BRPI0811528B1 - método para controle de líquidos em tubulações de fluido multifase - Google Patents
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Description
(54) Título: MÉTODO PARA CONTROLE DE LÍQUIDOS EM TUBULAÇÕES DE FLUIDO MULTIFASE (51) Int.CI.: E21B 43/36; F17D 1/00 (30) Prioridade Unionista: 16/05/2007 NO 20072523 (73) Titular(es): STATOIL PETROLEUM AS (72) Inventor(es): HENNING HOLM (85) Data do Início da Fase Nacional: 13/11/2009
1/8
MÉTODO PARA CONTROLE DE LÍQUIDOS EM TUBULAÇÕES DE FLUIDO MULTIFASE.
[0001] A presente invenção refere-se a um método para o controle do fluxo líquido transiente ou precipitado de condensado líquido em tubulações de fluido multifase.
[0002] Quando se transporta um fluido que contém gás e líquido por longas distâncias tal como quando se transporta fluido de poço não-processado ou parcialmente processado de um sistema de produção marítimo para uma instalação de processamento em terra, ou quando se transporta fluido de poço não-processado ou parcialmente processado de um sistema de produção marítimo para uma instalação de processamento em plataforma, o fluxo líquido transiente ou precipitado de condensado líquido que contém parcialmente hidrocarbonetos (condensados e petróleo) e/ou água tendem a ser criados na tubulação seja devido aos efeitos do terreno do leito marinho, e/ou operação transiente da tubulação. O líquido no fluxo fluido da tubulação, dependendo da velocidade do fluido, tenderá a se acumular na tubulação. A altas velocidades o líquido será transportado continuamente junto com o gás. Por outro lado, com baixas velocidades o líquido acumulará nas partes em aclive da tubulação como mencionado acima. Conforme as velocidades são aumentadas o líquido acumulado será disposto da tubulação em instalações a jusante seja como precipitado de condensado ou líquido de surgência. Tais precipitados de condensado ou surgências líquidos podem exceder a capacidade de manipulação das instalações de processamento a jusante e causar problemas operacionais, e podem, a altas velocidades, causar danos severos ao equipamento do processo que está conectado a extremidade a jusante da tubulação.
[0003] Tipos diferentes de receptador de precipitado de condensado que são projetados para lidar com precipitados de condensados em tubulações de fluxo multifase são previamente conhecidos. Um tipo que é comumente usado é o assim chamado receptador de precipitado de condensado tipo dedo que consiste em múltiplos tubos paralelos conectados a uma unidade comum e que são capazes de receber e amortecer um precipitado de condensado que chega. Tal receptador de
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2/8 precipitado de condensado conhecido é, entretanto, muito pesado, grande e consumidor de espaço e portanto representa uma solução muito cara quando usado em plataformas em terra ou marinhas visto que as plataformas têm que ser especialmente projetadas para uma peça de equipamento pesada e grande.
[0004] A WO 03/067146 A1 está relacionada a uma tubulação multifase submarina com receptador de precipitado de condensado onde a tubulação submarina compreende pelo menos uma seção com uma tendência para a formação de precipitado de condensado em um fluxo multifase em um aclive, e onde em um ponto baixo na referida seção é fornecida pelo menos uma ramificação direcionada para baixo conectada a uma segunda tubulação para permitir a separação do líquido a partir daquele ponto mais baixo na tubulação submarina para a segunda tubulação.
[0005] Uma desvantagem maior com esta conhecida solução é que ela não permitirá a separação suficientemente rápida do fluido de precipitado de condensado que contém grandes quantidades de líquido, pelo que os precipitados de condensado passarão, e prosseguirão adicionalmente a jusante do ponto de separação.
[0006] Com a presente invenção, é fornecido um método, para o controle dos líquidos de surgência ou precipitados de condensado líquidos em tubulações de fluido multifase ou sistemas de tubos, que não é sobrecarregado com as desvantagens acima, ou seja, que proporciona um controle ótimo dos líquidos de surgência e precipitados de condensado líquidos em tubulação multifase, o qual é simples e requer nenhum ou mínimo espaço em terra ou na plataforma e que é barato e seguro em operação. Uma característica preferencial da invenção é usar equipamento de tubulação-padrão como volume de amortecimento do líquido, permitindo volumes de amortecimento pelo uso de equipamento simples.
[0007] O método é caracterizado pelas características como definido na reivindicação independente 1 em anexo.
[0008] As modalidades preferenciais da invenção são adicionalmente definidas nas reivindicações dependentes de 2 a 8 em anexo.
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3/8 [0009] De acordo com a presente invenção um precipitado de condensado líquido é evacuado em um volume de amortecimento. Após o recebimento de um precipitado de condensado líquido o volume de amortecimento pode ser drenado para liberar o volume de amortecimento pelo menos por uma extensão na qual ele tenha capacidade de receber o próximo precipitado de condensado líquido.
