BRPI0902810A2 - METHOD FOR BUILDING UNDERWATER CARVES IN SALINE ROCKS - Google Patents
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Abstract
MÉTODO DE CONSTRUÇçO DE CAVERNAS SUBMARINAS EM ROCHAS SALINAS, A presente invenção se refere a um método de construção de cavernas submarinas em rochas salinas que reduz o uso de sondas marítimas. O referido método compreende as etapas de perfuração de um ou mais poços; instalação de duas colunas no poço, sendo uma para injeção de água e a outra para retorno de salmoura; circulação de água para dissolver o sal; redução do comprimento da coluna de injenção de água e avaliação da geometria da caverna, sendo que as etapas de circulação de água para dissolver o sal e de redução do comprimento da coluna de injenção de água dispensam o uso de embarcações dotadas de sonda marítima, fazendo uso de outros meios adequados de menor custo.METHOD OF CONSTRUCTING SUBMARINE CAVES IN SALINE ROCKS, The present invention relates to a method of building underwater caves in saline rocks that reduces the use of marine probes. Said method comprises the stages of drilling one or more wells; installation of two columns in the well, one for water injection and the other for brine return; water circulation to dissolve the salt; reducing the length of the water injection column and assessing the geometry of the cave, with the steps of circulating water to dissolve the salt and reducing the length of the water injection column dispense with the use of vessels equipped with a marine probe, making use of other suitable less costly means.
Description
MÉTODO DE CONSTRUÇÃO DE CAVERNAS SUBMARINAS EM ROCHAS SALINASMETHOD FOR BUILDING SUBMARINE CAVES IN SALINE ROCKS
CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION
A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os métodos para construção de cavernas subterrâneas em rochas salinas. Mais particularmente para a construção de cavernas submarinas localizadas em águas rasas ou profundas.The present invention finds its field of application among the methods for construction of underground caves in saline rocks. More particularly for the construction of underwater caves located in shallow or deep water.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION
A principal função de uma armazenagem, subterrânea ou não, é manter o equilíbrio entre a demanda e a oferta e atender aos picos de demanda diários ou horários, amenizando assim, as flutuações dos volumes de energético consumidos.The main function of storage, underground or not, is to maintain the balance between demand and supply and to meet daily or hourly peak demand, thus softening fluctuations in energy volumes consumed.
O viés estratégico do armazenamento subterrâneo visa também questões de longo prazo, como instabilidades políticas internacionais que possam ocorrer, variações acentuadas nos preços, além de permitir armazenar a reserva para o futuro.The strategic bias of underground storage also addresses long-term issues such as international political instability that may occur, sharp price fluctuations, and storage for the future.
O armazenamento subterrâneo de hidrocarbonetos pode ser feito em quatro circunstâncias:Underground storage of hydrocarbons can be done in four circumstances:
i. em estruturas geológicas denominadas de "trapas", como por exemplo, reservatórios depletados de gás natural ou de petróleo;i. in geological structures called "leaks" such as depleted reservoirs of natural gas or petroleum;
ii. em aqüíferos em estruturas anticlinais, constituídas por rochas de porosidade elevada, capeadas por camadas pouco permeáveis;ii. in aquifers in anticlinal structures, consisting of high porosity rocks, capped by poorly permeable layers;
iii. em cavernas ou cavidades salinas;iii. in caves or saline cavities;
iv. em minas desativadas e abandonadas.iv. in deactivated and abandoned mines.
As cavernas e cavidades salinas são utilizadas para a estocagem de hidrocarbonetos, que são inertes à água e ao sal, como óleo cru, combustíveis, gases, entre outros, por serem ambientes geológicos adequados para armazenamento tanto de gases quanto líquidos e/ou sólidos, devido sua excelente característica de rocha capeadora, como alta impermeabilidade, desprezível porosidade e alto gradiente de fratura. Esta condição previne a migração dos materiais trapeados por esta rocha. Blocos de sal são encontrados abaixo da superfície terrestre na forma de camadas ou de domos.Caves and saline cavities are used for the storage of hydrocarbons, which are inert to water and salt, such as crude oil, fuels, gases, among others, as they are suitable geological environments for the storage of gases, liquids and / or solids. due to its excellent characteristic of capping rock, as high impermeability, negligible porosity and high fracture gradient. This condition prevents the migration of materials trapped by this rock. Salt blocks are found below the earth's surface in the form of layers or domes.
