BRPI0619798A2 - sistema de transferência de detritos de perfuração e métodos relacionados - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE TRANSFERêNCIA DE DETRITOS DE PERFURAçãO E MéTODOS RELACIONADOS. A presente invenção refere-se a um sistema para a manipulação de detritos de perfuração que transporta a lama de detritos para os tanques de volume através de um conduto. Os tanques de volume têm um volume interior despressurizado que recebe a lama. Um elemento de transporte posicionado no interior do tanque de volume força a lama para fora de um orifício de descarga no fundo do tanque de volume. Quando o elemento de transporte adequado é um transportador do tipo parafuso acoplado a um motor, este aplica uma força motriz vertical para a lama. Os tanques de volume contêm os detritos de lama até que os mesmos possam ser descarregados através do orifício de descarga para um navio de transporte para processamento ou eliminação. Para operações em alto-mar, o sistema inclui uma unidade de separação sobre a armação que forma a lama de detritos a partir do fluido que retorna do poço e uma unidade de fluxo de detritos que transporta o efluente de lama proveniente da unidade de separação para os tanques de volume. Em uma disposição, um controlador e sensores controlam o fluxo de lama para os tanques de volume.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA E MÉTODO PARA A MANIPULAÇÃO DE UM FLUIDO DE RETORNO E SIS- TEMA PARA TRANSPORTAR DETRITOS".

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se, de modo geral, à manipulação de materiais de refugo, especialmente corpos sólidos de perfuração particula- dos .

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Na perfuração de poços de petróleo e de gás, os fluidos ou "la- mas" de perfuração são utilizados para prover a lubrificação do furo de poço, para resfriar a broca, para proteger contra corrosão e para prover uma altura de carga a fim de manter a integridade da formação. Existem dois tipos prin- cipais de lamas de perfuração: à base de água e à base de óleo. Geralmen- te, as bombas de superfície circulam a lama de perfuração para baixo do cabo do tubo tubular. A lama sai pela broca e flui para cima até a coroa anu- lar entre o cabo do tubo e o furo. O fluido que volta (ou o fluido de retorno) carrega os detritos de perfuração para longe da broca e para fora do poço. As lamas de perfuração à base de óleo são emulsões internas de água ex- terna de óleo estável, incluindo agentes umectantes para conter os corpos sólidos, como, por exemplo, os detritos de perfuração, na fase de óleo. Os detritos de perfuração, assim, tendem a se tornarem oleosos, capturando grandes quantidades de lama à base de óleo em seus espaços intragranula- res e criando preocupações ambientais com relação à eliminação dos detri- tos de perfuração oleosos contaminados.

No estado da técnica, os detritos de perfuração contaminados com lamas de perfuração à base de óleo são muitas vezes recolhidos em tanques de decantação nos quais a lama de perfuração reutilizável é arras- tada para fora do topo do tanque e os detritos de perfuração contaminados, como resíduos, são transportados para locais de eliminação adequados. Tais operações de armazenamento e transporte são dispendiosas e ambien- talmente indesejáveis, especialmente em operações de perfuração em alto- mar. Tipicamente, os detritos contaminados com óleo contêm cerca de cin- - qüenta por cento (50%) em volume de líquidos à base de óleo. O valor des- te grande volume de matéria líquida oleosa arrastada é considerável, e exis- te um forte incentivo econômico no sentido de recuperar a lama de perfura- ção à base de óleo tanto do ponto de vista econômico, bem como por razões ambientais. Por conseguinte, os detritos são normalmente separados do flui- do de perfuração através de dispositivos tais como um agitador de xisto, que retira detritos e corpos sólidos grandes do fluido de perfuração durante a circulação dos mesmos. Basicamente, tal dispositivo tem uma peneira de malha fechada inclinada sobre a qual o fluido que regressa a partir do furo, que vem a ser caneluras perfuradas. Os corpos sólidos capturados na penei- ra fazem um percurso pela superfície inclinada abaixo para ser recolhida no fosso do agitador ou na calha de detritos. Também é desejável recuperar o máximo dos fluidos de perfuração caros quanto possível. Por conseguinte, outros dispositivos, que desempenham um papel na separação de corpos sólidos dos fluidos de perfuração, incluem separadores do tipo ciclone, e centrífugas. Os detritos descarregados a partir dos agitadores, dos ciclones e das centrífugas que são recolhidos no fosso do agitador ou na calha de detritos encontram-se ainda altamente contaminados com fluidos de perfura- ção e, portanto, formam uma lama ou lodo pesado. Tipicamente a lama é transportada em recipientes ou cubas, que são então periodicamente movi- dos por um guindaste a partir da armação para um navio.

