BRPI0810075B1

BRPI0810075B1 - gasoduto para transporte de gás

Info

Publication number: BRPI0810075B1
Application number: BRPI0810075A
Authority: BR
Inventors: Elisabeth Hausken Gjertrud; Yngve Stokke Jorn
Original assignee: Statoil Asa; Statoil Petroleum As; Statoilhydro Asa
Priority date: 2007-04-03
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2018-09-18
Also published as: AU2008233401B2; NO20071773L; NO326642B1; EP2142840A1; EP2142840A4; BRPI0810075A2; EA200901341A1; US9027586B2; EA016949B1; EP2142840B1; WO2008121002A1; BRPI0810075A8; US20100101667A1; AU2008233401A1

Description

(54) Título: GASODUTO PARA TRANSPORTE DE GÁS (51) Int.CI.: F17D 5/02; F17D 3/01 (30) Prioridade Unionista: 03/04/2007 NO 20071773 (73) Titular(es): STATOIL PETROLEUM AS (72) Inventor(es): JORN YNGVE STOKKE; GJERTRUD ELISABETH HAUSKEN (85) Data do Início da Fase Nacional: 02/10/2009

1/6 “GASODUTO PARA TRANSPORTE DE GÁS”

Campo da Invenção [0001] A presente invenção relaciona-se a gasodutos para transporte de gás. Mais precisamente, a invenção relaciona-se a gasodutos que deverão ser operados dentro de um dado nível de segurança contra pressão excessiva e vazamento de gás do gasoduto, embora o gasoduto esteja conectado a uma fonte de pressão que pode sobrepressurizar o gasoduto em relação ao código de projeto do gasoduto. [0002] Fundamento e Técnica Anterior da Invenção [0003] As autoridades instruem os operadores de gasodutos para operar ditas linhas de forma que o risco de um vazamento de gás durante um período de um ano se ache dentro de um dado nível de segurança. Ditas instruções requeridas por autoridades variarão de país para país, mas em todos os casos imporá instruções sobre como um gasoduto deverá operar. Um nível de segurança típico é que a probabilidade anual de um vazamento e exceder uma dada pressão dentro de uma margem de 2 bar, deverá ser menos que 1 x 10^-3, total para todas as fontes para alta pressão e todos os incidentes que podem ocorrer durante a operação do gasoduto. A fim de obedecer ditas instruções, um dispositivo de segurança ou unidade de segurança é arranjada com relação ao gasoduto. Os componentes que podem ser usados com relação a dito dispositivo de segurança devem ser aprovados pelas autoridades para ter uma confiabilidade que satisfaça dito nível de segurança. Uma consideração crucial com relação à invenção atual é que o gasoduto e todo o equipamento determinando a segurança deve estar dentro de um dado nível de segurança total, por que não é pertinente usar métodos ou componentes que não estão aprovados para dito nível de segurança. Há vários sistemas de controle de processo e sistemas de detecção de vazamento que não são úteis em relação com um dispositivo de segurança em conexão a um gasoduto. [0004] Dispositivos de segurança conhecidos anteriores para gasodutos fazem uso de medições de pressão e temperatura. Não há nenhum dispositivo de segurança previamente conhecido que também faz uso da medição da vazão na entrada do gasoduto. A compressibilidade do gás não provê uma correlação

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2/6 imediata entre a vazão, pressão e temperatura no gasoduto em relação ao que é transmitido fora do gasoduto. Isto é por que dispositivos de segurança adequados para um oleoduto condutor de líquido não é funcional para um gasoduto condutor de gás.

[0005] Em um exemplo típico, o gasoduto deverá ser conectado a um sistema de gasoduto existente, e a pressão de alimentação para o gás do gasoduto por uma saída não deve exceder um dado valor de limiar, decidido por exigências dadas para o sistema de gasoduto receptor. A conexão de dito gasoduto e o sistema de gasoduto é efetuado tipicamente com uma denominada conexão de derivação quente. Há uma necessidade por um gasoduto que seja particularmente adequado para se conectar a um sistema de gasoduto existente conforme as exigências como mencionado acima.

Sumário da Invenção [0006] A necessidade supracitada é satisfeita pela invenção provendo um gasoduto para transporte de gás, para o qual a pressão de alimentação para o gás que sai através de uma saída não deverá exceder um valor de limiar, onde o gasoduto inclui uma unidade de segurança com um transmissor de pressão e um transmissor de temperatura arranjados em conexão ao gasoduto perto de uma entrada do gasoduto, distinto visto que a unidade de segurança inclui um dispositivo para medir a vazão e a unidade de segurança tanto é usada para manter uma pressão de entrada aumentada ao gasoduto e/ou a fim de usar um gasoduto com um diâmetro interno reduzido, dentro de um dado nível de segurança contra vazamento e pressão excessiva.

