BRPI0715748A2

BRPI0715748A2 - mÉtodos de reduzir depàsito de material de uma mistura àleo/Água em um tubo de poÇo de petràleo, e de tratar lÍquido em um tubo de poÇo de petràleo, e, instalaÇço de produÇço de petràleo

Info

Publication number: BRPI0715748A2
Application number: BRPI0715748-7A2A
Authority: BR
Inventors: Daniel Stefanini
Original assignee: Hydropath Holdings Ltd
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2007-08-09
Publication date: 2013-07-16
Also published as: CA2663963C; GB2440725B; CN101535189A; CY1112432T1; RU2009108661A; CA2663963A1; MY148087A; EP2054347A1; DK2054347T3; US20100186958A1; US8033334B2; RU2432322C2; GB2440725A; NO20091063L; WO2008017849A1; AU2007283271A1; EP2054347B1; BRPI0715748B1; GB0615987D0; AU2007283271B2

Abstract

MÉTODOS DE REDUZIR DEPàSITO DE MATERIAL DE UMA MISTURA àLEO/ÁGUA EM UM TUBO DE POÇO DE PETRàLEO, E DE TRATAR LÍQUIDO EM UM TUBO DE POÇO DE PETRàLEO, E, INSTALAÇçO DE PRODUÇçO DE PETRàLEO. É descrito um método de tratar líquido, particularmente uma mistura óleo/água, em um tubo de poço de petróleo (1 O), em que o campo elétrico de propagação da radiofreqüência que é estabelecido no líquido no tubo causa a formação de cristais sementes de material formador de incrustação no líquido, no qual cristais sementes de asfaltenos e/ou ceras de parafina no líquido são depositados de maneira que eles sejam levados através do tubo com o líquido, em preferência a ser depositadas na parede do tubo.

Description

"MÉTODOS DE REDUZIR DEPÓSITO DE MATERIAL DE UMA MISTURA ÓLEO/ÁGUA EM UM TUBO DE POÇO DE PETRÓLEO, E DE TRATAR LÍQUIDO EM UM TUBO DE POÇO DE PETRÓLEO, E, INSTALAÇÃO DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO" DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Esta invenção diz respeito a um método de tratar líquidos em tubulação em instalações de produção de petróleo.

A extração de óleo de fontes subterrâneas é, em princípio, direta. Um furo é feito abaixo em até estrato no terreno contendo óleo e tubulação é colocada no furo, através da qual óleo pode subir até o nível da superfície do terreno. Em alguns poços de petróleo, óleo pode estar sob pressão no estrado contendo óleo de maneira que ele escoe para a superfície sem nenhuma assistência, mas, em muitos poços, pode ser exigida assistência, tanto pelo bombeamento para extrair o óleo quanto pela injeção de água abaixo no estrato contendo óleo, de forma que o óleo vá para a superfície misturado com a água. A água injetada no estrado contendo óleo pode ser água do mar, e pode ser aquecida de forma que o óleo, se viscoso, escoe mais facilmente. Neste caso, o que vai para a superfície será uma mistura óleo-água da qual o teor de óleo pode ser bem 10 % ou mais. Um problema associado com extração de óleo desta maneira é

o da formação de ceras e incrustação no tubo através do qual a mistura óleo/água vai para a superfície. À medida que a pressão é reduzida, quanto mais a mistura sobe no tubo, a água torna-se supersaturada e precipita carbonato de cálcio e outros minerais na forma de aragonita, berita, pirita e silicatos nas superfícies da tubulação de produção. Adicionalmente, asfaltenos e ceras de parafina se precipitam (à medida que o ponto de fluidez é atingido) do conteúdo de óleo da mistura, formando novamente nas superfícies do tubo e reduzindo gradualmente a taxa de produção. Além do mais, depósitos minerais de cálcio, e bio-fuligem, também causam problemas nos poços de injeção de água, e o sistema de bombeamento de alta pressão necessário para injeção de água, reduzindo a produção de óleo.

É grosseiramente o objetivo da presente invenção abordar o problema supramencionado de entupimento da tubulação pela deposição de minerais, ceras e outras substâncias.

