou mesmo uma pressão mais alta. É importante o fato de que o nível de pressão P1 no cano não faz o CO2 mudar para um estado gasoso quando entra no cano e flui até a posição da matéria que deve ser removida.

[0021] O LCO2 ou scCO2 se difunde através da matéria ao longo de uma parte do cano e se acumula dentro da matéria e/ou no outro lado da matéria, sendo esta última uma situação especial se a matéria for um tampão de graxa que esteja entupindo o cano. A difusão pode ser auxiliada pela gravidade. Despressurizando-se o cano o suficiente, o CO2 muda para um estado gasoso, em que ele aumenta a pressão dentro da matéria ou no outro lado do tampão. A pressão causa a expansão do gás e pressiona a matéria para fora da primeira extremidade, especialmente se o cano for um cano de extremidade fechada ou se o cano for muito longo de modo que o

7 / 15 deslocamento do material à outra extremidade e para fora da outra extremidade seja muito mais difícil do que pressionar a matéria para fora da primeira extremidade. O método é útil para limpar canos somente da primeira extremidade.

[0022] A limpeza a partir de apenas uma extremidade tem uma grande vantagem em instalação offshore para recuperação de óleo e gás em que a operação da planta de óleo ou gás não precisa ser interrompida, o que economiza altos custos.

[0023] Experimentalmente, resultados satisfatórios foram alcançados com LCO2 e scCO2. No entanto, a seleção de qualquer um dos estados depende das circunstâncias. Se os canos forem frios, por exemplo, em água de mar profundo, pode ser difícil manter o estado supercrítico, o que requer uma temperatura acima da temperatura crítica Tc = 31ºC (graus centígrados). Em tais casos, o uso de LCO2 pode ser vantajoso sobre o scCO2. No entanto, em canos de oleodutos durante a operação de bombeamento, a temperatura pode ser acima de 31ºC, motivo pelo qual o scCO2 pode ser usado com sucesso. Por exemplo, o scCO2 é adicionado ao cano a uma temperatura mais alta do a que o próprio cano tem, opcionalmente a uma temperatura na faixa de 60 a 200 graus centígrados. Em comparação com o LCO2, o estado supercrítico tem uma difusividade e viscosidade mais baixas e tende a penetrar na matéria de maneira mais fácil e rápida. Além disso, no caso de a matéria a ser removida estar bem lá embaixo em um tubo estreito, o scCO2 flui mais fácil e rapidamente pelo tubo.

[0024] Este último é de alto interesse quando o procedimento de lavagem por pulso reverso para remover matéria for repetido ciclicamente múltiplas vezes, por exemplo, na faixa de 3 a 50 vezes, para remover matéria em porções menores por etapas. Por exemplo, o CO2 pode penetrar na matéria por uma distância de alguns metros e pode ser usado para remover porções de matéria do cano, em que cada porção corresponde a um volume

8 / 15 que preenche alguns metros do cano.

[0025] Por exemplo, o cano é pressurizado a uma pressão P1 acima da pressão crítica, Pc = 7,39 MPa, do dióxido de carbono. O dióxido de carbono é então adicionado como scC02 a uma temperatura T acima da temperatura crítica Tc = 31°C, por exemplo na faixa de 60 a 200 graus centígrados. Tipicamente, a pressão P1 está bem acima da pressão crítica, por exemplo na faixa de 10 MPa (100 bars) a 100 MPa (1.000 bars). Após o tempo de permanência de t, no qual o LCO2 ou scCO2 se difundiu na e através da matéria, a pressão diminui na primeira extremidade a um nível P2, por exemplo à pressão atmosférica (1 bar), a fim de pressionar a matéria para fora do cano pelo gás em expansão.

[0026] Nos experimentos, em que os canos hidráulicos sob a água do mar foram limpos com CO2, cada ciclo de lavagem pode ter um tempo de permanência t do CO2 que varia amplamente. Por exemplo, para uma linha hidráulica entupida, o entupimento pode levar até três dias para ser penetrado. Por outro lado, se o fluido hidráulico ainda estiver líquido, especialmente se o entupimento tiver sido removido, o tempo de permanência t está na ordem dos minutos. O tempo t, portanto, está na faixa de um minuto a 72 horas, tipicamente, no entanto, na faixa de 0,1 hora a 12 horas. Por exemplo, o primeiro ciclo sugere um tempo de permanência t na faixa de 2 a 72 horas e os ciclos subsequentes, um tempo t na faixa de 0,1 a 12 horas, potencialmente na faixa de 0,1 a 2 horas.