[0007] O termo um dado nível de segurança contra vazamento e pressão excessiva se refere à pressão de alimentação para gás transmitindo fora do gasoduto por uma saída não deverá exceder um valor de limiar, e que não deve haver nenhum vazamento do gasoduto dentro de uma dada probabilidade como definida pelo nível de segurança. Em uma forma operacional preferida da invenção, o nível de segurança é tal que a probabilidade anual para exceder uma dada pressão de alimentação na saída, dentro de uma margem tipicamente de 2 bar,

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3/6 levando em conta todas as fontes de pressão, incidentes e vazamento do próprio gasoduto, deverá ser menos de 1 x 10^-3, mais preferível menos de 1 x 10^-5.

[0008] Em uma forma operacional preferida, o arranjo para medir a vazão é um tubo de venturi, colocado dentro ou perto de uma entrada do gasoduto. Em uma forma operacional preferida, o dispositivo de segurança é controlável conectado a pelo menos duas válvulas de interrupção de emergência em série dentro do gasoduto, perto ou dentro da entrada do gasoduto. O dispositivo de segurança é operado somente conforme um algoritmo que calcula a pressão de saída do gasoduto, baseado somente em medições da pressão, temperatura e vazão dentro ou perto da entrada do gasoduto. [0009] Com a presente invenção, realização é feita visto que o gasoduto existente pode aumentar sua capacidade ou que um novo gasoduto pode ser construído com diâmetro interno menor que previamente, quando comparado com gasodutos prévios com um dispositivo de segurança arranjado. Isto tem uma vantagem técnica e econômica significante para o operador de gasoduto e operadores de campo relacionados e sistemas de gasoduto.

Descrição Detalhada [0010] O dispositivo para medir a vazão pode ser aprovado para medição fiscal, se for verificado seguro bastante, além de ser preciso e seguro em relação ao dado nível de segurança. Há medidores de vazão fiscais baseados em ultra-som para gás, há medidores de coriolis utilizáveis para o mesmo propósito e há medidores de pressão diferencial baseados em uma parte estreita do gasoduto, tal como com um tubo de venturi. São só dispositivos com tubos de venturi que no momento estão dentro do nível de segurança precisado ser observado no Mar de Norte. O transmissor de pressão, transmissor de temperatura ou transmissor de vazão em conexão com o tubo de venturi está conectado ao dispositivo de segurança, como está o transmissor de pressão com relação ao gasoduto, que também está conectado ao dispositivo de segurança. A vazão pode ser dada diretamente do tubo de venturi ou determinada pelo dispositivo de segurança. O dispositivo de segurança está conectado a pelo menos duas, preferivelmente pelo menos três válvulas de interrupção de emergência em série dentro do gasoduto, na ou perto de sua entrada.

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Além disso, o dispositivo de segurança está conectado vantajosamente a uma turbina de gás ou outra fonte para pressão ao gasoduto, de forma que um ponto fixo para dita fonte seja ajustável por meio de sinais do dispositivo de segurança. Por meio de um algoritmo adequado, o dispositivo de segurança considera o comportamento transiente do gás dentro do gasoduto. É portanto possível manter o dado nível de segurança sem a necessidade por um sistema instrumental inclusivo com medidas na entrada do gasoduto e ao longo do próprio gasoduto. Isto em si mesmo economiza um custo significante. Todos os elementos dentro do gasoduto, do dispositivo de segurança e dos dispositivos de conexão, podem em si mesmo serem conhecidos, mas é a combinação destes em um dispositivo de segurança para a operação do gasoduto dentro de um dado nível de segurança que provê um efeito técnico surpreendente. É possível aumentar a capacidade do gasoduto existente desde que uma pressão de entrada mais alta para o gás pode ser usada. É possível reduzir o diâmetro para novos gasodutos, que resultará em economias importantes em custos de investimento. É possível ter uma combinação de alguma pressão de entrada aumentada e algum diâmetro interno reduzido dentro do gasoduto, dentro do nível de segurança total.

[0011] O algoritmo que o dispositivo de segurança usa pode, como previamente mencionado, ser conhecido. O algoritmo porém, deve ser ajustado aos parâmetros pertinentes, incluindo os parâmetros para o gasoduto em cada caso. Programas de fluxo, tais como OLGA e HySYS deveriam ser usados para simular a funcionalidade de algoritmo durante situações operacionais diferentes, por exemplo incluindo bloqueio por hidratos dentro do gasoduto, e aumento significativo da vazão, para verificar que a pressão máxima permitida dentro do gasoduto em relação ao código de projeto e a pressão de saída máxima permitida do gasoduto não seja excedida. O algoritmo deve ser verificado de forma que interrupção desnecessária do dispositivo de segurança seja evitada, ao mesmo tempo quando interrupção acontecendo não deveria resultar em pressão excessiva dentro do gasoduto em relação a nenhum código de projeto ou pressão de saída dentro do dado nível de segurança. O algoritmo é tipicamente construído ao redor de expressões polinomiais para a vazão, pressão e temperatura

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5/6 dentro de dada dimensão permanente e com o ajuste dos parâmetros com o passar do tempo dentro de dados limites.

