BRPI0718663A2 - Sistema de produção de hidrocarboneto sub-refrigerado e método compreendendo um corredor energizado. - Google Patents
Sistema de produção de hidrocarboneto sub-refrigerado e método compreendendo um corredor energizado. Download PDFInfo
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Description
"SISTEMA DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETO SUB-REFRIGERADO E MÉTODO COMPREENDENDO UM CORREDOR ENERGIZADO"
CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
A presente invenção se refere a um método e a um
sistema para conversão de um fluido de produção de hidrocarboneto submarino a partir de acima de uma temperatura de formação de sólidos para abaixo da referida temperatura para transporte adicional através de uma linha de fluxo na forma de pasta fluida.
PANORAMA E ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO
Em uma produção submarina de longa distância e transporte de linha de fluxo de produtos de hidrocarboneto, uma das maiores questões de desafio é referente ao problema de refrigeração de fluidos de produção para dentro de regiões de comportamento que são caracterizadas por formação de sólidos e cristalização sobre a tubulação de produção. Os sólidos podem ser hidratos que são formados como uma mistura de gás e água que é refrigerada sob pressão, ou cera, asfaltenos, sais orgânicos e inorgânicos que são dissolvidos no fluido de produção em temperatura de produção e que se precipitam abaixo daquela temperatura ou pressão. Evidentemente, aglomeração e deposição de sólidos descontroladas sobre o interior de tubulação sucessivamente resultam em fluxo reduzido.
Diversas tecnologias têm sido desenvolvidas tanto para aquecer o sistema de fluxo ou quanto para isolar o sistema de fluxo, e por esta maneira manutenção da combinação de 30 temperatura e pressão no fluido de produção para uma região na qual referida formação de sólidos é tanto evitada ou quanto mantida em um nível mínimo.
Uma terceira tecnologia é aceitar a perda de calor e pressão e controlar o processo. Esta solução pode genericamente ser referida como "tecnologia de fluxo frio ou sub-resfriado". Em soluções de fluxo frio, método e aparelho são proporcionados pelos quais o fluido de produção é resfriado para uma temperatura de formação de 5 sólidos em uma localização à montante, a partir de onde o fluido de produção é adicionalmente transportado como pasta fluida na temperatura inferior.
O estado da técnica contém diversos exemplos desta abordagem para o problema. Panorama do estado da técnica relevante pode ser verificado na patente norte americana número US 6.070.417, por exemplo, que apresenta um método que é realizado por intermédio de um aparelho definindo um lúmen contínuo. 0 lúmen possui uma parede termicamente condutiva a partir da qual calor é extraído a partir do lado do exterior, na medida em que o fluido de produção flui através do lúmen, resultando em formação de atamento de material sólido sobre a superfície interna da parede de lúmen. Um corredor flexível circula com o fluido de produção no lúmen e desaloja material depositado sobre a superfície interna da parede de lúmen. 0 material é após isso transportado como sólidos em pasta fluida para fora a partir do lúmen, juntamente com o fluido de produção. 0 lúmen é contido em um receptáculo de trocador de calor através do qual um meio de líquido refrigerante é circulado 2 5 de maneira a diminuir a temperatura do fluido de produção para uma temperatura de formação de sólidos.
Desvantagens nas soluções do estado da técnica são aquelas de instalação complexa e de operação instável ou insatisfatória. Nenhuma das soluções do estado da técnica 30 deu atenção significativa para habilidade de instalação e operacionalidade de um sistema submarino. A tecnologia de fluxo frio essencialmente protege uma linha de fluxo à jusante de um dispositivo de fluxo frio. Fluxo à montante do dispositivo de fluxo frio é ainda susceptível de questões de segurança de fluxo tais como cera e hidratos. Por esta razão, as linhas de fluxo à montante do dispositivo de fluxo frio têm que ser isoladas e/ou tratadas, como é prática usual hoje em dia.
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RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
Um objetivo da presente invenção é, conseqüentemente, o de proporcionar um método e um sistema que aperfeiçoa a tecnologia de fluxo frio através de instalação 10 simplificada, custos de instalação reduzidos, e operação reforçada e imediata de um sistema e método de formação de pasta fluida.