De acordo com um aspecto da invenção, é provido um método de reduzir a deposição de material de uma mistura óleo/água em um tubo de poço de petróleo, compreendendo estabelecer um radiofreqüência que propaga no campo eletromagnético na mistura no tubo. O campo eletromagnético pode ser estabelecido provendo-se

um elemento de núcleo do material magneticamente condutor em volta do tubo em uma posição e estabelecendo um fluxo magnético de radiofreqüência no elemento do núcleo para gerar um campo elétrico de propagação no líquido no tubo.

O fluxo magnético de radiofreqüência no elemento do núcleo

pode ser estabelecido provendo-se uma bobina através da qual o elemento de núcleo passa, a bobina sendo energizada por sinais elétricos de

radiofreqüência.

Os sinais elétricos podem ser na forma de onda quadrada ou senoidal, ou possivelmente outras formas de onda podem ser utilizadas. Preferivelmente, o sinal é pulsado, cada pulso sendo de uma forma de onda senoidal decrescente.

Quando dissolvidos em água, minerais tais como carbonato e bicarbonato de cálcio e carbonato de bicarbonato de magnésio, por exemplo, existem como íons carregados positivamente e negativamente. Quando uma quantidade máxima de uma substância que pode ser dissolvida em solução é atingida, para uma dada temperatura e pressão, a solução é considera saturada e, se as condições mudarem de forma que a concentração de saturação de uma substância seja excedida, a solução é considerada supersaturada. Se cristais sementes suficientes da substância estiverem presentes na solução, a(s) substância(s) dissolvida(s) cristalizará(ão) na solução, e isto é que pode levar à deposição de incrustação nos tubos.

Para formar cristais sementes, os íons positivos e negativos da substância em solução têm que ser agrupados. Em virtude da distribuição de cargas nela, íons que compreendem mais de um átomo podem ser considerados dipolos e, pela influência de um campo elétrico, tais íons são alinhados com o campo e atraídos para a extremidade de carga oposta do campo aplicado. Este processo aumenta consideravelmente as mudanças de colisão entre partículas carregadas de cargas opostas, à medida que elas se movimentam na direção oposta uma da outra (especialmente se o campo elétrico for alternado), e leva a um maior crescimento de agrupamentos de íons de cargas opostas da substância dissolvida.

Além do mais, o campo elétrico reduz as forças atrativas que fazem com que as moléculas de água se agarrem nos íons, que faz com que as partículas carregadas se unam para formar um cristal semente. Tais cristais sementes diminutos têm uma carga superficial que atrai grandes números de íons e seus agrupamentos (que estão disponíveis se a solução for supersaturada) e tais cristais sementes crescem rapidamente e proporcionam o crescimento de cristais (isto é, precipitação da substância dissolvida) até que a solução não fique mais supersaturada. Se a pressão for reduzida (muitas substâncias formadoras de incrustação têm solubilidade decrescente na água com a redução da pressão) o crescimento do cristal retoma até que a quantidade de substância dissolvida seja reduzida novamente.

Tal criação de cristais sementes na solução é referida como cristais sementes homogêneos; cristais podem também formar em qualquer substância estranha ou em um plano que tem pontos vivos na sua superfície. Cargas elétricas serão concentradas em quaisquer tais pontos, que atrairão partículas carregadas para começar o processo de cristalização. Se não houver nenhum cristal semente homogêneo disponível nessa parte da solução, uma substância dissolvida provavelmente se cristalizará nos cristais sementes heterogêneos, que provavelmente estarão na superfície de trocadores de calor ou tubos. É isto que leva a deposição de incrustação em tubos.

De acordo com a invenção, a presença do campo

eletromagnético propagante em um tubo facilita a formação de cristais de semente homogêneos em água no tubo e, conseqüentemente, a formação de cristais na água, a ser realizada através do tubo pela água, em vez de uma incrustação depositada na superfície do tubo. Cristais sementes homogêneos são dez vezes mais atrativos para a substância em solução do que cristais semente heterogêneos em uma superfície e, conseqüentemente, é mais provável que ocorram cristais em suspensão na água.

Um cristal semente homogêneo começará a cristalização a uma maior pressão do que a pressão onde a cristalização pode começar em cristais sementes heterogêneos em uma superfície. Conseqüentemente, todo material que sujeito a precipitar da solução provavelmente terá feito isto antes que possa ocorrer a precipitação heterogênea em uma superfície.