Após uma análise geológica das estruturas, pode-se então considerar a viabilidade de utilização das cavernas ou da construção de cavidades para o armazenamento.After a geological analysis of the structures, one can then consider the feasibility of using the caves or constructing cavities for storage.
Considerando que o tempo entre as descobertas realizadas e o inicio da produção pode demorar até uma década, devido ao tempo necessário para perfuração de novos poços, construção de unidades de produção flutuantes e/ou o lançamento de dutos para a exportação de óleo e/ou gás para outras unidades marítimas ou para a costa, este cenário de espessas camadas ou domos de rochas evaporíticas se apresenta como ideal para a estocagem dessas reservas de óleo e/ou gás visando futura produção dos hidrocarbonetos.Considering that the time between discoveries made and the start of production may take up to a decade, due to the time required to drill new wells, build floating production units and / or launch oil and / or oil export pipelines. gas to other marine units or to the coast, this scenario of thick layers or domes of evaporitic rocks presents itself as ideal for the storage of these oil and / or gas reserves for future hydrocarbon production.
A construção de cavernas de sal pela técnica de dissolução é conhecida já há bastante tempo, sendo materializada pela perfuração de um ou mais poços. Inicialmente as rochas são perfuradas até atingir a região próxima ao topo da caverna que será construída. Em seguida a coluna de perfuração é removida para descida de um tubo de aço (revestimento), que será cimentado para prover a vedação entre as camadas de rochas atravessadas pela perfuração.The construction of salt caves by the dissolution technique has been known for a long time, being materialized by drilling one or more wells. Initially the rocks are drilled until they reach the region near the top of the cave that will be built. The drill string is then removed to descend a steel pipe (sheath) which will be cemented to provide a seal between the rock layers traversed by the drill.
Duas colunas concêntricas compostas de tubos são descidas até próxima do fundo do poço. Uma delas é usada para injeção de água e a outra para o retorno de salmoura. A coluna mais interna, e de menor diâmetro, possui um comprimento ligeiramente maior (dezenas de metros) do que a coluna externa com vistas a otimizar a construção da caverna.Two concentric columns composed of tubes are lowered to near the bottom of the well. One is used for water injection and the other for brine return. The innermost column, which is smaller in diameter, is slightly longer in length (tens of meters) than the outer column for optimal cave construction.
Inicia-se a construção da caverna com a circulação de água doce ou água do mar com o propósito de dissolver as paredes da rocha salina. Quanto maior a temperatura e vazão da água injetada mais eficiente será a dissolução do sal. À medida que a água injetada torna-se saturada, a mesma é substituída por uma nova ainda não saturada. Este processo de circulação de altas vazões de água não saturada no sal vai dissolvendo grandes quantidades do mesmo, dando lugar a um grande espaço preenchido pela água, o que forma a caverna.The construction of the cave begins with the circulation of freshwater or seawater in order to dissolve the salt rock walls. The higher the temperature and flow rate of injected water, the more efficient will be the dissolution of salt. As the injected water becomes saturated, it is replaced by a new one not yet saturated. This process of circulating high flows of unsaturated water in salt dissolves large amounts of salt, giving rise to a large space filled by water, which forms the cave.
A Figura 1 ilustra de forma esquemática uma caverna de sal construída pela técnica acima descrita. Podem-se gerar diferentes geometrias de cavernas através da injeção de água, que, por sua vez, pode ser realizada pela coluna interna ou pela coluna externa, na qual ambas as colunas são reposicionadas (movimentadas) verticalmente, de forma a ser possível um melhor controle da dissolução das camadas de sal. As operações de movimentação vertical das colunas são executadas usualmente com o auxilio de sondas marítimas, além disso, periodicamente é descido, através das colunas, um sonar tridimensional para acompanhamento de formato e tamanho da caverna.Figure 1 schematically illustrates a salt cave constructed by the technique described above. Different cave geometries can be generated by water injection, which in turn can be done by the inner column or the outer column, in which both columns are repositioned (moved) vertically, so that a better control of salt layer dissolution. The vertical column movements are usually performed with the help of marine probes. In addition, a three-dimensional sonar is periodically lowered to monitor the shape and size of the cave.