[0027] O método pode ser usado para limpar e esvaziar até mesmo canos muito longos de diâmetro estreito, por exemplo, de vários quilômetros e com um diâmetro de menos de 13 mm.

[0028] Útil durante a lavagem de tal cano que contém líquido, por exemplo, líquido hidráulico, tal como óleo, é uma lavagem turbulenta. A fim de pressionar a matéria através do cano até a primeira extremidade do cano sob condições turbulentas, o número de Reynolds relacionado tem que ser alto

9 / 15 o suficiente, por exemplo, pelo menos 3.000. No entanto, foram feitos experimentos em que o número de Reynolds estava acima de 5.000, por exemplo, na faixa de 10.000 e 30.000.

[0029] O número de Reynolds é definido como Re = densidade * velocidade * diâmetro/viscosidade e pode correspondentemente ser calculado para a matéria durante a lavagem por pulso reverso e também para o LCO2 ou scCO2 percorrendo o cano em direção à matéria nos ciclos.

[0030] Por exemplo, o número de Reynolds pode ser determinado no procedimento a seguir. Medindo-se o volume da matéria que foi removida do cano em cada um dos múltiplos ciclos de lavagem por pulso reverso e sabendo o diâmetro do cano, o comprimento da parte já lavada do cano pode ser calculado, em que a parte lavada é a parte do cano da qual a matéria foi removida durante os ciclos correspondentes. Os comprimentos da parte lavada conforme somados a partir de todos os ciclos já realizados produzem a profundidade dentro do cano na qual o próximo ciclo tem que remover matéria. A profundidade fornece a distância da primeira extremidade até a matéria que deve ser removida no próximo ciclo. Com a distância calculada e um intervalo de tempo medido entre a despressurização do cano e a chegada da matéria na primeira extremidade do cano, uma velocidade média da matéria pode ser calculada. Determinando-se ou estimando-se também a densidade e a viscosidade da matéria, o número de Reynolds pode ser calculado com base na velocidade média.

[0031] Já durante o preenchimento do cano com CO2 é vantajoso criar turbulência para o CO2, visto que essa turbulência limpa as paredes do cano. Para o LCO2, é esperado fluxo turbulento para um número de Reynolds de pelo menos 2.500, por exemplo, pelo menos 3.000. Esse número é bastante parecido com a estimativa correspondente para óleo de lavagem. Para o SCCO2, o número de Reynolds para fluxo turbulento é cerca de uma ordem de magnitude mais alta, por exemplo, pelo menos 17.000 ou pelo menos

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20.000 ou, assim, pelo menos 25.000.

[0032] Por exemplo, a velocidade do CO2 através do lúmen é pelo menos 0,5 m/seg, por exemplo, pelo menos 1 m/seg ou pelo menos 1,5 m/seg ou pelo menos 2 m/seg. No entanto, isso também depende da seção transversal no tubo, e a velocidade turbulenta pode potencialmente ser alcançada com uma velocidade tão baixa quanto 0,2 ou 0,3 m/seg.

[0033] No entanto, no caso em que o SCCO2 é preenchido em um lúmen de um cano que é muito longo, por exemplo, de mais do que 500 m, e se estende até a água do mar, a temperatura da água do mar resultaria em uma queda de temperatura dentro do tubo que pode causar uma mudança do estado supercrítico em um estado líquido. Visto que há interesse em manter o CO2 em um estado supercrítico por um tempo relativamente longo dentro do lúmen, a velocidade do CO2 não deve ficar baixa demais. Constatou-se que uma velocidade de pelo menos 1,5 m/seg é uma boa seleção em tais casos, embora a velocidade possa ser mais baixa ou mais alta dependendo das condições circundantes, por exemplo, água do mar fria, o que influenciam a queda de temperatura. A vantagem do SCCO2 em comparação com o LCO2 é a viscosidade mais baixa, o que permite uma vazão mais alta a uma queda de pressão relativamente baixa através do tubo. A vazão mais alta é uma boa medida contra a diminuição precoce de temperatura abaixo da temperatura crítica.