[0010] A evacuação do volume de amortecimento pode ser executada de maneiras diferentes. O líquido pode ser dirigido para fora a partir do ponto mais baixo pela pressão na tubulação. Em condições normais, o que significa nenhum precipitado de condensado líquido, um fluxo corrente pode ser passado pelo volume de amortecimento para mantê-lo vazio.
[0011] Alternativamente o receptador de precipitado de condensado líquido pode ser evacuado por pigging dinâmico, o que significa direcionar o fluxo de gás através do receptor de precipitado de condensado líquido e desse modo forçar o líquido para fora. Em condições normais um fluxo corrente pode ser aplicado para manter o volume de amortecimento vazio.
[0012] Outra alternativa é o uso do pig tradicional.
[0013] A invenção será descrita adicionalmente a seguir a título de exemplo e com referências as figuras, nas quais:
[0014] A Figura 1 mostra um esboço principal da invenção, [0015] A Figura 2 mostra uma variação da modalidade apresentada na Figura 1, [0016] A Figura 3 mostra um esboço principal de uma segunda modalidade da invenção, [0017] A Figura 4 mostra um esboço principal de uma terceira modalidade da invenção, [0018] A Figura 5 mostra um esboço principal de uma quarta modalidade da invenção, [0019] A Figura 6 mostra um esboço principal de uma quinta modalidade da invenção, [0020] A Figura 7 mostra um esboço principal de uma sexta modalidade da invenção.
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4/8 [0021] Um esboço principal do arranjo do sistema de acordo com o qual, o método da invenção é baseado, como dito acima, é mostrado na Figura 1 e Figura 2. [0022] Quando da interpretação das figuras, é da maior importância entender que elas apenas mostram o princípio da invenção e não detalhes da instalação tais como uma plataforma ou um local do processo em terra em conexão com o que o método, ou arranjo do sistema, válvulas ou controles.
[0023] O fluido na forma de gás que contém líquido tal como condensado e água é transportado em uma tubulação multifase 1 a partir de um local a montante 2, por exemplo, a partir de um sistema de produção submarino ou uma plataforma de processamento mínimo, para um local a jusante 3 tal como uma instalação de processamento localizada em outra plataforma ou em terra. A tubulação 1 pode ser de vários quilômetros (centenas) de comprimento e pode ser estabelecida no leito do mar. A característica chave da invenção é a provisão de uma unidade de separação de gás 4 que é conectada a tubulação multifase 1 para separar (extrair) o gás da tubulação multifase 1 para um segundo tubo de transporte de gás 5, o qual pode ter ou não o mesmo diâmetro da tubulação multifase 1, e uma seção de tubulação dedicada que atua como um receptor de precipitado de condensado (tubulação de volume de amortecimento) 7 que nesta modalidade é estabelecida como uma parte de continuação da tubulação multifase 1. A unidade de separação de gás inclui um ou preferencialmente alguns tubos verticais ou inclinados 6 conectados a uma distância um do outro ao longo da tubulação multifase. O gás é então transportado separadamente para um destino do gás 3, enquanto o líquido prossegue para a tubulação de volume de amortecimento 7 que pode preferencialmente ser uma extensão da tubulação multifase 1 ou uma terceira tubulação conectada a tubulação multifase 1 e ter possivelmente um diâmetro diferente. A tubulação de volume de amortecimento 7, que pode ser de vários quilômetros de comprimento dependendo do tamanho do precipitado de condensado ou quantidade de líquido que é esperada, representa um receptor de amortecimento projetado para capturar (segurar) uma quantidade de líquido em excesso da quantidade de líquido que está presente no precipitado de condensado esperado ou o líquido que chega com o gás. O gás no
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5/8 tubo de gás 5 pode ser levado para um destino de alta pressão 8, enquanto o líquido pode ser levado para um destino de baixa pressão 9 de uma maneira controlada através de um dispositivo de controle 10 através de uma linha de tubos de líquido separada, para o destino do líquido, ou o líquido e o gás podem ser recombinados e levados em uma tubulação de transporte comum para o destino desejado. Adicionalmente, o destino do gás e do líquido pode ou não ser operado em igual pressão. O dispositivo de controle 10 pode ser um dispositivo redutor de pressão (válvula ou estrandulador) ou um dispositivo intensificador de pressão tal como uma bomba. A função do dispositivo de controle é assegurar o esvaziamento da tubulação de volume de amortecimento 7 após ela ter recebido um precipitado de condensado, de modo que a capacidade de amortecimento/capacidade do receptador de precipitado de condensado seja restabelecida. Com a presente invenção como descrito acima em conjunto com a Figura 1, é então fornecido um método e arranjo de sistema pelo qual um fluido multifase na forma de gás e líquido é manipulado de forma segura e controlada onde o gás é separado do líquido e transportado para um local de processo ou similar, e enquanto o líquido que pode chegar na forma de precipitado de condensado e/ou de maneira contínua ou descontínua, é alimentado a partir do tubo de volume de amortecimento 7 a uma taxa de fluxo controlada para um processamento selecionado a jusante ou arranjo de recepção/armazenamento. As caixas cinzentas P na extremidade de cada tubulação na Figura 1 e nas figuras posteriores estão relacionadas a um lançador de pig ou receptor de pig, que indica que as tubulações incluídas no método e arranjo do sistema de acordo com a presente invenção podem ser limpas por um arranjo de limpeza de tubo com o uso de pig, que representa uma importante vantagem com a presente invenção.