A Figura 2 ilustra de forma esquemática um sistema de construção de cavernas salinas, também conhecido da técnica, onde foi perfurado mais de um poço, sendo que cada poço contém apenas uma coluna. Neste sistema, a água é injetada por um dos poços enquanto a salmoura é retornada pelo outro. Esta concepção apresenta a desvantagem de necessitar de mais de um poço para a construção da caverna, entretanto, apresenta como vantagem a possibilidade de usar equipamentos convencionais na cabeça do poço.Figure 2 schematically illustrates a salt cave construction system, also known in the art, where more than one well has been drilled, each well containing only one column. In this system, water is injected from one of the wells while brine is returned from the other. This design has the disadvantage of requiring more than one well for the construction of the cave, however, has the advantage of using conventional wellhead equipment.
Outro sistema conhecido da técnica é o uso de mais de um poço submarino, onde cada poço contém duas colunas concêntricas, conforme ilustrado na Figura 3.Another system known in the art is the use of more than one subsea well, where each well contains two concentric columns, as illustrated in Figure 3.
A patente US 4.488.834 revela um método para, a partir de apenas um poço, construir múltiplas cavidades salinas de armazenamento de hidrocarbonetos verticalmente alinhadas na camada de sal. O método compreende perfurar um poço no interior da camada de sal, criar uma primeira cavidade de armazenamento circulando a água por meio do poço, evacuar a cavidade criada, injetar o material a ser armazenado no interior da cavidade criada, selar a primeira cavidade posicionando um plugue de selagem acima de seu topo, criar uma segunda cavidade acima do plugue de selagem e repetir as mesmas etapas referentes à construção da primeira cavidade.US 4,488,834 discloses a method for starting from one well to construct multiple vertically aligned hydrocarbon storage saline cavities in the salt layer. The method comprises drilling a well within the salt layer, creating a first storage cavity by circulating water through the well, evacuating the created cavity, injecting the material to be stored within the created cavity, sealing the first cavity by positioning a well. sealing plug above its top, create a second cavity above the sealing plug and repeat the same steps as for the construction of the first cavity.
A patente US 6.820.696 revela um método e um sistema de produção de petróleo no mar que utiliza uma caverna construída em rochas salinas para coletar a produção de um poço. Esse poço estabelece a comunicação da caverna com o reservatório de petróleo.US 6,820,696 discloses a method and system of offshore oil production that uses a cave built in saline rocks to collect the production of a well. This well establishes the communication of the cave with the oil reservoir.
O referido método objetiva armazenar o petróleo, produzido a partir do reservatório, na caverna salina para ser produzido, posteriormente, a partir da caverna.This method aims to store the oil produced from the reservoir in the saline cave to be produced later from the cave.
A maior parte das centenas de cavernas existentes e descritas na literatura é utilizada basicamente para armazenar hidrocarbonetos, sendo as mesmas construídas por sondas terrestres ou por plataformas fixas.Most of the hundreds of existing caves described in the literature are primarily used to store hydrocarbons, which are built by terrestrial rigs or fixed platforms.
Todas as técnicas acima descritas, se empregadas em águas profundas, necessitariam de embarcações dotadas de sonda marítima por um longo período de tempo (até mais de uma centena de dias). Tais Sondas são um recurso de alto custo diário e por vezes indisponível.All the techniques described above, if employed in deep water, would require sea-going vessels for a long period of time (up to a hundred days). Such probes are a high daily cost feature and sometimes unavailable.
Embora existam estudos e propostas de uso de cavernas salinas em águas profundas, ainda não existe registro destas cavernas construídas por sondas marítimas.Although there are studies and proposals for the use of deepwater saline caves, there is still no record of these caves built by sea rigs.
A construção da caverna em águas profundas é inibida pelos altos custos das embarcações dotadas de sondas marítimas e os métodos atuais de construção por dissolução requerem centenas de dias de operação. Entretanto, o desenvolvimento de novas técnicas que reduzam o uso de sondas marítimas pode tornar a construção de cavernas de sal economicamente viável mesmo em águas profundas. O método descrito e reivindicado neste documento apresenta uma condição que supera o estado da técnica por permitir reduzir substancialmente o uso de sondas marítimas tornando viável a construção de cavernas salinas em águas profundas.Deepwater cave construction is inhibited by the high costs of marine rig vessels and current dissolution construction methods require hundreds of days of operation. However, the development of new techniques that reduce the use of marine boreholes can make salt cave construction economically viable even in deep water. The method described and claimed herein has a condition that goes beyond the state of the art by substantially reducing the use of marine boreholes making it possible to build deepwater saline caves.
SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION
Refere-se a presente invenção a um método de construção de cavernas submarinas em rochas salinas que reduz de maneira substancial o custo de construção das referidas cavernas, provendo meios físicos que tornam possível reduzir o uso de embarcações dotadas de sonda marítima.The present invention relates to a method of constructing underwater saltwater caves which substantially reduces the cost of constructing said caves by providing physical means that make it possible to reduce the use of marine rigged vessels.
O referido método compreende as etapas de perfuração de um ou mais poços; instalação de duas colunas no poço, sendo uma para injeção e a outra para o retorno de fluido; circulação de água para dissolver o sal; redução do comprimento da coluna de injeção e avaliação da geometria da caverna.Said method comprises the steps of drilling one or more wells; installation of two columns in the well, one for injection and the other for fluid return; water circulation to dissolve salt; reduction of injection column length and evaluation of cave geometry.
Neste método, a etapa de circulação de água para dissolver o sal compreende um sistema de bombeamento autônomo para circular a água no interior da caverna e a etapa de redução de comprimento da coluna de injeção, é efetuada a partir de sua extremidade inferior, mantendo a coluna em sua posição original de instalação. Este método torna possível dispensar o uso de embarcações dotadas de sonda marítima na realização destas etapas.In this method, the salt dissolving water circulation step comprises an autonomous pumping system to circulate the water inside the cave and the injection column length reduction step is performed from its lower end, maintaining the column in its original installation position. This method makes it possible to dispense with the use of vessels equipped with a marine rig to perform these steps.
O sistema de bombeamento autônomo, responsável pela circulação da água pode ser instalado na superfície da lâmina d'água, em embarcações ou estruturas com custo inferior ao de uma sonda, ou no fundo do mar, podendo ser instalado na cabeça do poço ou no leito marinho.The autonomous pumping system responsible for water circulation can be installed on the surface of the water depth, in vessels or structures at a lower cost than a rig, or on the seabed, and can be installed on the wellhead or bed. marine.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
As características do método de construção de cavernas submarinas em rochas salinas, objeto da presente invenção serão mais bem percebi- das a partir da descrição detalhada, associada às figuras abaixo referenciadas.The characteristics of the method of construction of salt rock underwater caves, object of the present invention will be better understood from the detailed description, associated to the figures below.
A FIGURA 1 representa esquematicamente um poço para a construção de cavernas submarinas, com duas colunas, concêntricas, sendo uma para injeção e outra para retorno de fluido.FIGURE 1 schematically depicts a well for the construction of concentric two-column underwater caves, one for injection and one for fluid return.
A FIGURA 2 representa esquematicamente dois poços para a construção de cavernas submarinas, onde cada poço contém uma única coluna.FIGURE 2 schematically represents two wells for the construction of underwater caves, where each well contains a single column.
A FIGURA 3 representa esquematicamente dois poços para a construção de cavernas submarinas, onde cada poço contém duas colunas concêntricas.FIGURE 3 schematically represents two wells for the construction of underwater caves, where each well contains two concentric columns.
A FIGURA 4 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada a partir de um sistema de bombeamento de superfície instalado numa estrutura flutuante ancorada.FIGURE 4 schematically depicts one embodiment of the present method, wherein the water circulation step for dissolving salt is performed from a surface pumping system installed on an anchored floating structure.
A FIGURA 5 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada a partir de um sistema de bombeamento de superfície instalado numa balsa ou embarcação ancorada por meio de uma mono- bóia.FIGURE 5 schematically depicts one embodiment of the present method, wherein the salt-dissolving water circulation step is performed from a surface pumping system installed on a raft or vessel anchored by means of a monobuoy.
A FIGURA 6 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada a partir de um sistema de bombeamento de superfície interligado a um riser auto suportado por bóia.FIGURE 6 schematically depicts one embodiment of the present method, wherein the water circulation step for dissolving salt is performed from a surface pumping system interconnected with a self-supporting float riser.
A FIGURA 7 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada a partir de um sistema de bombeamento submarino alimentado por um navio tipo FPSO.FIGURE 7 schematically represents an embodiment of the present method, wherein the water circulation step for dissolving salt is performed from an underwater pumping system powered by an FPSO type vessel.