[0034] Os tamanhos em seção transversal típicos dos canos para canos hidráulicos subaquáticos na indústria de gás e óleo são menos do que 150 mm2 (milímetros quadrados) e tipicamente pelo menos 3 mm2. Por exemplo, o cano é um cano hidráulico de extremidade fechada para atuação hidráulica de um atuador em uma válvula de uma instalação offshore, o cano tendo uma áreas em seção transversal de pelo menos 1 mm2 e menos do que 150 mm2 e um comprimento de mais do que 100 m, tipicamente na faixa de 0,1 a 10 km, embora comprimentos ainda mais longos sejam possíveis.

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[0035] Por exemplo, experimentalmente um lúmen de 6,35 mm (0,25 pol) de um cano de 6.500 m de comprimento foi limpado com tal método. A pressão usada foi 350 bars, e a temperatura, 80.

[0036] Em outro experimento, um fluido injetado com produto químico tinha se tornado muito espesso e grudento, e a linha hidráulica não pôde ser usada. Durante esse experimento de lavagem reversa, 28,4 litros de matéria foram removidos da linha unidirecional. Esse volume foi equivalente a uma linha de 2,4 km que havia sofrido lavagem reversa, de uma linha total de 3 km com um diâmetro interno de 7 mm. Quando o CO2 está lavando a matéria para fora do cano, o CO2 pode facilmente ser recuperado e usado em ciclos subsequentes de lavagem por pulso reverso.

[0037] Em algumas modalidades, o LCO2 ou scCO2 é dotado de um teor de tensoativo, em que o volume do tensoativo em relação ao volume do LCO2 ou scCO2 é tipicamente na faixa de 1% a 5%. Por exemplo, são usados tensoativos com hidrocarbonetos de cadeia longa ou tensoativos com anéis aromáticos. Possíveis tensoativos são solvente de hidrocarboneto cíclico, monoéter n-butílico de dipropilenoglicol, álcool etoxilado, ou mercaptano de alquila etoxilado.

[0038] Para preencher de novo o cano com líquido hidráulico, após a remoção pelo método como descrito acima, em algumas modalidades, a pressão é mantida em nível elevado no cano e o líquido hidráulico limpo é adicionado enquanto o cano é mantido sob pressão. O CO2 é então removido deslocando-o com o líquido hidráulico antes de a pressão ser diminuída novamente.

[0039] Por exemplo, a áreas em seção transversal do lúmen é 30 mm2 e o comprimento, mais do que 1.000 m; a velocidade do CO2 através do cano durante a etapa de lavagem é pelo menos 0,5 m/seg, opcionalmente pelo menos 1,5 m/seg, e o número de Reynolds é pelo menos 2.500 se o CO2 estiver no estado líquido e pelo menos 17.000, opcionalmente pelo menos

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25.000, se o CO2 estiver no estado supercrítico.

[0040] A seção transversal do sistema de canos é, em um caso simples, circular com um determinado diâmetro. Alternativamente, a seção transversal pode ter o formato de uma elipse, uma forma livre curva, ou um polígono ou mesmo uma combinação dos mesmos. A seção transversal pode ser uniforme ou não uniforme ao longo de todo o comprimento do cano, embora tipicamente seja uniforme. O cano pode ser reto ou curvo, por exemplo, com uma ou mais dobras. Por exemplo, o cano é feito de metal, tal como aço inoxidável ou ligas de níquel, ou uma combinação polímero/metal. Opcionalmente, ele tem uma seção transversal circular uniforme com um diâmetro interno na faixa de 3 a 6 mm e um comprimento de pelo menos 100 m.

[0041] Para possibilitar a pressurização do CO2, um compressor ou bomba é conectado(a) à primeira extremidade do cano por encaixes. Tipicamente, o sistema é configurado para reciclar o CO2 após a lavagem do cano. O sistema compreende os seguintes elementos: - um compressor ou bomba para variar a pressão do CO2, - um aquecedor para controlar a temperatura do CO2 na primeira extremidade do cano, - um tanque de descarga para receber a matéria lavada por pulso reverso proveniente do sistema de canos, - um reservatório para armazenar a matéria e para extrair CO2, por exemplo, para reciclagem; - conectores na primeira extremidade do cano para conectar ao cano de modo que o CO2 possa entrar no cano na primeira extremidade, fluir pelo cano até a matéria no cano e retornar ao sistema antes do próximo ciclo, e com - conectores entre os elementos.

