BRPI0720139B1

BRPI0720139B1 - Sistema e método para tratamento térmico de cortes de perfuração em alto-mar

Info

Publication number: BRPI0720139B1
Application number: BRPI0720139-7A
Authority: BR
Inventors: Mcdonald Nick; Murray Andrew
Original assignee: M-I L.L.C.
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2018-08-07
Also published as: GB2456730B; MX2009005928A; GB2456730A; EA015295B1; GB0909576D0; NO20092384L; WO2008073857A1; NO344473B1; BRPI0720139A2; US20080210466A1; US8074738B2; EA200970558A1

Description

(54) Título: SISTEMA E MÉTODO PARA TRATAMENTO TÉRMICO DE CORTES DE PERFURAÇÃO EM ALTO-MAR (51) Int.CI.: E21B 21/00 (30) Prioridade Unionista: 06/12/2007 US 11/952,047, 08/12/2006 US 60/869,175, 25/07/2007 US 60/951,845 (73) Titular(es): M-l L.L.C.

(72) Inventor(es): NICK MCDONALD; ANDREWMURRAY (85) Data do Início da Fase Nacional: 08/06/2009

1/22

SISTEMA E MÉTODO PARA TRATAMENTO TÉRMICO DE CORTES DE PERFURAÇÃO EM ALTO-MAR

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS [001] Este pedido em consonância com o 35 U.S.C. § 119(e) reivindica prioridade para o Pedido de Patente U.S. N° de Série 60/869.175, depositado em 8 de dezembro de 2006, e para o Pedido de Patente U.S. N° de Série 60/951.845, depositado em 25 de julho de 2007, ambos sendo incorporados como referência em sua totalidade.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO Campo da Invenção [002] As modalidades mostradas aqui se referem geralmente a métodos e sistemas para tratamento térmico de cortes de perfuração em alto-mar.

Técnica Antecedente [003] Quando da perfuração ou da completação de poços em formações do terreno, vários fluidos (“fluidos de poço”) tipicamente são usados no poço por uma variedade de razões. Os usos comuns para fluidos de poço incluem: lubrificação e resfriamento de superfícies de corte de broca de perfuração durante uma perfuração geralmente ou uma perfuração em zona produtora (isto é, uma perfuração em uma formação portando petróleo almejada), transporte de “cortes” (pedaços de formação desalojados pela ação de corte dos dentes em uma broca de perfuração) até a superfície, controle da pressão de fluido de formação para prevenção de erupções, manutenção da estabilidade do poço, colocação em suspensão de sólidos no poço, minimização da perda de fluido para e estabilização da formação através da qual o poço está sendo perfurado, fratura da formação na vizinhança do poço,

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 17/48

2/22 deslocamento do fluido no poço com um outro fluido, limpeza do poço, teste do poço, colocação no lugar de um fluido obturador, abandono do poço ou preparação do poço para abandono, e tratamento de outra forma do poço ou da formação.

[004] Conforme declarado acima, um uso dos fluidos de poço é a remoção de partículas de rocha (“cortes”) da formação sendo perfurada. Contudo, devido ao teor de óleo nos cortes recuperadas, particularmente quando o fluido de perfuração é baseado em óleo ou baseado em hidrocarboneto, os cortes são um material perigoso em termos ambientais, tornando o descarte um problema. Isto é, o óleo do fluido de perfuração (bem como qualquer outro óleo da formação) se torna associado a ou adsorvido pelas superfícies dos cortes.

[005] Uma variedade de métodos foi proposta para remoção de hidrocarbonetos adsorvidos dos cortes. A Patente U.S. N° 5.968.370 mostra um método como esse, o qual inclui a aplicação de um fluido de tratamento aos cortes contaminados. O fluido de tratamento inclui água, um silicato, um tensoativo não iônico, um tensoativo iônico, um acumulador de fosfato e um composto cáustico. O fluido de tratamento então é contatado com e preferencialmente misturado completamente com os cortes contaminados por um tempo suficiente para se removerem os hidrocarbonetos de pelo menos parte das partículas sólidas. O fluido de tratamento faz com que os hidrocarbonetos sejam dessorvidos e dissociados de outra forma das partículas sólidas.

[006] Mais ainda, os hidrocarbonetos então formam uma camada homogênea separada do fluido de tratamento e de

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 18/48

3/22 qualquer componente aquoso. Os hidrocarbonetos então são separados do fluido de tratamento e das partículas sólidas em uma etapa de separação, por exemplo, por escumação. Os hidrocarbonetos então são recuperados, e o fluido de tratamento é reciclado pela aplicação do fluido de tratamento ao lodo contaminado. O solvente deve ser processado separadamente.

[007] Alguns sistemas da técnica anterior usam uma dessorção térmica de baixa temperatura como um meio para remoção de hidrocarbonetos de solos extraídos. Falando geralmente, a dessorção térmica de baixa temperatura (LTTD) é uma tecnologia de correção ex-sítu que usa calor para separar fisicamente hidrocarbonetos de solos escavados. Os dessorvedores térmicos são projetados para aquecimento de solos para temperatura suficientes para fazerem com que os hidrocarbonetos se volatilizem e dessorvam (separem fisicamente) do solo. Tipicamente, em sistemas da técnica anterior, algum pré- e pós-processamento do solo escavado é requerido, quando se usa LTTD. Em particular, os cortes são primeiramente peneirados para remoção de cortes grandes (por exemplo, cortes que são de mais de 2 polegadas (5,08 cm) de diâmetro). Estes cortes podem ser dimensionados (isto é, esmagados ou triturados) e, então, introduzidos de volta em um material de alimentação. Após deixarem o dessorvedor, os solos são resfriados, reumidificados e estabilizados (conforme necessário), para preparação deles para descarte / reutilização.