0 objetivo é conseguido por um método para refrigeração de um fluido de produção submarino de produto de hidrocarboneto a partir de acima de uma temperatura de formação de sólidos para transporte adicional abaixo da referida temperatura como pasta fluida, em que o fluido de produção é passado através de um lúmen pelo qual calor é transferido através da parede de lúmen para um meio de refrigeração ambiente, tal como água do mar, por intermédio do que material que está dissolvido no fluido de produção em temperaturas mais altas se precipita como matéria sólida entranhada no fluido na temperatura reduzida. Em concordância com a presente invenção, um corredor magnetizável para desalojamento de qualquer atamento de matéria sólida a partir da parede de lúmen é ativamente mobilizado em sua passagem através do lúmen.
0 objetivo é também conseguido por um sistema de refrigeração de fluido de produção de hidrocarboneto 30 submarino, no qual o fluido de produção é avançado através de uma zona de transição de temperatura de formação de hidrato e/ou de cera por intermédio de uma bomba compreendendo um corredor ferroso e flexível que é tracionado por intermédio de bobinas de indução circundando o fluido de produção em um dispositivo de formação de pasta fluida.
0 corredor preferivelmente compreende uma estrutura flexível contendo um material ferroso.
Em uma concretização preferida da presente invenção, o
sistema compreende um lúmen definido por uma estrutura de tubulação configurada em um circuito possuindo uma entrada e uma saída para o fluido de produção, em que bobinas de indução são estacionariamente suportadas sobre a tubulação 10 configurada em circuito e preferivelmente distribuídas na integridade de comprimento da mesma. Vantajosamente, as bobinas de indução podem ser suportadas em espaçamento eqüidistante ao longo do comprimento do circuito.
O sistema pode ser encerrado em um alojamento contendo um meio de refrigeração. Uma concretização da presente invenção prevê que uma bomba de impulsão submarina é integrada no sistema.
O sistema pode utilizar um corredor tracionado para manter ou aumentar pressão durante o processo de refrigeração e, por conseqüência, evitar a formação de sólidos adicionais como um resultado de perdas de pressão.
DESCRIÇÃO DETALHADA DE CONCRETIZAÇÕES PREFERIDAS DA PRESENTE INVENÇÃO
Uma realização da presente invenção irá ser
adicionalmente explanada posteriormente com referência feita para o Desenho da Figura esquemática.
Na Figura, o número de referência (1) indica uma porção de corte de uma linha de fluxo (1) através da qual 30 um fluido de hidrocarboneto produzido é transportado em uma direção de fluxo (F) a partir de um sítio de produção localizado à montante, isto é, na lateral esquerda do Desenho, em direção de uma planta de hospedagem de base marinha ou de base terrestre localizada descendentemente, na lateral direita do Desenho. Incorporada na linha de fluxo (1) está um circuito de refrigeração genericamente identificado através de numeral de referência (2). Circuito de refrigeração (2) possui um lúmen (3) conectando uma 5 entrada à montante (4) a partir da linha de fluxo (1) com uma saída à jusante (5) a partir do circuito de refrigeração (2). Durante passagem através do lúmen (3), calor é transferido a partir do fluido de produção para um meio de refrigeração ambiente, tal como água do mar, por 10 intermédio de uma parede tubular (6) definindo o lúmen (3). A transferência de calor é ilustrada pela flecha (7).
No Desenho esquemático, o circuito de refrigeração (2) é ilustrado para compreender um lúmen circular (3). Na alternativa, um circuito helicoidal (2) e lúmen (3) podem ser previstos.
Um elemento móvel (8), no campo técnico freqüentemente referido como um pig ou corredor (8), é disposto para correr através do lúmen (3) juntamente com o fluido de produção. O corredor opera para desalojamento de matéria 20 sólida que pode ter se atado para a parede de lúmen (6) em resultado da temperatura no fluido de produção alcançando uma temperatura de formação de sólidos. Canais através da parede de lúmen (6) para entrada e saída do corredor são conhecidas no estado da técnica, e omitidas a partir do 2 5 Desenho.
Em concordância com a presente invenção, o corredor
(8) é ativamente tracionado em sua passagem através do lúmen (3). Para este propósito, o corredor (8) contém material magnetizável. 0 corredor magnético á acionado a 30 partir das bobinas de indução (9) que são suportadas estacionárias em torno da parede de lúmen (6). As bobinas de indução (9), por conseqüência, obrigam o corredor (8) para circulação na de direção fluxo (C) de fluido através do lúmen (3), na medida em que energia elétrica é suprida para ativação das bobinas de indução (9). 0 corredor magnetizável, tracionado, pode, por conseqüência, ser visto como um rotor de bomba ferroso em uma bomba submarina elétrica através da qual o fluido de produção é circulado 5 para propósitos de refrigeração. As bobinas de indução (9) podem ser eqüidistantemente espaçadas ao longo da integridade de comprimento do circuito de refrigeração (2) . 0 cabeamento necessário e conectores para suprimento e controle de energia podem ser compostos de equipamento 10 comprovadamente submarino conhecido para a pessoa especializada no estado da técnica.