[0042] De acordo com uma modalidade da invenção, o sistema de

13 / 15 lavagem inclui adicionalmente um sistema de filtros de amostragem colocados após o ponto de retorno do CO2 e é configurado para limpar o CO2 de impurezas e para verificação da limpeza por um método de contagem de partículas. Descrição do desenho

[0043] Esta invenção será descrita em relação aos desenhos, em que: a figura 1 mostra um esboço de uma instalação offshore a figura 2 é um diagrama que mostra o número de Reynolds de contaminações de lavagem em um cano de oleoduto; a figura 3 é um diagrama que mostra a limpeza gradual do cano em termos da norma NAS 1638; a figura 4 é uma tabela para a definição da norma NAS 1638; a figura 5 é um diagrama de número de Reynolds durante o preenchimento do cano com scCO2. Descrição detalhada da invenção

[0044] A figura 1 mostra um esboço de uma instalação offshore 1, que é uma sonda de óleo ou gás na água do mar 2. Óleo ou gás de um poço 7 é bombeado através de um tubo 3 até a sonda 1 e bombeado daí através de um umbilical até um acumulador, por exemplo, um vaso. O tubo 3 pode ser fechado por uma válvula 6, que é importante por motivos de segurança, especialmente proteção ambiental no caso de problemas. A válvula 6 compreende um atuador hidráulico que é operado por fluido hidráulico no cano hidráulico 2. Diferentemente do tubo de transporte de óleo 2, o cano hidráulico 2 tem um diâmetro muito menor, tipicamente na ordem de 5 mm a 13 mm, tal como um cano de 6,35 mm (0,25 pol) ou um cano de 12,7 mm (0,5 pol), que é um cano comumente usado para esse fim.

[0045] Com o tempo, o fluido hidráulico, por exemplo, óleo, no cano hidráulico 2 aumenta em viscosidade, e borra pode ser depositada não apenas nas paredes do cano como também na válvula, especialmente no atuador,

14 / 15 além das partículas do fluido hidráulico ou dos componentes mecânicos no tubo e no sistema de válvula. A borra pode obstruir as linhas de modo que o transporte do líquido através do cano não seja mais possível ou pelo menos não possível a um nível que assegure o funcionamento adequado do equipamento. Além disso, matéria particulada pode se tornar parte da borra. Outro risco é a acumulação de borra e/ou matéria particulada no equipamento que é conectado ao cano e acionado pelo fluido hidráulico. Por exemplo, sistemas de válvulas hidráulicas têm risco de ficarem entupidos e de mau funcionamento devido à borra e matéria particulada.

[0046] Visto que o cano hidráulico 2 para controlar a válvula não pode ser lavado devido ao fato de ser um cano de extremidade fechada, é usado um método de limpeza no qual é removida matéria de um lúmen de um cano por uma lavagem por pulso reverso em que dióxido de carbono em estado líquido LCO2 ou estado supercrítico scCO2 é adicionado a um cano para o CO2 se difundir na e através da matéria, após o que a pressão é reduzida. A redução de pressão transforma o CO2 em gás em expansão que pressiona a matéria para fora do cano na mesma extremidade na qual o CO2 foi inserido. Além disso, a lavagem do cano 2 ao preencher o cano com CO2 está adicionalmente limpando as paredes dentro do cano.

[0047] O método é útil para limpar canos longos de extremidade fechadas, por exemplo, canos de controle hidráulicos para válvulas em instalações offshore, especialmente na indústria de óleo e gás. Ele é vantajosamente aplicado em ciclos para remover a matéria em porções do cano.

[0048] A figura 2 é um diagrama que mostra os números de Reynolds de contaminações de lavagem cíclica em um cano de oleoduto. Devido ao número de Reynolds de mais do que 5.000, a lavagem foi turbulenta com uma eficiência de limpeza muito boa.

[0049] A figura 3 é um diagrama que mostra a limpeza gradual do

15 / 15 cano em termos de uma norma aeroespacial nacional (NAS 1638), que é uma norma internacional usada para definir a limpeza e cujas definições são mostradas na figura 4.