[008] A Patente U.S. N° 5.127.343 (a patente ‘343) mostra um aparelho da técnica anterior para uma dessorção térmica de baixa temperatura de hidrocarbonetos. A Figura 1

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 19/48

4/22 da patente ‘343 revela que o aparelho consiste em três partes principais: um vaso de tratamento de solo, um banco de aquecedores, e um sistema de descarga de vácuo e gás. O vaso de tratamento de solo é um receptáculo conformado de modo retangular. A parede de fundo do vaso de tratamento de solo tem uma pluralidade de câmaras de vácuo, e cada câmara de vácuo tem um tubo de vácuo alongado posicionado no interior. O tubo de vácuo é circundado por cascalho arredondado, o qual aprisiona as partículas de sujeira e as impede de entrar em uma bomba de vácuo afixada ao tubo de vácuo.

[009] O banco de aquecedores tem uma pluralidade de aquecedores de infravermelho dirigidos para baixo, os quais são proximamente espaçados para aquecerem completamente a superfície inteira de solo, quando os aquecedores estiverem ligados. O aparelho funciona pelo aquecimento do solo de forma radiante e convencional, e um vácuo então é puxado através dos tubos em um ponto mais distante dos aquecedores. Este vácuo aspira o calor de convecção (formado pela excitação das moléculas da radiação de infravermelho) por todo o solo e reduz a pressão de vapor na câmara de tratamento. A diminuição da pressão de vapor diminui o ponto de ebulição dos hidrocarbonetos, fazendo com que os hidrocarbonetos se volatilizem a temperaturas muito mais baixas do que o normal. O vácuo então remove os vapores e os exaure através de uma chaminé de exaustão, a qual pode incluir um condensador ou um conversor catalítico.

[0010] Os processos de moinho a martelos frequentemente também são usados para recuperação de

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 20/48

5/22 hidrocarbonetos a partir de um sólido. Nos processos de moinho a martelos típicos, o princípio de atrito é usado para a geração de energia suficiente para que as frações de óleo sejam evaporadas. Especificamente, um moinho a martelos com braços de rotor oscilantes é usado para a trituração fina de todas as partículas, o que resulta na geração de calor, e permite a evaporação do óleo no material a uma temperatura mais baixa do que uma evaporação normal.

[0011] A Publicação de Patente U.S. N° 2004/0149395 mostra um processo de rotomoinho, com base na tecnologia de moinho a martelos, por meio do que o óleo adsorvido pode ser evaporado a uma temperatura mais baixa do que seu ponto de ebulição atmosférico. A presença de uma fase de vapor de um segundo componente (tipicamente água) permite uma redução substancial na pressão parcial dos hidrocarbonetos e, assim, uma diminuição no seu ponto de ebulição.

[0012] As unidades de dessorção térmica tipicamente são configuradas como uma instalação fixa baseada em terra, devido às limitações de alto-mar associadas a tamanho, peso e capacidade de processamento. Assim, para se evitar uma contaminação por cortes de perfuração revestidos com óleo, tipicamente os cortes são transportados para a costa para processamento.

[0013] Como uma complicação adicional com o tratamento de cortes de perfuração, quando um fluido de furo de poço traz cortes para a superfície, a mistura tipicamente é submetida a vários tratamentos mecânicos (agitadores, centrífugas, etc.) para separação dos cortes do fluido de furo de poço reciclável. Contudo, os cortes de

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 21/48

6/22 perfuração separados, os quais ainda possuem uma certa porção do óleo do fluido de furo de poço absorvido ali, são na forma de uma pasta pesada muito espessa, criando dificuldades no manuseio e no transporte. Assim, frequentemente, em aplicações em alto-mar, a pasta de cortes de perfuração espessa é tornada uma suspensão com um fluido de veículo, tipicamente um fluido à base de óleo, para se permitir um fácil bombeamento e a manipulação da pasta de cortes de perfuração.

[0014] Assim sendo, existe uma necessidade contínua de melhoramentos no tratamento em alto-mar de cortes de perfuração.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0015] Em um aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um sistema para tratamento de cortes de perfuração em alto-mar, que inclui um primeiro vaso pressurizado configurado para receber cortes de perfuração contaminados e adaptado para permitir que um gás comprimido seja introduzido ali como o único meio para indução de movimento dos referidos cortes de perfuração contaminados no primeiro vaso pressurizado, por meio do que pelo menos uma porção dos cortes de perfuração contaminados é descarregada a partir do primeiro vaso pressurizado; e uma unidade de reator em conexão de fluido com o primeiro vaso pressurizado para separação dos cortes de perfuração contaminados em cortes de perfuração e contaminantes, onde a unidade de reator inclui uma câmara de processamento que tem pelo menos uma entrada e uma saída; e um rotor montado na câmara de processamento, o rotor incluindo um eixo; e uma pluralidade de braços de rotor fixos se estendendo

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 22/48

7/22 radialmente a partir do eixo.