A FIGURA 8 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada a partir de um sistema de bombeamento submarino alimentado por uma embarcação FPSO e interligado a um riser auto suportado por bóia.FIGURE 8 schematically depicts one embodiment of the present method, wherein the salt-dissolving water circulation step is performed from an underwater pumping system powered by an FPSO vessel and interconnected with a self-supporting float riser.
A FIGURA 9 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada a partir de um sistema de bombeamento submarino alimentado por um gerador elétrico submarino.FIGURE 9 schematically represents an embodiment of the present method, wherein the water circulation step for dissolving salt is performed from an underwater pumping system powered by an underwater electric generator.
A FIGURA 10 representa esquematicamente uma concretização para o presente método, onde etapa de circulação de água para dissolver o sal é realizada com um sistema flutuante ancorado em posição fixa com remanejamento da linha submarina.FIGURE 10 schematically represents an embodiment of the present method, wherein the water circulation step for dissolving the salt is performed with a floating system anchored in a fixed position with submarine line relocation.
A FIGURA 11 representa esquematicamente um poço submarino dotado de um sistema para redução do comprimento de coluna de injeção, a partir de juntas cisalhadas por esferas.FIGURE 11 schematically depicts an underwater well provided with a system for reducing injection column length from ball-sheared joints.
A FIGURA 12 representa esquematicamente um poço submarino dotado de um sistema para redução do comprimento de coluna, a partir do corte de trechos da mesma, por cortadores mecânicos.FIGURE 12 schematically depicts an underwater well provided with a system for reducing column length from mechanical sectioning of sections thereof.
A FIGURA 13 representa esquematicamente um poço submarino dotado de um sistema para redução do comprimento de coluna, a partir do corte de trechos da mesma, por carga explosiva.FIGURE 13 schematically depicts an underwater well provided with a system for reducing column length from cutting portions thereof by explosive loading.
A FIGURA 14 representa esquematicamente um poço submarino dotado de um sistema para redução do comprimento de coluna por meio do uso de uma junta telescópica previamente instalada.FIGURE 14 schematically depicts an underwater well provided with a system for reducing column length by use of a pre-installed telescopic joint.
A FIGURA 15 representa esquematicamente um poço submarino dotado de um sistema para redução do comprimento de coluna por meio do uso de um tubo pescador previamente instalado.FIGURE 15 schematically depicts an underwater well provided with a system for reducing column length by use of a pre-installed angling tube.
A FIGURA 16 A e 16B apresentam uma vista frontal esquemática de uma junta telescópica.FIGURE 16A and 16B show a schematic front view of a telescopic joint.
A FIGURA 17 A e 17B apresentam uma vista frontal esquemática de um tubo pescador. LISTA DE REFERÊNCIASFIGURE 17A and 17B show a schematic front view of an angler tube. REFERENCE LIST
1 - Superfície do mar.1 - Sea surface.
2 - Leito marinho.2 - Seabed.
3 - Topo da camada de sal.3 - Top of the salt layer.
4 - Base da camada de sal.4 - Base of the salt layer.
5 - Caverna.5 - Cave.
6 - Poço submarino.6 - Underwater well.
7 - Coluna de injeção de água.7 - Water injection column.
8 - Coluna de produção de salmoura.8 - Brine production column.
10 - Cabeça de poço / Árvore de natal.10 - Wellhead / Christmas tree.
11 - Junta cisalhada.11 - Sheared joint.
12 - Esfera cisalhante.12 - Shear ball.
13 - Cortador mecânico.13 - Mechanical cutter.
14 - Junta telescópica.14 - Telescopic joint.
15 - Cabo da junta telescópica.15 - Telescopic joint cable.
16 - Trecho de coluna cortado.16 - Section of column cut.
17 - Tubo pescador.17 - Fishing tube.
18 - Sistema de bombeamento de superfície.18 - Surface pumping system.
19 - Estrutura flutuante.19 - Floating Structure.
20 - Carga explosiva.20 - Explosive charge.
21 - Riser em catenária.21 - Riser in catenary.
22 - Embarcação.22 - Vessel.
23 - Mono-bóia.23 - Mono-buoy.
24 - Embarcação com sistema de posicionamento dinâmico.24 - Vessel with dynamic positioning system.
25 - Riser auto sustentado.25 - Self sustained riser.
26 - Sistema de bombeamento submarino.26 - Subsea pumping system.
27 - Unidade de produção FPSO.27 - FPSO production unit.
28 - Gerador elétrico submarino.28 - Submarine Electric Generator.
30 - Sonar Tridimensional.30 - Three Dimensional Sonar.