[0024] A Figura 2 mostra uma variação da modalidade ilustrada na Figura 1. A Figura 2 ilustra a disposição vista de cima. Aqui a seção de tubulação dedicada atuando como um receptor de precipitado de condensado (tubulação de volume de amortecimento) 7 é estabelecida como uma parte de continuidade da outra tubulação. Nesta alternativa o fluido do poço é roteado para a outra tubulação
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6/8 através de um Tê e de volta dentro da continuação da tubulação principal através da unidade de separação de gás 4. A unidade de separação de gás compreende tubulações em forma de U com uma primeira seção principalmente vertical conectada a outra tubulação, uma parte principalmente horizontal e uma parte vertical conectada a tubulação principal. A válvula na tubulação principal posicionada a montante do Tê é fechada durante as operações normais, mas pode ser aberta em conexão com a limpeza de tubo com o uso de pig da tubulação principal.
[0025] A Figura 3 mostra uma outra segunda modalidade da invenção onde o fluido, como no exemplo na Figura 1, na forma de gás que contém líquido tal como condensado e água é transportado em uma tubulação multifase 1 a partir de um local a montante 2, por exemplo, a partir de um sistema de produção submarino ou uma plataforma de processamento mínimo, para um local a jusante 12 que neste caso é uma instalação de processamento localizada em outra plataforma ou em terra. Neste exemplo a unidade de separação de gás 4 e o tubo de volume de amortecimento 7 são estabelecidos no fundo do mar, enquanto o gás e o líquido são passados para a plataforma ou para o local em terra 12 através da tubulação de ascenção de gás 13 e tubulação de ascenção de líquido 14 respectivamente. Com esta solução a separação do gás 4 e a tubulação de volume de amortecimento ou líquido 7 são estabelecidos no leito do mar antes da (a montante da) plataforma ou local em terra 12, desta forma evitando o uso de equipamento consumidor de espaço na plataforma ou em terra. Nesta modalidade o tubo de volume de amortecimento 7 pode ser evacuado por uma limpeza de tubo com o uso de pig, limpeza de tubo dinâmica com o uso de pig ou pelo uso de uma bomba, e ele pode ser mantido vazio pelo uso de um fluxo corrente.
[0026] A Figura 4 mostra uma terceira modalidade da invenção baseada na mesma solução como na Figura 2, mas onde o líquido pode ser evacuado da seção de tubo de volume de amortecimento 7 em uma linha de tubos separada 16 para ser transportado separadamente para o destino do líquido, ou para ser recombinado com o gás através de uma unidade de recombinação (não mostrada) antes do transporte adicional para o destino do líquido/gás. Em uma versão preferencial da
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7/8 terceira modalidade a linha 16 é conectada ao tubo 7 no ponto mais baixo da tubulação de volume de amortecimento 7.
[0027] A Figura 5 mostra uma quarta modalidade da invenção onde um fluido, como no exemplo das figuras 2 e 3 acima, é transportado a partir de um local a montante 2 através de uma tubulação de transporte 1 para uma plataforma ou um local em terra 12 através de um ascenção 15. O gás é, neste exemplo, separado do líquido pela unidade de separação de gás 4 estabelecida na plataforma ou no local em terra 12, enquanto o líquido em caso de um precipitado de condensado é evacuado para um arco de tubo de volume de amortecimento 7 preferencialmente estabelecido no leito do mar. Opcionalmente, o líquido pode desviar do arco de tubo de volume de amortecimento 7 durante períodos com baixa carga de líquido. Com esta solução é fornecido um arranjo pelo qual a separação é localizada no ambiente seco, enquanto os equipamentos que demandam espaço e peso, arco de tubo de volume de amortecimento, são localizados submarinos.