[0016] Em um outro aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um método de tratamento de cortes de perfuração em alto-mar que inclui o transporte de forma pneumática de cortes de perfuração contaminados para um primeiro vaso pressurizado que tem uma seção cônica inferior estruturada para a obtenção de um fluxo em massa de cortes de perfuração contaminados; a transferência dos cortes de perfuração contaminados para uma unidade de reator pela aplicação de um gás comprimido ao vaso pressurizado, por meio do que os cortes de perfuração contaminados fluem para fora do vaso pressurizado para a unidade de reator por uma pressão positiva; a aplicação de calor aos cortes de perfuração contaminados de modo a se vaporizarem os contaminantes dos cortes de perfuração contaminados; e a remoção dos contaminantes vaporizados do reator.

[0017] Ainda em um outro aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um método de tratamento de cortes de perfuração em alto-mar, que inclui o transporte de forma pneumática de cortes de perfuração contaminados para um primeiro vaso pressurizado que tem uma seção cônica inferior estruturada para a obtenção de um fluxo em massa de cortes de perfuração contaminados; a transferência dos cortes de perfuração contaminados para um separador pela aplicação de um gás comprimido ao vaso pressurizado, por meio do que os cortes de perfuração contaminados fluem para fora do vaso pressurizado para o vaso reator por uma pressão positiva; a remoção de pelo menos uma porção de teor de líquido dos cortes de perfuração contaminados; a

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 23/48

8/22 transferência dos cortes de perfuração contaminados para uma unidade de reator; a aplicação de calor aos cortes de perfuração contaminados de modo a se vaporizarem os contaminantes dos cortes de perfuração contaminados; e a remoção dos contaminantes vaporizados do reator.

[0018] Outros aspectos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir e das reivindicações em apenso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0019]	A	FIG.	1	é um	esquema de um	sistema de
acordo com uma modalidade da presente exposição.
[0020]	A	FIG.		2 é	um esquema de	um vaso
pressurizado	de	acordo	com uma modalidade da presente
exposição.
[0021]	A	FIG.		3 é	um esquema de	um vaso
pressurizado	de	acordo	com uma	outra modalidade	da presente
exposição.
[0022]	A	FIG.	4	é um	esquema de uma	unidade de
reator de acordo	com uma	modalidade da presente	exposição.
[0023]	A	FIG.	5	é um	esquema de um	sistema de

acordo com uma outra modalidade da presente exposição.

[0024] A FIG. 6 é um esquema de um sistema de acordo com uma outra modalidade da presente exposição.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0025] Em um aspecto, as modalidades mostradas aqui se referem a um tratamento térmico de cortes de perfuração em alto-mar. Em particular, as modalidades mostradas aqui se referem a sistemas e métodos para tratamento de cortes de perfuração.

[0026] Com referência à FIG. 1, uma sonda de óleo

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 24/48

9/22 em alto-mar 10 na qual o tratamento de cortes de perfuração pode ser realizado de acordo com uma modalidade da presente exposição é mostrada. Na plataforma 13 da sonda de óleo em alto-mar 10, um vaso pressurizado 15 está localizado. Os cortes de perfuração, após sofrerem um processo de peneiramento tradicional, são carregados no vaso pressurizado 15. A partir do vaso pressurizado 15, os cortes de perfuração podem sair do vaso pressurizado 15 e serem carregados na unidade de reator 17. Na unidade de reator 17, pelo menos uma porção dos contaminantes adsorvidos na superfície dos cortes de perfuração pode ser removida.

[0027] Com referência à FIG. 2, um vaso pressurizado de acordo com uma modalidade da presente exposição é mostrado. Conforme mostrado na FIG. 2, um vaso pressurizado 20 pode estar localizado em um quadro de suporte 21. O vaso pressurizado 20 tem uma extremidade superior parcialmente esférica 20a, uma seção de corpo cilíndrica 20b e uma seção inclinada inferior 20c. Na extremidade mais inferior da seção inclinada 20c, o vaso é provido com uma válvula de descarga 25a que tem conectado a ela um tubo 25. Um tubo de enchimento 22 se estende para cada vaso pressurizado 20 através de uma válvula de entrada 22a na extremidade superior 20a de vaso pressurizado 20. Também está se estendendo para a extremidade superior 20a de vaso pressurizado 20 uma linha de ar comprimido 24 que tem válvulas 24a.

[0028] Em uma operação de enchimento, antes do carregamento de quaisquer cortes de perfuração no vaso pressurizado 20, a válvula de entrada 22a está fechada. Uma

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 25/48

10/22 válvula de ventilação (não mostrada) pode ser aberta para equalização da pressão do vaso para o ar ambiente. A válvula de entrada 22a é aberta, e os cortes de perfuração são alimentados para o vaso pressurizado 20. A válvula de ventilação pode ser aberta para o ar deslocado pela ventilação a partir do vaso. Quando o vaso pressurizado 20 está cheio, a válvula de entrada 22a e a válvula de ventilação estão fechadas, selando o vaso pressurizado. De modo a se esvaziar um vaso que esteja cheio através do tubo 22, a válvula de entrada 22a é fechada, a válvula 25a é aberta, e o ar comprimido é alimentado para o vaso 20 através da linha de ar 24. Os cortes de perfuração são forçados para fora do vaso 20 sob a pressão do ar comprimido e para o tubo 25. Embora a modalidade acima se refira a uma aplicação de ar comprimido no vaso pressurizado, alguém de conhecimento comum na técnica reconhecería que está no escopo da presente exposição que outros gases inertes, por exemplo, nitrogênio comprimido, podem ser usados no lugar do ar comprimido. Em uma modalidade em particular, o gás comprimido aplicado ao vaso pressurizado pode estar em uma pressão variando de em torno de 4 a 8 bar (de 400 a 800 kPa).