Um pig ou corredor pode ser projetado flexível como é conhecido no estado da técnica, e compreende flanges radiais proporcionando um raspador da parede de lúmen (6) 15 sobre passagem. 0 corredor (8), que é magnetizável, preferivelmente inclui elementos de material ferroso em uma estrutura de corredor flexível. Os elementos ferrosos podem formar uma parte radialmente interna dos flanges, ou fazer parte de uma haste conectando os flanges de raspador, ou, 20 além disso, podem ser elementos separados suportados sobre a parte de haste.
0 corredor ativamente tracionado e energizado (8) proporciona operacionalidade aperfeiçoada e reduz a probabilidade do corredor vir a ser aprisionado em 25 depósitos de precipitados de sólido sobre a parede de lúmen (6). 0 corredor energizado (8) pode ser operado para proporcionar impacto mecânico sobre hidrato ou cera sólidos depositados para assegurar que os mesmos sejam suficientemente pulverizados para permitir fluxo efetivo à 30 jusante. Processo e velocidade de refrigeração podem adicionalmente ser controlados por intermédio do corredor energizado (8).
O dispositivo de tração de bobina de indução apresentado pode ser utilizado tanto para impulsionar fluxo de fluido e quanto para triturar sólidos produzidos para transporte adicional para uma facilidade de recepção de superfície, e pode ser fundamentado sobre uma bomba de impulsão submarina. Uma implementação de bomba de impulsão integrada proporciona diversos benefícios, tais como:
• através da utilização da bomba, processo e velocidade de refrigeração podem ser controlados;
• impressão (pegada) sobre o leito marinho é minimizada, como o são o número de componentes de sistema;
• pigs/corredores são ativamente movimentados, por intermédio disso reduzindo significativamente a probabilidade de aderência do pig/corredor;
• o processo de fluxo frio pode mecanicamente inpactar hidrato e/ou cera solidificados para assegurar que os mesmos sejam suficientemente pulverizados de maneira a fluir efetivamente;
• uma bomba de estilo ESP também pode ser utilizada tornando recuperação de componentes mais fácil enquanto também mecanicamente macerando a corrente de fluxo;
• a implementação de bomba de impulsão aperfeiçoa economias (pressão de abandono) com um aperfeiçoamento adicional de economias sobre tecnologia de fluxo frio convencional.
Evidentemente, em um sistema de refrigeração submarino os circuitos de refrigeração deveriam ser projetados em concordância com os métodos apropriados para aplicações marinhas. Revestimentos de superfície quando aplicados deveriam ser escolhidos para assegurar transferência de calor otimizada e controle simultâneo de acumulações de superfície e sub-produtos de corrosão. Uma concretização preferida deveria tipicamente incluir utilização de materiais resistentes à corrosão na construção de circuitos de reciclo/refrigeração como uma alternativa para a utilização de revestimentos resistentes à corrosão. Uma 5 outra concretização preferida prevê a utilização de revestimentos finos aplicados externamente para proteger a tubulação a partir do crescimento marinho.
0 sistema de refrigeração é preferivelmente projetado para ser de drenagem por si mesmo, e pode preferivelmente também incluir características para injeção e inibição químicas do sistema durante períodos de funcionamento (shut-in) do campo de operação.
Se apropriado, o dispositivo de fluxo frio anteriormente apresentado pode ser encerrado (encaixado, 15 englobado) em um alojamento contendo um meio de refrigeração. Dispositivos permanentemente montados podem ser adicionalmente dispostos para proporcionar circulação externa de meio de refrigeração circundando o/os lúmen/lumens.
2 0 0 sistema pode adicionalmente ser configurado para
possibilitar acesso tal como para propósitos de limpeza e para remoção a partir de acumulações para a superfície de tubulação. Uma tal remoção pode ser desempenhada utilizando dispositivos de bombeamento permanentemente montados 25 projetados para proporcionar suficiente circulação de água externa para remoção de crescimento marinho ou sedimentos a partir da tubulação. Quando utilizados continuamente, estes dispositivos de circulação podem também aumentar a capacidade de refrigeração dos circuitos de refrigeração. 30 Um tal sistema pode ser instalado em diversas concretizações modificadas da presente invenção. A concretização ilustrada também possibilita para limpeza utilizando dispositivos operados remotamente ou roboticamente ou por acesso direto por intermédio de mergulhadores ou outros dispositivos submarinos operados por humanos.