Este processo é desvantajoso por uma série de razões. Em pri- meiro lugar, as cubas ocupam um espaço valioso considerável sobre o piso da armação. Por outro lado, a manipulação das cubas requer o uso do guin- daste da armação, o que pode desviar o guindaste de outras importantes tarefas. Um dispositivo da técnica anterior utiliza uma disposição para o transporte pneumático para os materiais de transporte que estão sob a for- ma de pastas espessas e pesadas. Acredita-se que uma falha de tais dispo- sições é a necessidade de recipientes com força suficiente para manter con- teúdos pressurizados. Os recipientes adequados são tipicamente pesados e dispendiosos devido à necessidade de componentes metálicos fortes o sufi- ciente para manter com segurança condições de pressão elevada. A presente invenção aborda estas e outras desvantagens da técnica anterior.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em aspectos, a presente invenção provê sistemas e métodos eficazes para o tratamento de detritos de perfuração gerados durante a per- furação de furos de poço que produzem hidrocarbonetos. Teses detritos, como já anteriormente notado, são arrastados em um fluido de perfuração a partir do furo de poço (o fluido de retorno). Depois de fluido de retorno ser separado de modo a formar uma lama de detritos, a lama de detritos é transportada em um ou mais tanques de volume através de um conduto, tais como mangueiras, tubos, ou uma tubulação. O tanque de massa tem um volume interior despressurizado que recebe e contém a lama. Quando ne- cessário, um orifício de descarga sobre o tanque de massa é aberto para permitir que a lama saia do tanque de massa. Os tanques de volume man- têm a lama de detritos até que a mesma possa ser descarregada para um navio de transporte ou veículo para processamento e/ou eliminação. O navio de transporte ou veículo pode ter um banco de recipientes adaptados para receber a lama a partir dos tanques de volume.

Uma vez que a lama é muito viscoso e pode não escoar sob o peso da gravidade por si só, um elemento de transporte posicionado dentro do tanque de massa aplica uma força motriz ao corpo de lama, fazendo com que o corpo de lama corpo escoa para fora do orifício de descarga do tanque de massa. Em modalidades, o elemento de transporte pode ser configurado para misturar a lama antes de fazer com que a lama escoa para fora dos tanques. Em uma modalidade, o elemento de transporte é um dispositivo que empurra a lama através do orifício de descarga. Tal dispositivo adequa- do inclui um transportador do tipo parafuso montado verticalmente acoplado a um motor.

Em outras modalidades, o tanque de massa tem um corpo cilín- drico com um fundo substancialmente plano. Para expelir os detritos do tan- que de massa, um transportador de detritos de múltipla ação é posicionado no interior do tanque de massa. Em uma modalidade, o transportador inclui um braço rotativo que varre toda a superfície interior do fundo de tanque de massa a fim de deslocar e agitar os detritos. Um dispositivo do tipo verruma montado ao longo do braço empurra ou ativamente impulsiona os detritos deslocados radialmente na direção do orifício ou orifícios de descarga do tanque de massa. Em outra modalidade, um ou mais elementos de controle de fluxo de detritos é posicionado ao longo de uma superfície interior de fun- do do tanque de massa. O elemento de controle de fluxo de detritos pode ser um elemento moldado conicamente com uma superfície altamente incli- nada que canaliza os detritos na direção do orifício ou orifícios de descarga. Assim, os elementos de controle de fluxo minimizam a área de superfície horizontal sobre a qual os detritos podem passar, bem como foco da drena- gem por gravidade dos detritos.

Em um disposição adequada para operações em alto-mar, o sis- tema inclui uma unidade de separação sobre a armação que forma a lama de detritos. A unidade de separação pode incluir uma ou mais agitadores, separadores do tipo centrífuga e/ou outros dispositivos adequados. Uma u- nidade de fluxo de detritos transporta o efluente de lama proveniente da uni- dade de separação para os tanques de volume ou outro local selecionado. A unidade de fluxo de detritos pode incluir, por exemplo, um transportador do tipo verruma e um dispositivo de bomba ou soprador para escoar a lama e uma ou mais válvulas de desvio que pode direcionar o fluxo de lama confor- me necessário. Em um disposição, um controlador controla o fluxo de lama na pluralidade de tanques de volume. Sensores posicionados em cada um dos tanques de volume produzem sinais indicativos do volume de lama em um tanque de massa associado. O controlador controla o fluxo de lama em resposta aos sinais do sensor. Os tanques de volume podem ser enchidos em simultâneo, seqüencialmente ou por qualquer outro esquema.