[0029] Devido ao fato de o ângulo da seção inclinada inferior ser menor do que um certo valor, o fluxo de material para fora do vaso é do tipo conhecido como fluxo em massa e resulta em todo o material sair uniformemente do vaso. No caso de um fluxo em massa, todo o material de cortes de perfuração no vaso desce ou se move de uma maneira uniforme em direção à saída, se comparado com um fluxo em funil (um núcleo central de material se

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 26/48

11/22 move com materiais estagnados próximo das paredes da tremonha). É sabido que o ângulo crítico de tremonha (para a obtenção de fluxo em massa) pode variar, dependendo do material sendo transportado e/ou do material do vaso. Em várias modalidades, o ângulo (a partir do eixo geométrico vertical) para que um fluxo em massa ocorra pode ser menor do que 40° Alguém de conhecimento comum na técnica reconheceria que em várias modalidades a seção inclinada inferior pode ser cônica ou de outra forma em geral piramidal no formato ou reduzindo de outra forma na natureza, por exemplo, uma transição de cunha ou cinzel, para promoção do fluxo em massa. Em uma modalidade em particular, a seção inclinada inferior tem uma dimensão de descarga mínima de pelo menos 12 polegadas (300 mm). Após a saída do vaso, o material tipicamente é transportado na forma de uma lama pesada semi-sólida ao longo do tubo 25.

[0030] Com referência à FIG. 3, uma modalidade alternativa de um vaso pressurizado é mostrada. Conforme mostrado na FIG. 3, o vaso pressurizado 30 tem uma extremidade superior 30a, uma seção de corpo 30b, e uma seção inclinada inferior 30c. É conectada em sua extremidade superior 30a uma tremonha de alimentação 32 com uma válvula de entrada 32a entre elas. Na extremidade mais inferior da seção cônica 30c, o vaso é provido com uma válvula de descarga 35a.

[0031] Em uma operação de enchimento, a válvula de entrada 32a está aberta e os cortes de perfuração são alimentados para o vaso pressurizado 30 através da tremonha de alimentação 32, a qual opcionalmente pode ser uma tremonha de alimentação vibratória. Quando o vaso

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 27/48

12/22 pressurizado 30 está cheio, a válvula de entrada 32a é fechada, vedando o vaso pressurizado. De modo a se esvaziar a válvula, a válvula de entrada 32a permanece fechada, a válvula de descarga 35a é aberta, e o ar comprimido é alimentado para o vaso 30 através de uma linha de ar (não mostrada). Os cortes de perfuração são forçados para fora do vaso 30 sob a pressão do ar comprimido e para um tubo de descarga (não mostrado). Devido ao fato de o ângulo selecionado da seção inclinada inferior ser menor do que um certo valor, o fluxo de material para fora do vaso é do tipo conhecido como fluxo em massa e resulta em todo o material sair uniformemente do vaso.

[0032] Alguém de conhecimento comum na técnica reconheceria que em modalidades alternativas qualquer número de vasos pressurizados pode ser usado, os quais podem ser conectados em série ou com um tubo de enchimento de material comum e um tubo de descarga de material comum. Em uma modalidade em particular, os cortes de perfuração podem ser transportados a partir de agitadores (ou outros meios de separação) para um vaso pressurizado tendo uma calha de alimentação afixada a ele, tal como descrito na FIG. 3, e então serem descarregados do primeiro vaso pressurizado e transportados para um segundo vaso pressurizado, tal como aquele descrito na FIG. 2.

[0033] O vaso pressurizado 20 pode ser preenchido com cortes de perfuração por vários meios. Em uma modalidade, o tubo de enchimento 22 e, assim, a válvula de entrada 22a, os quais esvaziam os cortes de perfuração para o vaso pressurizado 20, podem ser supridos com cortes de perfuração para processamento por uma assistência de vácuo.

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 28/48

13/22

Por exemplo, um sistema de coleta de vácuo, conforme descrito nas Patentes U.S. N° 5.402.857, 5.564.509 e 6.213. 227, os quais são cedidos à presente cessionária e incorporados aqui como referência em sua totalidade, pode ser usado para o envio dos cortes de perfuração a partir de um canal de cortes até o vaso pressurizado da presente exposição. Em uma outra modalidade, os cortes podem ser alimentados diretamente a partir de um agitador e/ou de um canal de cortes até um vaso pressurizado, tal como através de uma tremonha de alimentação, conforme mostrado na FIG.

3.