[0028] A Figura 6 mostra uma quinta modalidade da invenção que corresponde à solução de acordo com a Figura 5 com um arco de tubo de volume de amortecimento 7 estabelecido no leito do mar, mas onde o líquido é evacuado do arco de tubo 7 em uma linha de tubo de evacuação de líquido separada 20, preferencialmente conectada ao arco de tubo 7 em um ponto baixo. Com esta solução é fornecido um arranjo pelo qual uma drenagem simplificada do arco de tubo de volume de amortecimento 7 é alcançada.
[0029] Como dito acima em conjunção com a Figura 1, o gás no tubo de gás 5 pode ser levado para um destino de alta pressão 8, enquanto o líquido pode ser levado para um destino de baixa pressão 9 de forma controlada através de um dispositivo de controle 10 através de uma linha de tubos de líquido separada 11 para o destino do líquido, ou o líquido e o gás podem ser recombinados e levados em uma tubulação de transporte comum para o destino desejado. De fato, com todas as modalidades como mostrado nas Figuras 1 a 6 o líquido e o gás, depois de serem controlados pelo método de acordo com a presente invenção podem ser recombinados e ser transportados em uma tubulação comum como mostrado na
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Figura 7. Por consequência, a Figura 7A mostra uma solução onde o líquido de uma maneira controlada é reinjetado dentro da linha de transporte de gás 5 através de um dispositivo de controle de líquido 21 e é adicionalmente transportado em uma tubulação de transporte comum 22 para o destino desejado 23. A Figura 7B mostra uma solução em que o gás é reinjetado dentro da tubulação de transporte de líquido 24 e é adicionalmente transportado em uma tubulação de transporte comum 22 para o destino desejado 23. O objetivo do arco de tubo de volume de amortecimento 7 nesta modalidade é estabilizar o fluxo de líquido antes do gás e líquido serem recombinados.
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Claims (8)
- REIVINDICAÇÕES1. Método para o controle de fluxo de líquido instável ou precipitado de condensado líquido em tubulações de fluido multifase, incluindo uma tubulação multifase (1) para o transporte de um fluido que consiste principalmente em gás e algum líquido, tal como água e/ou gás condensado, caracterizado pelo fato de que o gás é evacuado através de uma unidade de separação de gás (4) que é conectada à tubulação multifase (1) até um segundo tubo de transporte de gás (5), em que o líquido é alimentado para uma seção de tubulação dedicada que atua como um volume de amortecimento (7) preferencialmente estabelecido como uma parte de continuação da tubulação multifase (1), e que a unidade (4) inclui um ou preferencialmente vários tubos verticais (6) conectados a uma distância um do outro ao longo da tubulação multifase (1), pelos quais o gás é transportado separadamente e pela qual o líquido prossegue para a tubulação de volume de amortecimento (7), e onde o volume de abastecimento (7) é evacuado para restabelecer o volume de amortecimento.
- 2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás é transportado separadamente para uma instalação de processamento a jusante em uma plataforma ou em terra (3) ou similares, onde o líquido prossegue para a tubulação de volume de amortecimento (7), que pode preferencialmente ser uma extensão da tubulação multifase, ou o líquido e o gás podem ser recombinados após o líquido ter sido evacuado da tubulação de volume de amortecimento (7) e conduzidos em uma tubulação de transporte comum para o destino desejado.
- 3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação de gás (4) e o tubo de volume de amortecimento (7) são fornecidos no fundo do mar, enquanto o gás e o líquido são passados para a plataforma ou local em terra (12) através de uma tubulação ou ascenção de gás (13) e uma tubulação ou ascenção de líquido (14)Petição 870180029344, de 12/04/2018, pág. 16/202/2 respectivamente.
- 4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido é evacuado a partir da seção de tubo de volume de amortecimento (7) em uma linha de tubo separada (16) e é transportado separadamente para o destino do líquido.
- 5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás é separado do líquido por uma unidade de separação de gás (4) fornecida na plataforma ou em um local em terra (12), enquanto o líquido é evacuado para um arco de tubo de volume de amortecimento (7) preferencialmente fornecido no leito do mar, ou o líquido desvia do arco de tubo de volume de amortecimento (7) durante períodos com baixa carga de líquido.
- 6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o arco de tubo de volume de amortecimento (7) é fornecido no leito do mar, enquanto o líquido é evacuado do arco de tubo (7) em uma linha de tubos de evacuação de líquido separada (20), preferencialmente conectada ao arco de tubo (7) em um ponto baixo.
- 7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o líquido de maneira controlada é reinjetado dentro da linha de transporte de gás (5) através de um dispositivo de controle de líquido (21) e é adicionalmente transportado em uma tubulação comum de transporte (22) para um destino desejado (23).
- 8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás é reinjetado dentro da tubulação de transporte de líquido através de um dispositivo misturador (24) e é adicionalmente transportado em uma tubulação de transporte comum (22) para um destino desejado (23).Petição 870180029344, de 12/04/2018, pág. 17/201/4
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