O processo de causar a precipitação de substâncias dissolvidas da água em um tubo permite que a invenção seja benéfica em termos de reduzir a precipitação de asfaltenos e ceras de parafina nas superfícies do tubo a partir do conteúdo de óleo de uma mistura óleo e água. Tanto asfaltenos quanto ceras de parafina podem usar os cristais sementes supradescritos como semente na qual se depositam partículas suspensas (que têm uma aparência parecida com pérolas) antes de o ponto de fluidez ser atingido. Asfaltenos são compostos aromáticos complexos de alto peso

molecular tipicamente contendo oxigênio, nitrogênio, enxofre e metais pesados, bem como carbono e hidrogênio. Enquanto os cristais de substâncias formadoras de incrustação agem como cristais sementes para a deposição dos asfaltenos e ceras de parafina antes de o ponto de fluidez ser atingido, impedindo a deposição no tubo.

Adicionalmente, o campo tem um efeito benéfico na corrosão

de tubos.

A invenção será agora descrita por meio de exemplo com referência aos desenhos anexos, em que:

A figura 1 ilustra o aparelho para realizar a invenção em relação a um tubo de poço de petróleo;

A figura 2 ilustra um aparelho para estabelecer um campo eletromagnético no tubo e seus conteúdos, de acordo com a invenção; A figura 3 ilustra a forma de onda de pulsos aplicada pelo

aparelho;

A figura 4 ilustra o campo elétrico produzido em um tubo de poço de petróleo.

Referindo-se primeiramente à figura 1, esta ilustra um tubo de poço de petróleo 10 estendendo-se para baixo em um poço a partir do nível da superfície terrestre. Uma plataforma de produção 12 está ilustrada no topo do tubo 10, e um aparelho 14 mostrado com mais detalhes na figura 2 está conectado no tubo.

A figura 2 mostra uma seção do tubo 10 com o aparelho 14 aplicado nela. O aparelho 14 compreende um elemento de núcleo 16 de material magneticamente condutor, preferivelmente um material de ferrita adequado, envolvendo o tubo 10. Convenientemente, ele compreende diversos elementos individuais do material magneticamente condutor, contidos nas respectivas partes de revestimento, tais elementos sendo conectados uns nos outros por prendedores dos quais um ou mais podem ser removíveis para permitir que o núcleo seja posicionado em torno do tubo sem exigir que uma junta no tubo seja desconectada. Os elementos individuais do material magneticamente condutor são arranjados para estabelecer um caminho magneticamente condutor anular em volta do tubo 10. Uma bobina primária de um condutor elétrico fica disposta em um alojamento 18, associada com o elemento de núcleo 16, a bobina envolvendo o elemento de núcleo. A bobina é conectada pelo enrolamento 22 a uma unidade geradora de sinal de radiofreqüência 24. Sinais elétricos gerados pelo gerador de sinal 22 são aplicados na bobina primária envolvendo o elemento de núcleo magnético 16. Os sinais são sinais de radiofreqüência e preferivelmente são em uma sucessão de pulsos, cada um de uma forma da onda senoidal decrescente mostrada na figura 3. Outras formas de ondas de sinal podem ser utilizadas, por exemplo, forma de onda "quadrada". A aplicação de tais sinais ao núcleo magnético 16 estabelece um campo elétrico de radiofreqüência no tubo IOe mistura óleo/água nele, tal campa sendo um campo coaxial de propagação que é estabelecido por todo o comprimento do tubo 10.

Um método e aparelho para tratar um fluido com sinais de radiofreqüência são revelados, por exemplo, na patente US 5.667.677 e pedido publicado internacional W02006/067418. O aparelho para uso na presente invenção pode utilizar as estruturas e métodos revelados em tais documentos.

O campo eletromagnético é estabelecido a uma freqüência e intensidade de forma que moléculas de água (que são moléculas polares) não se movam suficientemente para aumentar a sua temperatura, ao passo que moléculas e íons maiores movem-se da maneira supradescrita para melhorar o processo de cristalização.