31 - Cabo do tubo pescador. 32 - Elemento vedante da junta telescópica.31 - Fishing tube handle. 32 - Sealing element of the telescopic joint.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Refere-se a presente invenção a um método de construção de cavernas submarinas em rochas salinas, localizadas em águas rasas ou profundas. O presente método, objetiva principalmente reduzir de maneira substancial o custo de construção das referidas cavernas, provendo meios físicos que tornam possível minimizar o uso de embarcações dotadas de sonda marítima.The present invention relates to a method of constructing underwater saltwater caves located in shallow or deep water. The present method mainly aims to substantially reduce the cost of constructing such caves by providing physical means that make it possible to minimize the use of vessels equipped with a marine rig.
O referido método, objeto desta invenção, compreende as etapas de perfuração de um ou mais poços; instalação de duas colunas no poço, sendo uma para injeção e a outra para retorno de fluido, que pode ser água doce, água do mar ou outro fluido; circulação de água para dissolver o sal; redução do comprimento da coluna de injeção e avaliação da geometria da caverna.Said method, object of this invention, comprises the steps of drilling one or more wells; installation of two columns in the well, one for injection and the other for return of fluid, which may be freshwater, seawater or other fluid; water circulation to dissolve salt; reduction of injection column length and evaluation of cave geometry.
Neste método, a etapa de circulação de água para dissolver o sal, compreende um sistema de bombeamento autônomo para circular a água no interior da caverna e a etapa de redução de comprimento da coluna de injeção (7) é efetuada a partir de sua extremidade inferior, mantendo a coluna (7) em sua posição original de instalação. Este método torna possível dispensar o uso de embarcações dotadas de sonda marítima na realização destas etapas.In this method, the water circulation step to dissolve the salt comprises an autonomous pumping system to circulate the water inside the cave and the length reduction step of the injection column (7) is performed from its lower end. keeping the column (7) in its original installation position. This method makes it possible to dispense with the use of vessels equipped with a marine rig to perform these steps.
A Figura 4 apresenta de forma esquemática uma possível concretização para a presente invenção, na qual, o sistema de bombeamento autônomo, referente à etapa de circulação de água para dissolver o sal, é composto por um sistema de bombeamento de superfície (18), instalado em uma estrutura flutuante (19), ancorada e interligada a pelo menos um poço (6) submarino injetor através de um tubo que conecta a cabeça do poço à estrutura flutuante, doravante referenciado pelo termo em inglês "riser" (21).Figure 4 schematically shows a possible embodiment of the present invention in which the autonomous pumping system, referring to the water circulation step to dissolve the salt, is composed of a surface pumping system (18) installed in a floating structure (19) anchored and interconnected to at least one submarine injector well (6) through a tube that connects the wellhead to the floating structure, hereinafter referred to as the riser (21).
A Figura 5 apresenta uma vista esquemática de uma segunda con- cretização para esta etapa do método, na qual o sistema de bombeamento de superfície (18) é instalado em uma embarcação (22), conectada a uma mono-bóia (23), ancorada e interligada a pelo menos um poço submarino por meio de um riser (21) em catenária.Figure 5 shows a schematic view of a second embodiment for this method step, in which the surface pumping system (18) is installed on a vessel (22) connected to a single float (23) anchored to it. and interconnected to at least one underwater well by means of a catenary riser (21).
A Figura 6 apresenta de forma esquemática outra possível concretização para a presente etapa do método, na qual o sistema de bombeamento de superfície (18) é instalado em uma embarcação dotada de um sistema de posicionamento dinâmico (24). Nesta concretização é utilizado um riser auto sustentado (25) para interligar o dito sistema de bombeamento (18) com a cabeça do poço (10).Figure 6 shows schematically another possible embodiment for the present method step, in which the surface pumping system (18) is installed on a vessel provided with a dynamic positioning system (24). In this embodiment a self-supporting riser (25) is used to interconnect said pumping system (18) with the wellhead (10).
Uma alternativa para executar a etapa de circulação de água para dissolver o sal é usar um sistema de bombeamento submarino.An alternative to performing the water circulation step to dissolve salt is to use an underwater pumping system.
A figura 7 apresenta de forma esquemática a presente etapa do método, com um sistema de bombeamento submarino (26), que pode ser instalado no leito marinho ou na cabeça do poço (10).Figure 7 shows schematically the present method step, with an underwater pumping system (26), which can be installed on the seabed or wellhead (10).