Exemplos das características mais importantes da presente in- venção foram resumidos (embora de maneira bastante ampla) para que se possa melhor compreender a descrição detalhada que se segue e, de modo que as contribuições que as mesmas representam para a técnica possam ser apreciadas. Existem, naturalmente, recursos adicionais da presente in- venção que serão descritos a seguir e que constituirão a matéria das reivin- dicações em apenso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Para uma compreensão detalhada da presente invenção, deve- se fazer referência à seguinte descrição detalhada da modalidade preferida, tomada em conjunto com os desenhos em anexo:

a Figura 1 ilustra esquematicamente um sistema para o proces- samento, armazenamento e descarga de detritos de perfuração, produzido de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a Figura 1A ilustra esquematicamente um tanque de massa de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a Figura 2 ilustra esquematicamente um recipiente de armaze- namento em um navio ou um veículo de transporte, produzido de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a Figura 3 esquematicamente ilustra uma instalação de perfura- ção em alto-mar utilizando um sistema de manipulação de detritos, feito de acordo com uma modalidade da presente invenção;

a Figura 4 ilustra esquematicamente um tanque de massa de acordo com uma modalidade da presente invenção que inclui os elementos de controle de fluxo; e

a Figura 5 ilustra esquematicamente um tanque de massa de acordo com uma modalidade da presente invenção que utiliza um transpor- tador de múltipla ação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Tal como é demonstrado na Figura 1, em uma modalidade parti- cularmente adequada para uso em uma armação de perfuração em alto-mar, um sistema de manipulação de detritos 10 inclui uma unidade de separação 12, uma unidade de fluxo de detritos 14, e um ou mais tanques de volume 16. O sistema descarrega os detritos em um ou mais recipientes adequados 18 de navio de transporte (não mostrado). Em um modo de operação, o sis- tema recebe um fluido de retorno que arrasta os detritos de um furo de poço feito. A unidade de separação 12 separa uma parte do fluido de perfuração do fluido de retorno para reutilização em uma outra perfuração e forma a lama de detritos. A lama de detritos é transportada por uma unidade de fluxo de detritos 14 para o tanque ou tanques de volume 16. Depois de os tanques de volume 16 serem totalmente carregados com detritos, os detritos são ex- pelidos dos tanques de volume 16 e transportados pela unidade de fluxo de detritos 14 para os recipientes 18 de navio de transporte (não mostrado). Assim, ao contrário das disposições convencionais de manipulação de detri- tos, a intervenção humana não mais se faz necessária para coletar, armaze- nar e movimentar os detritos de perfuração em uma armação. Os elementos que compõem a modalidade da Figura 1 são apresentados em mais deta- lhes abaixo.

A unidade de separação 12 extrai um fluido de perfuração relati- vamente caro do fluido de retorno. Em uma disposição, a unidade de sepa- ração 12 pode incluir um ou mais agitadores de xisto 20. Dentro do agitador de xisto 20, o fluido de retorno e os corpos sólidos arrastados são lançados ao longo de um separador vibratório que tem uma ou uma série de peneiras em renque. As peneiras prendem e removem os corpos sólidos do fluido de retorno que escoa pelas mesmas. A unidade de separação 12 pode incluir ainda outros dispositivos de separação, tais como um separador centrífugo 21, também configurados para extrair o fluido de perfuração dos detritos.

Esses dispositivos de separação e técnicas são conhecidos na arte e não serão apresentados em mais detalhes. O efluente ou a produção da unidade de separação 12 é uma lama relativamente viscosa constituída de óleo ou de rocha coberta com aditivos, terra e resíduos. Esta lama geralmente não flui livre e, por isso, exige um mecanismo de transporte para induzir o fluxo.

A unidade de fluxo de detritos 14 é configurada para transportar a lama da unidade de separação 12 para outros dispositivos, tais como os tanques de volume 16 ou tanques de armazenamento em navio 18. Em uma modalidade, a unidade de fluxo de detritos 14 inclui um dispositivo do tipo verruma 22 que transporta continuamente a lama para um soprador de fase densa 24 que impele a lama através de um conduto 26, como, por exemplo, por uma canalização ou mangueiras para os de tanques de volume 16 ou tanques de armazenamento em navio 18. Válvulas adequadas, tais como uma válvula de desvio 27, podem ser usadas no conduto 26 para um fluxo seletivamente direto da lama.