O aparelho descrito induz a uma tensão em linha com o eixo geométrico do tubo, produzindo corrente ao longo do eixo geométrico, que, por sua vez, cria um campo magnético coaxial no tubo e em torno dele. O campo magnético coaxial causa fluxo de elétrons próximos da pele externa do condutor, que pode ser considerado o tubo de metal juntamente com água dentro dele (ou a água sozinha, se o tubo não for condutor). Do ponto de vista elétrico, um tubo de poço de petróleo tem que ser considerado um circuito aberto, e gerar um fluxo razoável de elétrons em um condutor de circuito aberto, é necessário prover um sinal de alta freqüência de maneira que seja gerada uma tensão de onda estacionária no comprimento do condutor. Por exemplo, a uma freqüência em torno de 120 khz, o comprimento de onda será 2.498 m, e o comprimento de um quarto de onda 624,5 m. Assim, tensões variam substancialmente ao longo do comprimento do tubo, causando os efeitos supradescritos. A maneira na qual a tensão varia ao longo do comprimento do tubo 10 está ilustrada na figura 4. Da maneira supradescrita, o tubo de poço de petróleo pode

conter, em uso, uma mistura de óleo e água, a água que pode ser água do mar) tendo sido injetada no estrato portador de óleo do qual óleo é extraído para assistir na extração de óleo. O estabelecimento do campo eletromagnético de propagação no tubo facilita a formação de cristais sementes homogêneos no conteúdo de água da mistura no tubo, de forma que os cristais são carregados através do tubo pela água, em vez de serem depositados como incrustações na superfície interna do tubo. Observou-se que o teor de asfalteno(s) e cera(s) de parafina no óleo contido na mistura se depositam nos cristais sementes na água, de maneira que eles também são carregados através do tubo, e não depositados na superfície interna do tubo.

Asfalteno(s) é/são moléculas polares e, como tal, elas serão empurradas para o centro do tubo pelo campo coaxial propagante estabelecido da maneira supradescrita, impedindo ou reduzindo o seu depósito na parede do tubo.

Quando usados nesta especificação e reivindicações, os termos

"compreende" e "compreendendo" e suas variações significam que os recursos, etapas ou partes inteiras especificados são incluídos. Os termos não devem ser interpretados de forma a excluir a presença de outros recursos, etapas ou componentes. Os recursos da descrição apresentada, ou das reivindicações seguintes, ou dos desenhos anexos, expressos nas suas formas específicas ou em termos de um meio para realizar a função revelada, ou um método ou processo para atingir o resultado revelado, da maneira apropriada, podem, separadamente, ou em qualquer combinação de tais recursos, ser utilizados para realizara a invenção nas suas diversas formas.

Claims

1. Método de reduzir depósito de material de uma mistura óleo/água em um tubo de poço de petróleo, caracterizado pelo fato de que compreende estabelecer um campo elétrico de propagação de radiofreqüência na mistura no tubo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para inibir deposição de incrustação e/ou cera(s) de parafina e/ou asfaltenos da mistura óleo/água.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende fazer com que a formação de cristais sementes homogêneos na mistura, nos quais partículas de cristais sementes do(s) asfalteno(s) e/ou cera(s) de parafina são depositadas, seja carregada através do tubo.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o campo eletromagnético é estabelecido provendo-se um elemento de núcleo do material magneticamente condutor envolvendo o tubo em uma posição, e estabelecendo um fluxo magnético de radiofreqüência no elemento de núcleo para gerar um campo elétrico, propagando da dita posição, no líquido no tubo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o fluxo magnético de radiofreqüência no elemento de núcleo é estabelecido por uma bobina através da qual o elemento de núcleo estende- se a bobina sendo energizada pelos sinais elétricos de radiofreqüência.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que os sinais elétricos são de forma de onda senoidal.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sinal é pulsado, cada pulso sendo de uma forma de onda senoidal decrescente.

8. Método de tratar líquido em um tubo de poço de petróleo, caracterizado pelo fato de que é substancialmente da maneira supradescrita com referência e conforme mostrado nos desenhos anexos.

9. Instalação de produção de petróleo, caracterizada pelo fato de que tem um tubo de poço de petróleo provido com meios para estabelecer um campo eletromagnético de propagação de radiofreqüência no tubo.