Em todas as concretizações acima, é dispensado o uso de embarcações dotadas de sonda marítima, o que reduz de maneira significativa o custo de construção de uma caverna em rochas salinas localizadas em águas profundas.In all of the above embodiments, the use of marine rig vessels is not required, which significantly reduces the cost of building a cave in deepwater saline rocks.
O referido sistema de bombeamento submarino (26), representado na Figura 7, é eletricamente alimentado e controlado por uma embarcação, que pode ser uma unidade de produção tipo FPSO de oportunidade, ancorada próxima ao local de construção da caverna, dedicada somente para a função de geração e alimentação elétrica. A alimentação elétrica pode se dar por meio de um riser auto sustentado (25), conforme demonstrado na Figura 8.Said subsea pumping system (26), shown in Figure 7, is electrically powered and controlled by a vessel, which may be an opportunity FPSO type production unit, anchored near the cave construction site, dedicated solely to the function generation and power supply. Power can be supplied through a self-sustaining riser (25), as shown in Figure 8.
O sistema de bombeamento submarino (26) pode, alternativamente, ser controlado e alimentado por um gerador elétrico submarino (28), conforme ilustrado na Figura 9.The subsea pumping system (26) may alternatively be controlled and powered by a subsea electric generator (28) as illustrated in Figure 9.
A Figura 10 apresenta uma vista esquemática da construção de pelo menos duas cavernas onde a etapa de circulação de água para dissolver o sal se dá, seqüencialmente em dois poços submarinos, com reposicionamento do riser (21). Nesta concretização, após a construção de uma caverna, o riser (21) é reposicionado a partir de sua extremidade inferior e conectado em outra cabeça de poço, para a construção de uma nova caverna, dispensando assim um novo lançamento do riser (21). Tal reposicionamento é muito simples e apresenta impacto ambiental desprezível, uma vez que o fluido circulado é salmoura.Figure 10 presents a schematic view of the construction of at least two caves where the water circulation step to dissolve the salt occurs sequentially in two subsea wells, with riser repositioning (21). In this embodiment, after the construction of a cave, the riser (21) is repositioned from its lower end and connected to another wellhead for the construction of a new cave, thus dispensing with a new launch of the riser (21). Such repositioning is very simple and has a negligible environmental impact, since the circulated fluid is brine.
As estruturas flutuantes ancoradas, demonstradas nas Figuras 4, 5 e 10, são preferencialmente desabitadas e tem como funções principais sustentar o riser (21) em catenária, suportar a unidade de bombeamento de superfície e alojar uma unidade de controle e comunicação. As referidas estruturas podem ser reaproveitadas para a construção de outras cavernas, já que as mesmas podem ser facilmente desancoradas e rebocadas para novas locações.The anchored floating structures, shown in Figures 4, 5 and 10, are preferably uninhabited and have the main functions of supporting the catenary riser (21), supporting the surface pumping unit and housing a control and communication unit. Said structures can be reused for the construction of other caves, as they can be easily undercut and towed to new locations.
O sistema de bombeamento submarino (26) pode ainda ser constituído por bombas tipo módulo de bombeio alojado em furo revestido ou, alternativamente, alojado em bases metálicas conhecidas na técnica pelo termo "Skid".The subsea pumping system (26) may further be comprised of pump-type pumps housed in a lined hole or alternatively housed in metal bases known in the art by the term "Skid".
Tanto o sistema de bombeamento de superfície (16), quanto o sistema de bombeamento submarino (25) estão acoplados a um sistema de aquecimento de água. A água aquecida favorece a dissolução das camadas de sal, proporcionando maior eficiência e menor tempo na construção da caverna.Both the surface pumping system (16) and the subsea pumping system (25) are coupled to a water heating system. The heated water favors the dissolution of the salt layers, providing greater efficiency and less time in the construction of the cave.
A etapa de redução do comprimento da coluna de injeção (7) é realizada a partir da extremidade inferior da referida coluna, sem o uso de sonda marítima. Esta redução pode se dar por meio do corte de um trecho da coluna (7) em sua extremidade inferior, onde o trecho cortado é abandonado no fundo da caverna, ou por outras maneiras, como pelo uso de junta telescópica (14) ou tubo pescador (17). O trecho da extremidade inferior de cada coluna pode ser cortado por meio de cisalhamento das juntas por esferas cisalhantes, por corte usando cortador mecânico ou por meio de carga explosiva.The step of reducing the length of the injection column (7) is performed from the lower end of said column without the use of marine probe. This reduction can be accomplished by cutting a section of column (7) at its lower end, where the severed section is abandoned at the bottom of the cave, or in other ways, such as by using a telescopic joint (14) or angler tube. (17). The lower end portion of each column can be cut by shearing the joints by shear balls, by cutting using mechanical cutter or by explosive loading.