Com referência a seguir às Figuras 1 e 1A, os tanques de volu- me 16 recebem e armazenam o fluxo de lama do conduto 26. Em uma mo- dalidade, um banco de tanques de volume 16 são sucessivamente enchidos com a lama do conduto 26. A lama escoa para o interior dos volumes dos tanques de volume 16 não pressurizados. Os tanques 16 têm uma porção cilíndrica superior 26, uma porção em forma de cone truncado inferior 28, e um orifício de descarga 30. As porções superior e inferior 26, 28 formam uma câmara interna 31. A porção em forma de cone truncado 28 utiliza uma forma inclinada a fim de ajudar no fluxo de detritos. O ângulo de inclinação é selecionado de tal modo que os detritos de perfuração que entram primeiro no tanque sejam os primeiros detritos de perfuração a saírem do tanque. Assim, a porção em forma de cone truncado 28 promove o fluxo total da la- ma através do tanque 16. Posicionado dentro da câmara interna 31 encon- tra-se um elemento de transporte 32 que aplica uma força motriz que impul- siona a lama para fora dos tanques de volume 16. A orifício de descarga 30 inclui uma montagem de válvulas adequada (não mostrada) que permite que a lama saia do interior dos tanques de volume 16. O enchimento dos tan- ques de volume 16 pode ser controlado manualmente, automaticamente ou por uma combinação dos dois. Em um disposição, um controlador 34 recebe sinais de sensores 36 posicionados nos tanques de volume 16. O sinais de sensor indicam a quantidade de lama nos tanques de volume 16. Sendo as- sim, em um disposição, um controlador 34 pode ter um circuito lógico pro- gramável (PLC) que dirige o fluxo para um tanque de massa 16 até que o sensor associado 36 indique que o tanque de massa 16 se encontra cheio. Posteriormente, o circuito PLC pára o fluxo para o tanque de massa 16 por meio da atuação de válvulas apropriadas e inicia o fluxo no tanque de massa 16 seguinte. Este processo pode continuar até que todos os tanques de vo- lume 16 estejam cheios. Embora tenha sido descrito um processo de enchi- mento seqüencial, deve-se apreciar que dois ou mais tanques de volume 16 podem ser enchidos ao mesmo tempo. Embora, em algumas modalidades, o tanque possa ser construído de modo a conter 100 BBL de detritos de perfu- ração tendo uma gravidade específica de 2,34, outros tamanhos e configu- rações podem também ser usados.

Tal como referido anteriormente, a lama pode ser relativamente viscosa e não escoar de maneira eficaz apenas sob o efeito da gravidade. Portanto, o elemento de transporte 32 é posicionado dentro da câmara inter- na de 31 dos tanques de volume 16 a fim de impelir a lama através dos tan- ques de volume 16 depois de a porta 30 ser aberta. Na modalidade da Figu- ra 1, o elemento de transporte 32 é pelo menos parcialmente imerso na lama e exerce uma força motriz em todo o corpo da lama, em oposição a, por e- xemplo, uma pressão positiva aplicada sobre o topo do corpo de lama e/ou uma sucção aplicada ao fundo do corpo de lama. Desta maneira, na presen- te disposição, o elemento de transporte 32 provê uma força motriz interna e verticalmente distribuída para o corpo de lama.

Em uma modalidade, o elemento de transporte 32 é um trans- portador de parafuso impulsionado por um motor de transmissão (não mos- trado). Uma porção de vôo do parafuso estende-se a partir de uma porção superior da câmara 31 e termina adjacente ao orifício de descarga 30. A ro- tação do parafuso assegura a propulsão da lama para baixo e para fora a- través do orifício de descarga 30. O tanque 16 pode incorporar ainda uma porção relativamente reta 33 adjacente a porção em forma de cone truncado 28 de modo a permitir que o elemento de transporte 32 puxe a lama através das secções de diâmetro reduzido do tanque 16. Sendo assim, o elemento de transporte 32 pode ter uma porção de um diâmetro relativamente maior 32A na seção superior do tanque 16 e uma porção de um diâmetro reduzido 32B na seção inferior do tanque 16. Isto é, o diâmetro do elemento de trans- porte 32 pode corresponder ao diâmetro ou forma do tanque de 16 de modo a aumentar o fluxo através do tanque 16 e reduzir as áreas potenciais nas quais a lama pode se assentar.