A tubulação (encanamento) compreendida no sistema pode adicionalmente vantajosamente ser revestida em vista de aumento de transferência de calor para o ambiente e para reduzir acumulação de material de obstrução a partir do ambiente circundante.
Formação de sólidos pode ser adicionalmente reforçada por perda de pressão. A perda de pressão relacionada ao 10 fluxo no dispositivo pode ser controlada de uma maneira tal que as perdas de pressão e de temperatura combinadas são controladas para minimizar a taxa de formação dos sólidos formados. Para este propósito, tubulação e caminhos de fluxo podem vantajosamente ser projetados para controlar 15 tanto a perda de pressão e quanto a perda temperatura de maneira a controlar a formação de sólidos formados por redução de pressão/temperatura.
A presente invenção não está evidentemente de nenhuma maneira limitada para as concretizações descritas 20 anteriormente. Ao contrário, muitas possibilidades para modificações da mesma irão se tornar aparentes para a pessoa especializada no estado da técnica sem se afastar a partir da idéia fundamental da presente invenção tal como definida nas reivindicações de patente acompanhantes.
Assim, como mencionado anteriormente, embora a
presente invenção tenha sido descrita com referência para concretizações específicas, deverá ser observado por aqueles especializados no estado da técnica que a mesma não deve ser considerada como sendo limitada para estas 30 concretizações exemplificativas e vantajosas descritas anteriormente, mas certamente, um número de variações e de modificações adicionais é conceptível, e a presente invenção é unicamente limitada pelo espírito e pelo escopo de proteção das reivindicações de patente posteriormente.
Claims (7)
1. Um método para refrigeração de um fluido de produção submarino de produto de hidrocarboneto a partir de acima de uma temperatura de formação de sólidos para transporte adicional abaixo da referida temperatura como pasta fluida, compreendendo as etapas de alimentação do fluido de produção através de um lúmen (3) pelo qual calor é transferido através da parede de lúmen (6) para um meio de refrigeração ambiente, tal como água do mar, para precipitação de material dissolvido no fluido de produção, bem como a etapa de desalojamento de qualquer atamento de matéria sólida a partir da parede de lúmen (6) por intermédio de um corredor (8) passando com o fluxo de fluido de produção através de referido lúmen (3) , caracterizado pelo fato de que o corredor (8) para desalojamento da matéria sólida a partir da parede de lúmen (6) é magnetizável e ativamente tracionado em sua passagem através do lúmen (3), e de que o corredor tracionado (8) é utilizado para manter ou aumentar pressão durante o processo de refrigeração e, por conseqüência, evitar a formação de sólidos adicionais como um resultado de perdas de pressão.
2. Um sistema de refrigeração de fluido de produção de hidrocarboneto submarino compreendendo um lúmen (3) pelo qual calor é transferido a partir do fluido de produção através da parede de lúmen (6) para um meio ambiente para precipitação de sólidos dissolvidos no fluido de produção sobre a superfície interna de referida parede do lúmen, e um corredor passando com o fluxo de fluido de produção através do lúmen (3) enquanto desalojando atamento de matéria sólida para a parede de lúmen (6) , caracterizado pelo fato de que o corredor (8) é magnetizável e tracionado através do lúmen (3) por intermédio de bobinas de indução (9) dispostas em torno do lúmen (3), e de que o corredor (8) é disposto para manter ou aumentar pressão durante o processo de refrigeração e, por conseqüência, evitar a formação de sólidos adicionais como um resultado de presas de pressão.
3. 0 sistema de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o corredor (8) compreende material ferroso contido em uma estrutura de corredor flexível.
4. O sistema de acordo com a reivindicação 3 adicionalmente compreendendo um lúmen definido por uma tubulação (6) que é configurada em um circuito possuindo uma entrada (4) e uma saída (5) para o fluido de produção, caracterizado pelo fato de que compreende bobinas de indução estacionárias (9) suportadas sobre a tubulação configurada em circuito ao longo do comprimento do circuito.
5. 0 sistema de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as bobinas de indução (9) são suportadas em espaçamento eqüidistante ao longo do comprimento do circuito de refrigeração.
6 . O sistema de acordo com qualquer das reivindicações 2 até 5, caracterizado pelo fato de que o sistema é encerrado em um alojamento contendo um meio de refrigeração.
7. O sistema de acordo com qualquer das reivindicações 2 até 6, caracterizado pelo fato de que o sistema é fundamentado em uma bomba de impulsão submarina.
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