[0034] Conforme a adição de ar comprimido no(s) vaso(s) pressurizado(s) descarrega os cortes de perfuração dali, os cortes podem ser transportados através de tubos de descarga para uma unidade de reator, onde pelo menos uma porção dos contaminantes adsorvidos para a superfície dos cortes pode ser removida. Com referência à FIG. 4, uma unidade de reator de acordo com uma modalidade da presente exposição é mostrada. Conforme mostrado na FIG. 4, a unidade de reator 40 inclui uma câmara de processamento cilíndrica 42 na qual os cortes de perfuração são carregados através de entrada(s) 41. Embora não mostrado na FIG. 4, alguém de conhecimento comum na técnica reconheceria que a(s) entrada(s) 41 podem receber cortes de perfuração diretamente de um vaso pressurizado, tais como aqueles mostrados nas FIG. 2 e 3, ou indiretamente através de uma tremonha de alimentação, conforme conhecido na técnica.

[0035] É montado na câmara de processamento 42 um rotor 44. O rotor 44 inclui um eixo 44a e uma pluralidade

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 29/48

14/22 de braços de rotor fixos 44b. Os braços de rotor 44b se estendem radialmente a partir do eixo 44a em fileiras alinhadas axialmente. O rotor 44 roda na câmara de processamento 42 através de um motor (não mostrado). Conforme o rotor 44 roda na câmara de processamento 42, um leito anular de cortes de perfuração é formado contra a superfície interna da câmara de processamento 42. A rotação dos braços pode variar, por exemplo, de modo que a velocidade tangencial das extremidades dos braços de rotor varie de em torno de 10 a em torno de 100 m/s, e de em torno de 30 a 40 m/s em outras modalidades. As forças de atrito e, assim, o calor são gerados conforme os cortes de perfuração interagem com as superfícies internas da câmara de processamento 42. Conforme o calor gerado se acumula, os contaminantes adsorvidos para a superfície dos cortes podem ser vaporizados, saindo da unidade de reator através de saídas de vapor 46. Os cortes de perfuração secos podem sair do vaso reator através das saídas 47.

[0036] Em uma modalidade, a câmara de processamento cilíndrica tendo um diâmetro que varia de 0,5 a 5 m, e de em torno de 1 m em uma outra modalidade. O número de braços de rotor pode depender do tamanho em particular da câmara de processamento, mas pode variar, em várias modalidades, de 10 a 100 braços por metro quadrado da parede interna da câmara de processamento. Ainda, os braços podem se estender radialmente em direção à parede interna da câmara de processamento até uma folga de menos de 0,1 m. Contudo, alguém de conhecimento comum na técnica reconheceria que o número de braços de rotor, etc., pode variar e depender do tamanho selecionado da câmara de processamento.

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 30/48

15/22 [0037] Outras unidades de reator que podem ser usadas em combinação com o sistema de transferência pneumático mostrado aqui podem incluir aquelas usadas na costa para o tratamento dos cortes de perfuração contaminados, tal como, por exemplo, a unidade de reator descrita na Publicação de Patente U.S. N° 2004/0149395, a qual é incorporada aqui como referência em sua totalidade. Um exemplo em particular de um vaso reator adequado para uso na presente exposição está comercialmente disponível a partir da Thermtech (Bergen, Noruega) sob o nome comercial Thermomechanical Cuttings Cleaner (TCC). Outras unidades de reator que podem ser usadas em conjunto com os vasos pressurizados conforme descrito aqui podem incluir aquelas descritas na Patente U.S. N° 6.658.757 e no WO 06/003400, os quais são incorporados aqui como referência em sua totalidade.

[0038] Conforme descrito na Publicação de Patente U.S. N° 2004/0149395, pela seleção de dimensões e parâmetros de operação para a unidade de reator, uma quantidade suficiente de energia pode ser gerada para a iniciação da vaporização dos contaminantes adsorvidos até a superfície dos cortes de perfuração. Mais ainda, devido à presença de mais de um contaminante tendo pontos de ebulição diferentes, a vaporização do contaminante tendo um ponto de ebulição mais alto pode ocorrer em uma temperatura menor do que o ponto de ebulição atmosférico. Isto é, a presença de um componente, por exemplo, um fluido aquoso, pode prover uma pressão parcial da fase gasosa de um segundo componente, por exemplo, óleo, menor do que a pressão atmosférica, desse modo se reduzindo o ponto de

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 31/48

16/22 ebulição do segundo componente. Em uma modalidade em particular, os contaminantes incluem uma fase de óleo e uma fase aquosa. Em outras modalidades, uma fase aquosa pode ser adicionada ao reator, tal como na forma de vapores, para redução da pressão parcial dos contaminantes de óleo e redução da quantidade de energia necessária para vaporização dos contaminantes de óleo.

[0039] Tipicamente, os fluidos de perfuração e, assim, os contaminantes de perfuração, têm uma relação de água / óleo de pelo menos em torno de 1:2 em massa. Os fluidos à base de óleo usados em fluidos de furo de poço têm um peso molecular médio de 218 g/mol (correspondente a um comprimento de cadeia de carbono médio de C₁₆), ao passo que a água tem um peso molecular de 18 g/mol. Com uma relação de massa de pelo menos 1:2, a fração em volume de vapores de óleo, quando toda a água e o óleo tiverem evaporados será de 14% [(2/216)/(1/18 + 2/216)]. Uma pressão parcial pode permitir uma redução de ponto de ebulição de aproximadamente 50 °C para a porção de óleo.