Em algumas modalidades, o elemento de transporte 32 é rever- sível à direita e à esquerda. No modo de rotação à direita, a lama escoa no sentido descendente para o orifício 30. No modo de rotação à esquerda, a lama se mistura de modo a manter a sua consistência material. Isto é vanta- joso quando a lama fica armazenada por longos períodos de tempo, uma vez um material mais pesado se assentará no fundo do tanque e os fluidos mais leves fluirão para o topo. Esta estratificação dos materiais pode tornar difícil a operação de esvaziar o tanque de lama. Em tais circunstâncias, a rotação à esquerda irá misturar a lama e irá permitir que a lama escoe do tanque.

Enquanto o elemento de transporte 32 é mostrado como posi- cionado em um sentido concêntrico e se estenda por substancialmente todo o tanque de massa 16, outras configurações adequadas poderiam incluir um elemento posicionado excentricamente ou um elemento que se estenda a- penas parcialmente através do tanque de massa 16. Em outras modalidades ainda, dois ou mais elementos de transporte podem cooperar no sentido de expelir a lama para fora do tanque de massa 16. Um parafuso ou verruma é simplesmente um elemento ilustrativo adequado para a aplicação de uma força motriz ao longo de todo o corpo da lama. Em outras modalidades ain- da, o elemento de transporte 32 pode ser posicionado adjacente a uma pa- rede interna do tanque de massa. Sendo assim, deve-se apreciar que o ele- mento de transporte 32 posicionado dentro do tanque de massa é suscetível a inúmeras variações que podem adequadamente aplicar uma força motriz no sentido vertical de todo o corpo de lama a fim de expelir a lama para fora do tanque de massa 16. A lama então expelida escoa para fora dos tanques de volume 16 e para a unidade de fluxo de detritos 14. Uma verruma ou ou- tros mecanismos transportadores transporta a lama a partir dos tanques de volume 16 através do conduto 26 para os recipientes de um navio de trans- porte. Os mecanismos transportadores adequados incluem sistemas pneu- máticos, bombas de cavidade progressiva, e sistemas de bombeamento a vácuo.

Com referência agora à Figura 2, é ilustrada esquematicamente uma modalidade de um sistema de manipulação de detritos 50 que pode ser instalado em um navio / veículo de transporte 52 aquático ou terrestre ade- quado. O sistema 50 inclui uma tubulação 54 que pode ser conectada ao conduto 26 (Figura 1), tanques de armazenagem 56, e um tubo principal de descarga 58. Em uma modalidade, os tanques 56 têm, cada qual, um dispo- sitivo de escoamento interno 60, como, por exemplo, uma verruma que ati- vãmente força os detritos para fora dos tanques 56. Da mesma forma, o tubo principal de descarga 58 pode incluir um dispositivo de escoamento 62, co- mo, por exemplo, uma verruma a fim de transportar os detritos dos tanques 56 para um local selecionado. Os tanques 56 podem, por exemplo, ter uma capacidade de 250 BBL1 bem como o tubo principal de descarga 62 pode ser configurado para um escoamento de 25 toneladas por hora.

Com referência agora à Figura 3, é mostrada uma modalidade da presente invenção adequada para aplicações de perfuração em alto-mar. Como é sabido, as operações de perfuração submarinas utilizam uma insta- lação de superfície, como, por exemplo, uma armação em alto-mar 70 a par- tir da qual um tubo ascendente 72 ou outro dispositivo transporta um cabo do tubo 74 para um poço submarino (não mostrado). Posicionado sobre a armação em alto-mar 70, encontra-se o sistema de manipulação de detritos 71 que processa o fluido de retorno a partir do furo do poço submarino (não mostrado) utilizando um equipamento previamente apresentado e transporta uma lama de detritos para um banco de tanques de volume 76. Durante a perfuração, o fluido de retorno é processado e a lama continuamente trans- portada e armazenada em tanques de volume 76. Um controlador enche os tanques de volume 76 usando instruções pré-programadas e sinais de sen- sores posicionados adequadamente. Periodicamente, um navio de transpor- te 78, como, por exemplo, uma barcaça, é ancorado junto à armação 70 e os tanques de armazenagem 80 da barcaça 78 são ligados ao sistema de ma- nipulação de detritos 71. Se a lama nos tanques for armazenada por um lon- go período, o dispositivo de transporte 32 é operado em um modo de mistura a fim de homogeneizar o corpo de lama. Em seguida, os orifícios dos tan- ques de volume 76 são abertos, e o sistema de manipulação de detritos 71 descarrega os detritos para a barcaça 78.