[0050] A figura 5 é um diagrama de número de Reynolds durante o preenchimento do cano com scCO2. Vê-se que os números de Reynolds são acima de 30.000, o que indica lavagem turbulenta com scCO2.

[0051] O uso de SCCO2 para lavagem de canos é superior à lavagem com LCO2. Isto se deve ao fato da viscosidade mais baixa assim como pela difusividade mais alta. A viscosidade mais baixa permite uma velocidade de fluxo mais alta a uma perda de pressão reduzida em comparação com o LCO2. A difusividade mais baixa resulta na melhor penetração da matéria. No entanto, especialmente para canos subaquáticos, a temperatura não pode ser sempre mantida acima da temperatura crítica de Tc = 31ºC, motivo pelo qual o LCO2 pode ser usado em seu lugar. Experimentalmente, resultados úteis também foram obtidos com o LCO2.

[0052] Para casos em que um cano é colocado na água do mar e resfriado através da parede do cano pela água do mar, a temperatura pode cair de modo que um estado supercrítico não possa ser preservado ao longo de todo o cano. Em tal caso, em que o CO2 muda para a forma líquida, ocorreriam variações com relação à perda de pressão e à velocidade dentro do lúmen. No entanto, a lavagem ainda seria possível, embora os parâmetros tivessem que ser ajustados. Por exemplo, a perda de pressão seria mais alta devido à viscosidade mais alta, e a pressão de entrada teria que ser escolhida correspondentemente mais alta. A fim de manter o CO2 em um estado supercrítico pela maior parte possível do comprimento do cano, a velocidade de fluxo deveria ser ajustada relativamente alta.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. Método para remover matéria de um lúmen de um cano por meio de um procedimento de lavagem por pulso reverso, caracterizado pelo fato de que o procedimento de lavagem por pulso reverso compreende: - pressurizar o cano a uma pressão P1 adicionando-se dióxido de carbono pressurizado ao cano em uma primeira extremidade do cano; - adicionar o dióxido de carbono pressurizado a uma temperatura T, que na pressão P1 fica em estado líquido, LCO2, ou em um estado supercrítico, scCO2; - manter o dióxido de carbono em um estado líquido ou em um estado supercrítico, respectivamente, mantendo-se o cano no estado pressurizado por um tempo t para difusão do LCO2 ou scCO2 através da matéria durante o tempo t e acumulando-se o LCO2 ou scCO2 dentro da matéria ou no lado oposto da matéria ou ambos; - então, após o tempo t, despressurizar o cano na primeira extremidade a um nível de pressão inferior P2<P1, por exemplo, pressão atmosférica, e fazer com que o dióxido de carbono se transforme em gás em expansão dentro do cano e para pressionar a matéria para fora do cano através da primeira extremidade do cano pelo gás em expansão.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende repetir de maneira cíclica o procedimento de lavagem por pulso reverso múltiplas vezes.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o método compreende pressionar a matéria pelo cano até a primeira extremidade do cano sob condições turbulentas.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o método compreende ajustar a pressão P e o nível de pressão inferior para alcançar uma velocidade da matéria no cano que corresponda a um número de Reynolds de pelo menos 3.000.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende selecionar o tempo em entre 0,1 hora e 72 horas.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende pressurizar o cano a P1, em que P1 está na faixa de 10.000 kPa (100 bars) a 100.000 kPa (1.000 bars).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o método compreende pressurizar o cano a uma pressão P1 acima da pressão crítica, Pc, do dióxido de carbono; adicionar o dióxido de carbono como scCO2 a uma temperatura T na faixa de 60 a 200 graus centígrados.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o cano tem uma área em seção transversal de menos do que 150 mm2.

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o cano é um cano hidráulico de extremidade fechada para a atuação hidráulica de um atuador em uma válvula de uma instalação offshore, o cano tendo uma área em seção transversal de menos do que 150 mm2 e um comprimento de mais do que 100 m.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o LCO2 ou scCO2 é dotado de um teor de tensoativo, caracterizado pelo fato de que o método compreende ajustar o volume do tensoativo em relação ao volume do LCO2 ou scCO2 na faixa de 1% a 5%.

11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, o método caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, após a remoção da matéria, manter a pressão no cano e adicionar líquido hidráulico limpo enquanto sob pressão e remover o CO2 deslocando-o com o líquido hidráulico e, então, diminuir a pressão.