[0040] Com referência à FIG. 5, uma outra modalidade de um sistema de tratamento da presente exposição é mostrada. Conforme mostrado na FIG. 5, os cortes de perfuração 51 surgindo do processo de perfuração são submetidos a um dispositivo de peneiramento 52, por exemplo, agitadores. A partir dos agitadores, os cortes peneirados são carregados em uma tremonha de alimentação (não mostrada) afixada ao primeiro vaso pressurizado 53. A partir do primeiro vaso pressurizado 53a, os cortes de perfuração são transportados para um segundo vaso pressurizado 53b através da adição de um gás comprimido

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 32/48

17/22 (não mostrado). Conforme ilustrado, o sistema 50 inclui um primeiro vaso pressurizado 53a e um segundo vaso pressurizado 53b; contudo, alguém de conhecimento na técnica reconhecería que em várias outras modalidades, o sistema pode incluir qualquer número de vasos pressurizados, tal como um vaso pressurizado único ou mais de dois vasos pressurizados. A adição de um gás comprimido (não mostrado) no vaso pressurizado 53b permite o transporte de cortes de perfuração para fora do vaso pressurizado 53b e para a unidade de reator 57, diretamente através da linha de alimentação 56 ou indiretamente através da tremonha de alimentação 55a e uma bomba de alimentação hidráulica 55b. Contudo, alguém de conhecimento na técnica apreciaria que a transferência poderia ocorrer através de outros meios, tais como, através da tremonha 55a e da válvula rotativa (não mostrado). Em uma modalidade em particular, os cortes de perfuração podem ser transportados a partir do vaso pressurizado 53b para a unidade de reator 57 a uma taxa de até 40 MT/h. Contudo, alguém de conhecimento na técnica reconheceria que a taxa de transferência pode ser dependente de vários fatores, tal como o material sendo transferido.

[0041] Na unidade de reator 57, uma pluralidade de braços de rotor (não mostrados) é feita rodar pela unidade de acionamento 57a, gerando calor. A geração de calor vaporiza pelo menos uma porção dos contaminantes 58 adsorvidos até a superfície dos cortes de perfuração 59. Os contaminantes 58 são evacuados do vaso reator 57 e passados através de um ciclone 60. No ciclone 60, qualquer matéria particulada 62 que esteja presente nos contaminantes 58 é

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 33/48

18/22 separada dos vapores 61. Os vapores 61 então são passados através de um condensador de óleo 64 para se permitir a condensação de vapores de óleo e a separação dos vapores 65, os quais então são alimentados para o condensador de água 68. Em algumas modalidades, a porção de óleo condensada 67 pode ser recirculada 67a para o condensador de óleo 64. Opcionalmente, a porção de óleo condensada pode sofrer uma troca de calor (não mostrada) , antes da recirculação para o condensador de óleo 64. Em outras modalidades, a porção de óleo condensada 67 pode ser dirigida para coleta na recuperação de óleo 66.

[0042] Os vapores 65 podem ser dirigidos a partir do condensador de óleo 64 para o condensador de água 68, para se permitir a condensação de vapores de água e a separação dos gases não condensáveis 74. Em algumas modalidades, a porção de água condensada 69 pode ser recirculada 69a para o condensador de água 68. Opcionalmente, a porção de água condensada 69 pode sofrer uma troca de calor (não mostrada), antes da recirculação para o condensador de água 68. Em outras modalidades, a porção de água condensada 69 pode ser dirigida para um tanque de coleta 71. No tanque de coleta 71, um arranjo de vertedouro pode ser disposto para se permitir a separação de qualquer fase de óleo residual 73 da água recuperada 72.

[0043] Os cortes de perfuração secos 59 saem da unidade de reator 57 e são transportados através de um transportador de fuso 63, ou similar, para a recuperação de sólidos 70. Qualquer matéria particulada 62 separada de vapores 61 no ciclone 60 também é alimentada para a recuperação de sólidos 70 através do transportador de fuso

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 34/48

19/22

63. Os sólidos recuperados 70 podem ser submetidos, em várias modalidades, a um descarte (por exemplo, uma reinjeção de cortes) ou armazenados para descarte ou uso posterior. Os componentes de água recuperada 72 e óleo 66 podem encontrar uso adicional, tal como em uma recirculação em fluidos de perfuração.

[0044] Com referência à FIG. 6, uma outra modalidade de um sistema de tratamento da presente exposição é mostrada. De modo similar à modalidade mostrada na FIG. 5, os cortes de perfuração 51 originários do processo de perfuração são submetidos a um dispositivo de peneiramento 52, por exemplo, a agitadores. A partir dos agitadores, os cortes peneirados são carregados em uma tremonha de alimentação (não mostrada) afixada ao primeiro vaso pressurizado 53. A partir do primeiro vaso pressurizado 53a, os cortes de perfuração são transportados para um segundo vaso pressurizado 53b através da adição de um gás comprimido (não mostrado). Conforme ilustrado, o sistema 50 inclui um primeiro vaso pressurizado 53a e um segundo vaso pressurizado 53b; contudo, alguém de conhecimento na técnica reconhecería que em várias outras modalidades o sistema pode incluir qualquer número de vasos pressurizados, tal como um único vaso pressurizado ou mais de dois vasos pressurizados. A adição de um gás comprimido (não mostrado) no vaso pressurizado 53b permite o transporte dos cortes de perfuração para fora do vaso pressurizado 53b e para o separador 75. No separador 75, pelo menos uma porção do teor de líquido 7 6 dos cortes de perfuração contaminados pode ser removida dali para aumento da alimentação e da produção da unidade de reator 57.