Com referência agora à Figura 4, é mostrada uma outra modali- dade de um tanque de massa 100 feito de acordo com a presente invenção. O tanque 100 é moldado de forma cilíndrica e tem uma base ou fundo subs- tancialmente plana 102, incluindo um orifício de descarga 103. Deve-se a - preciar que um tanque tendo um fundo chato 102 apresenta um perfil vertical inferior ao de um tanque de um volume similar, com uma porção inferior cô- nica e maior estabilidade devido a um centro de gravidade mais baixo, po- dendo ambas as coisas ser vantajosas em aplicações a bordo de um navio. Posicionado no interior 104 do tanque 100 e adjacente ao fundo 102 encon- tra-se um transportador de detritos de múltipla ação 106. Os transportador de detritos 106 desloca os detritos das superfícies do fundo 102 e também impulsiona ativamente os detritos deslocados em direção ao orifício de des- carga 103. Em uma modalidade, o transportador de detritos 106 inclui um braço radial 107, com uma verruma de rotação 108. Uma transmissão de engrenagem planetária 110 ou outro dispositivo de rotação adequado gira o braço 107 de tal forma que a verruma 108 varra a superfície do fundo 102. Durante esta ação de varredura, os detritos se acumulam por todo o braço 107. A ação de rotação da verruma 108 empurra ou ara os detritos acumula- dos das bordas externas radialmente em direção ao centro do fundo 102 e do orifício de descarga 103. Em vez de uma verruma, o braço pode incluir dedos do tipo ancinho ou outros elementos que possam deslocar os detritos em direção ao orifício de descarga 103. Sendo assim, a ação múltipla dos transportador de detritos 106 inclui, pelo menos, um movimento rotacional do braço e um movimento radial ao longo do braço. O braço 107 pode girar de forma intermitente ou contínua em uma direção inversa rotativa, e/ou varrer através de um arco preestabelecido.

Os detritos podem ser transportados continuamente a partir do tanque 100 utilizando os dispositivos descritos anteriormente com relação às Figuras 1 e 1A. De maneira alternativa, os detritos podem ser transportados utilizando um sistema de deslocamento de fluido de operação intermitente 120. Em uma modalidade, o sistema 120 inclui uma fonte de ar de alta pres- são, como, por exemplo, um compressor 122 que provê um ar de alta pres- são, um depósito ou reservatório 124, válvulas de isolamento 126a, b, e uma válvula de segurança de uma via 128 em comunicação com o orifício de descarga 103. Durante a operação, a válvula de segurança de uma via 128 é aberta de modo a permitir que os detritos drenem a partir do tanque 100 e se fechem depois de uma quantidade suficiente de detritos escoar para o reser- vatório 124. Em seguida, a válvula de isolamento 126a é aberta e o com- pressor 122 é energizado de modo a pressurizar o reservatório 124. Depois de uma pressão adequada ser atingida, a válvula de isolamento 126a é fe- chada e a válvula de isolamento 126b é aberta, o que permite que os detritos sejam expelidos para fora do reservatório 124. Um circuito PLC pode ser usado para automatizar a evacuação dos detritos e o processo de transpor- te. Por exemplo, o circuito PLC pode ser programado de modo a prover um número de rajadas periódicas ou pedaços de detritos por um período de tempo selecionado.

Com referência agora à Figura 5, é mostrada uma outra modali- dade de um tanque de massa 140 feito de acordo com a presente invenção. O tanque 140 é moldado de forma cilíndrica e tem uma base ou fundo 142 substancialmente plana que inclui os orifícios de descarga 143. Posicionada no interior 144 do tanque 140 e adjacente ao fundo 142 encontra-se uma pluralidade de elementos de controle de fluxo de detritos 146. Os elementos de controle de fluxo 146 apresentam superfícies muito inclinadas que se pro- jetam a partir do fundo 142 do tanque direcionam ou canalizam os detritos para dentro dos orifícios 143. Em uma modalidade, os elementos de controle de fluxo 146 incluem cones que se projetam verticalmente a partir do fundo 142. Os elementos de controle de fluxo 146 minimizam a possibilidade de que os detritos se acumulem sobre as superfícies interiores do tanque 140. Os orifícios de descarga 143 são aberturas formadas no fundo 142 do tan- que que podem ser seletivamente abertas ou fechadas usando elementos de oclusão adequados ou montagens de válvula (não mostrados). Tal como na modalidade da Figura 4, os detritos descarregados através dos orifícios 143 podem ser transportados com a utilização do sistema de deslocamento de fluido de operação intermitente 150 que inclui uma fonte de ar de alta pres- são 152 que provê um ar de alta pressão, um depósito ou um reservatório 154, as válvulas de isolamento 156a, b, e uma válvula de segurança de uma via 158 em comunicação com os orifícios de descarga 153. A operação do sistema 150 é similar ao descrito com referência à Figura 4.