[0012] Uma descrição dos sistemas de segurança e dispositivos de segurança pertinentes a presente invenção pode ser achada no documento DnV OS-F101. Os sistemas de segurança existentes estão baseados em medições de pressão a jusante redundantes e redundância tripla para telemetria, gasodutos com pressão de projeto total através do comprimento total ou um diâmetro de gasoduto grande para evitar que a pressão de exportação seja mais alta que aceitável para os sistemas de gasoduto existentes a jusante.

[0013] Os sistemas de gasoduto existentes estão se tornando mais complexos com constantemente novas linhas de ramal sendo conectadas. Telemetria complexa e avaliações de confiabilidade complexas previnem ademais desenvolvimento da rede de transporte na forma de sistemas de gasoduto. A presente invenção introduz uma medição de vazão segura junto com um sistema de segurança existente. Isto provê várias vantagens, enquanto é mencionado que a pressão a um ponto fraco em um gasoduto, é estimada tão precisamente quanto possível pelo sistema de segurança em vez de medir a dita pressão. Além disso, medição de pressão subaquática pelo ponto de conexão não é necessária. Além disso, arranjos de telemetria inclusivos são evitados, que também é efetivo em custo. Para o sistema de transporte existente, a pressão de exportação dentro do gasoduto pode ser aumentada para acima da pressão máxima permitida no sistema de gasoduto provido a jusante e por esse meio aumenta a exportação do gás pelo gasoduto. Para novos sistemas, o diâmetro interno do gasoduto pode ser reduzido, que reduz significativamente a necessidade por investimentos.

Exemplo [0014] Um gasoduto com um comprimento de 130 km é planejado da plataforma semi-submersa Gjea para o sistema de gasoduto FLAGS. Conexão a FLAGS será por uma derivação quente junto com a Ligação de Tampen de gasoduto. O gás é então enviado para St. Fergus na Grã Bretanha para processamento adicional e dispensação para clientes. Usando um gasoduto para transporte de gás com um

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6/6 dispositivo de segurança de acordo com a presente invenção, a seção transversal de fluxo interno do gasoduto pode ser reduzida por 20%, por exemplo de 720 milímetros para 660 milímetros em diâmetro interno. Isto resultará em uma economia no próprio gasoduto de engenho NOK 95. Contanto que isto seja operacional sensato para Gjca e setores adjacentes, então o diâmetro de gasoduto interno de 720 milímetros alternativamente pode ser mantido enquanto a vazão pelo gasoduto é aumentada, enquanto a quantidade exportada de gás pode ser aumentada por 15%. Alternativamente, o diâmetro interno pode ser reduzido ligeiramente, enquanto a quantidade exportada de gás é aumentada ligeiramente dentro do dado nível de segurança.

[0015] O efeito técnico da invenção variará bastante e deve ser calculado para cada caso. Se o valor de exportação de gás aumentado e/ou diâmetros de gasoduto reduzido excederem o investimento em um arranjo de um gasoduto de acordo com a presente invenção, então a invenção representa uma vantagem econômica.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Gasoduto compreendendo uma entrada e uma saída, o gasoduto sendo para conectar a um sistema de gasoduto existente e para fornecer gás ao sistema de gasoduto através da saída, o gasoduto compreendendo ainda uma unidade de segurança arranjada perto da entrada, a unidade de segurança compreendendo um dispositivo para medir a pressão dentro ou perto da entrada, um dispositivo para medir a temperatura dentro ou perto da entrada e um dispositivo para medir a vazão dentro ou perto da entrada, caracterizado pelo fato de que a unidade de segurança é arranjada para calcular com um algoritmo uma pressão na saída com base nas medidas de pressão, temperatura e vazão dentro ou perto da entrada dos dispositivos de medição, e arranjada ainda para manter a pressão de gás fornecida do gasoduto para o sistema de gasoduto através da saída abaixo de um valor de limiar com base na pressão estimada da saída.
2. Gasoduto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dispositivo para medir a vazão está na forma de um tubo de venturi.
3. Gasoduto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de segurança está conectada a pelo menos duas válvulas de interrupção de emergência em série na ou perto da entrada.
4. Gasoduto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de segurança é operada conforme um algoritmo que considera o comportamento transiente do gás.
5. Gasoduto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os parâmetros mensuráveis de entrada consistem em pressão, temperatura e vazão pela entrada do gasoduto, e os parâmetros de saída consistem em ponto fixo a um compressor de gás dispensando gás ao gasoduto e sinais de controle para três válvulas de interrupção de emergência arranjadas em série na ou perto da entrada do gasoduto.
6. Gasoduto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de segurança está conectada a uma turbina de gás ou a outra fonte para pressão ao gasoduto, com a turbina ou a outra fonte sendo ajustável por meio

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2/2 de sinais da unidade de segurança.
7. Gasoduto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de segurança é operada conforme um algoritmo construído ao redor de expressões polinomiais para a vazão, pressão e temperatura.

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