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 35/48

20/22

Alguém de conhecimento comum na técnica apreciaria que o teor de líquido 76 pode ser submetido a um meio de separação subsequente para separação do teor de líquido 76 nas porções de óleo e aquosa, se necessário. O separador 75 pode incluir um ou mais dentre centrífugas, hidrociclones, secadores, agitadores com hidrociclone, ou combinações dos mesmos, por exemplo. Em uma modalidade em particular, o separador 75 pode incluir um secador de cortes rotativo com centrífuga vertical, tal como o secador de cortes VERTI-G™ disponível a partir da M-I LLC (Houston, Texas). Conforme descrito acima, os transportes podem ocorrer diretamente através de linhas de alimentação ou indiretamente através de tremonhas de alimentação, bombas de alimentação hidráulicas e/ou válvulas rotativas, e similares.

[0045] Seguindo-se à remoção de pelo menos uma porção do teor de líquido dos cortes de perfuração contaminados, os cortes de perfuração contaminados são transportados para a unidade de reator 57, por exemplo, pelos vários meios descritos acima. Na unidade de reator 57, uma pluralidade de braços de rotor (não mostrados) é feita rodar pela unidade de acionamento 57a, gerando calor. A geração de calor vaporiza pelo menos uma porção dos contaminantes 58 adsorvidos para a superfície dos cortes de perfuração 59. Os contaminantes 58 são evacuados do vaso reator 57 e passados através de um ciclone 60. No ciclone 60, qualquer matéria particulada 62 que esteja presente nos contaminantes 58 é separada dos vapores 61. Os vapores 61 então são passados através de um condensador de óleo 64 para se permitir a condensação de vapores de óleo e a separação dos vapores 65, os quais então são alimentados

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 36/48

21/22 para o condensador de água 68. Em algumas modalidades, a porção de óleo condensada 67 pode ser recirculada 67a para o condensador de óleo 64. Opcionalmente, a porção de óleo condensada pode sofrer uma troca de calor (não mostrada), antes da recirculação para o condensador de óleo 64. Em outras modalidades, a porção de óleo condensada 67 pode ser dirigida para coleta na recuperação de óleo 66.

[0046] Os vapores 65 podem ser dirigidos a partir do condensador de óleo 64 para o condensador de água 68, para se permitir a condensação de vapores de água e a separação dos gases não condensáveis 74. Em algumas modalidades, a porção de água condensada 69 pode ser recirculada 69a para o condensador de água 68. Opcionalmente, a porção de água condensada 69 pode sofrer uma troca de calor (não mostrada), antes da recirculação para o condensador de água 68. Em outras modalidades, a porção de água condensada 69 pode ser dirigida para um tanque de coleta 71. No tanque de coleta 71, um arranjo de vertedouro pode ser disposto para se permitir a separação de qualquer fase de óleo residual 73 da água recuperada 72.

[0047] Os cortes de perfuração secos 59 saem da unidade de reator 57 e são transportados através de um transportador de fuso 63, ou similar, para a recuperação de sólidos 70. Qualquer matéria particulada 62 separada de vapores 61 no ciclone 60 também é alimentada para a recuperação de sólidos 70 através do transportador de fuso 63. Os sólidos recuperados 70 podem ser submetidos, em várias modalidades, a um descarte (por exemplo, uma reinjeção de cortes) ou armazenados para descarte ou uso posterior. Os componentes de água recuperada 72 e óleo 66

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 37/48

22/22 podem encontrar uso adicional, tal como em uma recirculação em fluidos de perfuração.

[0048] Vantajosamente, as modalidades da presente exposição provêm pelo menos um dos seguintes. Um tratamento em alto-mar de cortes de perfuração pode ser obtido com um transporte pneumático dos cortes de perfuração contaminados a partir do processo de perfuração para uma unidade de dessorção térmica. Ainda, a natureza pneumática do transporte dos cortes de perfuração e a capacidade de os vasos pressurizados atuarem como recipientes de armazenamento podem permitir que cortes de perfuração contaminados sejam preenchidos no vaso pressurizado por um período de tempo. Contudo, sempre que um tratamento dos cortes for desejado, um gás comprimido pode ser alimentado no vaso pressurizado, permitindo o transporte pneumático dos cortes de perfuração para uma unidade de dessorção térmica em um período de tempo relativamente curto, sem requerer a adição de quaisquer óleos de base ou outros fluidos de veículo para se permitir um transporte. Assim, uma eficiência no transporte e no tratamento dos cortes de perfuração pode ser obtida.

[0049] Embora a invenção tenha sido descrita com respeito a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo o benefício desta exposição, apreciarão que outras modalidades podem ser divisadas, as quais não se desviam do escopo da invenção, conforme mostrado aqui. Assim sendo, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexadas.