Além dos dispositivos posicionados no interior dos tanques de volume que expelem os detritos por meio de uma ação física conjunta com o corpo de detritos, o corpo de detritos pode ser pressurizado a ar. Ou seja, em determinadas modalidades, pode ocorrer uma evacuação com a ajuda da pressão dos tanques de volume.

Deve-se apreciar que os sistemas de manipulação de detritos descritos acima oferecem uma maior segurança devido ao número reduzido de operações de manipulação, tais como as intervenções feitas pelo pessoal a fim de enganchar os recipientes ao guindaste, a pazada manual de detritos nos recipientes, as transferências dos recipientes no piso da armação, o uso de uma armação de guindaste, etc. ademais, o navio de transporte ao qual a lama é descarregada fica atracado apenas temporariamente adjacente à armação. Um navio de transporte continuamente atracado poderia impor um risco à armação e a si mesmo durante mares encapelados. Sendo assim, a redução do tempo que o navio fica atracado na armação também reduz o risco de um tempo inclemente interferir nas operações de perfuração.

Embora a apresentação acima trate de modalidades preferidas da presente invenção, várias modificações tornar-se-ão aparentes aos ver- sados na técnica. Pretende-se que todas as variações dentro do âmbito das reivindicações em apenso estejam abrangidas pela apresentação acima.

Claims (20)

1. Sistema para a manipulação de um fluido de retorno formado de fluido de perfuração e de detritos arrastados recuperados durante a perfu- ração de um poço em uma formação terrestre, caracterizado pelo fato de compreender: (a) uma unidade de separação (12) que pelo menos parcialmen- te separa o fluido de perfuração do fluido de retorno, por meio do que uma lama de detritos é assim formada; (b) uma unidade de fluxo de detritos (14) que recebe fluido de retorno a partir da unidade de separação (12), a unidade de fluxo de detritos (14) sendo adaptada para transportar o fluido de retorno através de um con- duto (26) acoplado à mesma; (c) pelo menos um tanque de massa (16, 76, 100, 140) acoplado ao conduto (26), o tanque de massa (16, 76, 100, 140) tendo (i) um volume interior que recebe o fluido de retorno, e (ii) um orifício de descarga (30, 103, -143) que seletivamente restringe o fluxo de fluido de retorno para fora do tanque de massa (16, 76, 100, 140), o fluido de retorno sendo contido no volume interior, pelo menos, até que o orifício de descarga (30, 103, 143) seja aberto, o fluido de retorno formando um corpo no volume interior; (d) uma fonte de gás pressurizado que provê um gás que pres- suriza o fluido de retorno em pelo menos um tanque de massa (16, 76, 100, -140); (e) um elemento de transporte (32) posicionado dentro do tan- que de massa (16, 76, 100, 140), o elemento de transporte (32) aplicando uma força motriz pelo menos parcialmente através do corpo de fluido de re- torno, que faz com que o corpo de fluido de retomo escoe para fora do orifí- cio de descarga (30, 103, 143) do tanque de massa (16, 76, 100, 140); e (f) um transportador que recebe o fluido de retorno a partir do orifício de descarga (30, 103, 143) do tanque de massa (16, 76, 100, 140); o transportador incluindo uma broca rotativa e sendo configurado para usar um gás pressurizado.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um tanque de massa (16, 76, 100, 140) compreende uma pluralidade de tanques de volume (16, 76, 100, 140).

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de compreender ainda um controlador (34) que controla o fluxo de fluido de retorno para dentro da pluralidade de tanques de volume (16, 76, 100, -140).

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda um sensor posicionado sobre cada uma dentre a pluralidade de tanques de volume (16, 76, 100, 140), o sensor produzindo um sinal indicativo do volume de fluido de retorno em um tanque de massa (16, 76, 100, 140) associado, o controlador (34) controlando o fluxo de fluido de retorno em resposta aos sinais do sensor.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema é posicionado sobre uma armação de perfuração em alto-mar (70).

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de compreender ainda um navio de transporte (78) tendo pelo menos um recipiente que recebe o fluido de retorno a partir de pelo menos um tan- que de massa (16, 76, 100, 140).

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de transporte (32) opera em um modo de mistura que mistura o fluido de retorno.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de transporte (32) aplica uma força motriz vertical ao corpo de fluido de retorno, a força motriz sendo pelo menos parcialmente aplicada através do corpo de fluido de retorno.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento de transporte (32) é adaptado para ser pelo menos parcialmente imerso no corpo de fluido de retorno.

10. Método para a manipulação de um fluido de retorno feito de um fluido de perfuração e de detritos arrastados recuperados durante a per- furação de um poço em uma formação terrestre, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: (a) formar uma lama de detritos separando pelo menos parcial- mente o fluido de perfuração do fluido de retorno; (b) armazenar fluido de retorno em pelo menos um tanque de massa (16, 76, 100, 140); (c) escoar o fluido de retorno para fora de pelo menos um tanque de massa (16, 76, 100, 140) aplicando uma força motriz no interior do corpo de fluido de retorno formado dentro de pelo menos um tanque de massa (16, -76, 100, 140) e pressurizando o fluido de retorno com gás; e (d) transportar o fluido de pelo menos um tanque de massa (16, -76, 100, 140).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de armazenar o fluido de retorno em uma pluralidade de tanques de volume (16, 76, 100, 140).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda a etapa de controlar o fluxo de fluido de re- torno na pluralidade de tanques de volume (16, 76, 100, 140) utilizando um controlador (34).

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de compreender ainda as etapas de determinar o volume de fluido de retorno em pelo menos um dos tanques de volume (16, 76, 100, 140), e de controlar o fluxo de fluido de retorno em resposta à determinação de vo- lume.

14. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de compreender ainda um navio de transporte (78) tendo pelo me- nos um recipiente que recebe o fluido de retorno de pelo menos um tanque de massa (16, 76, 100, 140).

15. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a força motriz é aplicada verticalmente e pelo menos parci- almente através do corpo de fluido de retorno.

16. Sistema para transportar detritos recuperados durante a per- furação de um poço submarino, caracterizado pelo fato de compreender: (a) uma armação em alto-mar (70) adaptada para perfurar o po- ço submarino; (b) uma unidade de separação (12) posicionada sobre a arma- ção em alto-mar (70), a unidade de separação (12) pelo menos parcialmente separando os detritos do fluido de perfuração no qual os mesmos são arras- tados; (c) um banco de tanques de volume (16, 76, 100, 140) que rece- be os detritos; cada tanque de massa (16, 76, 100, 140) tendo: (i) um volume interior que recebe os detritos; (ii) um orifício de descarga (30, 103, 143) que seletivamente res- tringe o fluxo de detritos para fora do tanque de massa (16, 76, 100, 140), os detritos sendo contidos no volume interior, pelo menos, até que o orifício de descarga (30, 103, 143) seja aberto, os detritos formando um corpo no vo- lume interior, e (iii) um elemento de transporte (32) posicionado dentro de cada tanque de massa (16, 76, 100, 140), os elementos de transporte aplicando uma força motriz em um sentido pelo menos parcialmente vertical através do corpo de detritos para assim expelir o corpo de detritos dos tanques de vo- lume (16, 76, 100, 140) através dos orifícios de descarga; (d) uma fonte de gás pressurizado que provê um gás que pres- suriza os detritos no banco de tanques de volume (16, 76, 100, 140); (e) um navio de transporte (78) adaptado para receber periodi- camente detritos do banco de tanques de volume (16, 76, 100, 140); e (f) um transportador transportando os detritos a partir do banco de tanques de volume (16, 76, 100, 140) para o navio de transporte (78).

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma unidade de fluxo de detritos (14) adap- tada para transportar os detritos a partir da unidade de separação (12) para o banco de tanques de volume (16, 76, 100, 140).

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de compreender ainda um conduto (26) que seletivamente acopla o banco de tanques de volume (16, 76, 100, 140) ao navio de transporte (78).

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o elemento de transporte (32) pode misturar os detritos an- tes do fluxo dos detritos.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que os elementos de transporte são adaptados para ser pelo menos parcialmente imersos nos detritos.