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 38/48

1/5

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para tratamento de cortes de perfuração em alto-mar, caracterizado pelo fato de compreender:

um primeiro vaso pressurizado (15, 53a) configurado para receber cortes de perfuração contaminados e adaptado para permitir que um gás comprimido seja introduzido ali como o único meio para indução de movimento dos referidos cortes de perfuração contaminados no primeiro vaso pressurizado (15, 53a), por meio do que pelo menos uma porção dos cortes de perfuração contaminados é descarregada a partir do primeiro vaso pressurizado (15, 53a);

um segundo vaso pressurizado (20, 53b) em comunicação de fluido com o primeiro vaso pressurizado (15, 53a) e adaptado para permitir que um gás comprimido seja introduzido ali como o único meio para indução de movimento dos referidos cortes de perfuração contaminados no segundo vaso pressurizado (20, 53b), por meio do que pelo menos uma porção dos cortes de perfuração contaminados é descarregada a partir do segundo vaso pressurizado (20, 53b) por pressão positiva sob fluxo em massa; e uma unidade de reator (17) em conexão de fluido com o segundo vaso pressurizado(20, 53b) para separação dos cortes de perfuração contaminados em cortes de perfuração e contaminantes, que compreende:

uma câmara de processamento (42) que tem pelo menos uma entrada e uma saída; e um rotor (44) montado na câmara de processamento (42), que compreende:

um eixo (44a); e uma pluralidade de braços de rotor fixos

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 5/48
2/5 (44b) que se estendem radialmente a partir do eixo (44a); em que o primeiro vaso pressurizado (15, 53a), o segundo vaso pressurizado (20, 53b), e a unidade de reator (17) são uma sonda de óleo em alto-mar (10).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda:

um separador (75) em conexão de fluido com o primeiro vaso pressurizado (15, 53a) e a unidade de reator (17) configurada para receber os cortes de perfuração contaminados a partir do primeiro vaso pressurizado (15, 53a) e enviar os cortes de perfuração contaminados para a unidade de reator (17), onde o separador (75) remove pelo menos uma porção do teor de líquido dos cortes de perfuração contaminados.
3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segundo vaso pressurizado (20, 53b) compreender uma seção inclinada inferior (20c) que tem um ângulo selecionado para permitir um fluxo em massa de cortes de perfuração contaminados.
4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do primeiro vaso pressurizado (15, 53a) receber os cortes de perfuração contaminados de um meio de separação.
5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segundo vaso pressurizado (20, 53b) compreender uma seção cônica inferior (30c) que define um ângulo cônico selecionado para permitir um fluxo em massa de cortes de perfuração contaminados.
6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do segundo vaso pressurizado (20,

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 6/48

3/5

53b) compreender uma porção superior compreendendo uma tremonha de alimentação (32).
7. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do primeiro vaso pressurizado (15,

53a) compreender uma porção superior compreendendo uma tremonha de alimentação (32).
8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato dos contaminantes compreenderem uma porção de óleo (67) e uma porção aquosa.
9. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda:

um meio para separação dos contaminantes na porção de óleo (67) e na porção aquosa.
10. Método de tratamento de cortes de perfuração em alto-mar, caracterizado por compreender:

o transporte pneumático de cortes de perfuração contaminados para um primeiro vaso pressurizado (15, 53a) que tem uma seção cônica inferior estruturada para a obtenção de um fluxo em massa dos cortes de perfuração contaminados;

o transporte pneumático de cortes de perfuração contaminados para um segundo vaso pressurizado (20, 53b) que tem uma seção cônica inferior estruturada para a obtenção de um fluxo em massa dos cortes de perfuração contaminados;

a transferência dos cortes de perfuração contaminados diretamente ou indiretamente para uma unidade de reator (17) através do separador (75) pela aplicação de um gás comprimido ao segundo vaso pressurizado (20, 53b), por meio do que os cortes de perfuração contaminados fluem para fora

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 7/48

4/5 do segundo vaso pressurizado (20, 53b) para a unidade de reator (17) ou para o separador (75) por uma pressão positiva sob fluxo em massa;

a aplicação de calor aos cortes de perfuração contaminados, de modo a se vaporizarem os contaminantes dos cortes de perfuração contaminados; e a remoção dos contaminantes vaporizados do reator; em que o primeiro vaso pressurizado (15, 53a), o segundo vaso pressurizado (20, 53b), e a unidade de reator (17) são uma sonda de óleo em alto-mar (10).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato do reator compreender:

uma câmara de processamento (42) que tem pelo menos uma entrada e uma saída; e um rotor montado na câmara de processamento, que compreende:

um eixo (44a); e uma pluralidade de braços de rotor fixos (44b) que se estendem radialmente a partir do eixo (44a).
12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato da aplicação de calor compreender a rotação do rotor para a formação de um leito anular dos cortes de perfuração contaminados contra uma superfície interna da câmara de processamento (42), enquanto se gera calor por atrito.
13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato dos contaminantes compreenderem uma porção de óleo (67) e uma porção aquosa.
14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda:

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 8/48

5/5 a evaporação simultânea da porção de óleo (67) com a porção aquosa em uma temperatura abaixo do ponto de ebulição atmosférica normal da porção de óleo.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender ainda:

a separação dos contaminantes evaporados na porção de óleo (67) e na porção aquosa.
16. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda:

o peneiramento de uma mistura de fluido de furo de poço / cortes de perfuração a partir de um conjunto de sonda de óleo (10) para provisão dos cortes de perfuração contaminados.
17. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender:

a remoção de pelo menos uma porção do teor de líquido a partir dos cortes de perfuração contaminados; e a transferência dos cortes de perfuração contaminados para uma unidade de reator (17);

a remoção dos contaminantes vaporizados do reator.

Petição 870180001684, de 08/01/2018, pág. 9/48

1/5