A Figura 11 apresenta uma vista esquemática de um poço submarino no qual a etapa de redução do comprimento da coluna de injeção (7) se dá por meio de cisalhamento das juntas por esferas cisalhantes. Nesta concretização, a esfera, que é lançada por um sistema de lançamento de esferas (12), instalado na cabeça do poço, rompe o trecho (16) da coluna por cisalhamento.Figure 11 shows a schematic view of an underwater well in which the step of reducing the length of the injection column (7) occurs by shearing the joints by shear balls. In this embodiment, the ball, which is launched by a ball launching system (12) installed at the wellhead, shears the column section (16) by shearing.
A Figura 12 e a Figura 13 apresentam vistas esquemáticas de um poço submarino, no qual a etapa de redução do comprimento da coluna de injeção (7) se dá, respectivamente, por meio de cortadores mecânicos (13) e carga explosiva (20), sendo ambos localizados em diferentes posições de cada coluna e providos de concentradores de tensão de modo a minimizar a força mecânica do cortador (13) ou a carga explosiva (20) utilizada.Figure 12 and Figure 13 show schematic views of an underwater well in which the step of reducing the length of the injection column (7) is respectively by means of mechanical cutters (13) and explosive charge (20), both being located at different positions of each column and provided with stress concentrators to minimize the mechanical force of the cutter (13) or the explosive load (20) used.
A Figura 14 apresenta uma vista esquemática de um poço submarino, no qual a etapa de redução do comprimento da coluna (7) se dá por meio da movimentação de uma junta telescópica (14), previamente instalada na coluna de injeção (7).Figure 14 shows a schematic view of an underwater well, in which the column length reduction step (7) occurs by moving a telescopic joint (14) previously installed in the injection column (7).
Conforme ilustrado na Figura 16 A e 16B a junta telescópica (14) consiste de um tubo de diâmetro ligeiramente inferior ao da coluna de injeção (7), posicionado na extremidade desta coluna e com liberdade de movimento axial. A junta telescópica (14) compreende também um elemento vedante (32), posicionado de modo a não permitir a passagem da água pelo espaço anular entre a junta (14) e a coluna (7).As shown in Figures 16A and 16B, the telescopic joint (14) consists of a pipe slightly smaller in diameter than the injection column (7), positioned at the end of this column and with axial freedom of movement. The telescopic joint (14) also comprises a sealing element (32) positioned so as not to allow water to pass through the annular space between the joint (14) and the column (7).
Quando se faz necessário, a junta telescópica (14) é movimentada para uma posição mais acima, de modo a reduzir o comprimento total da coluna (7), conforme ilustrado na Figura 16B.When necessary, the telescopic joint (14) is moved higher to reduce the overall length of the post (7) as shown in Figure 16B.
A Figura 15 apresenta uma vista esquemática de um poço submari- no, no qual a etapa de redução do comprimento da coluna de injeção (7) se dá por meio da movimentação de tubo pescador (17), previamente instalado na coluna.Figure 15 presents a schematic view of a submarine well, in which the step of reducing the length of the injection column (7) occurs through the movement of angling tube (17) previously installed in the column.
Conforme ilustrado nas Figuras 17A e 17B o tubo pescador (17) consiste de um tubo, com uma das extremidades fechada e voltada para baixo, com diâmetro interno superior ao diâmetro externo da coluna de injeção (7), posicionado de modo a gerar um espaço anular entre o tubo (17) e a coluna (7), por onde a água injetada acessa o interior do domo salino.As shown in Figures 17A and 17B, the angling tube (17) consists of a tube, with one end closed and facing down, with an inside diameter larger than the outside diameter of the injection column (7), positioned to generate a gap. ring between the tube (17) and the column (7), through which the injected water accesses the interior of the saline dome.
De maneira semelhante à junta telescópica (14), o tubo pescador (17) é movimentado para uma posição mais acima quando se deseja reduzir o comprimento total da coluna de injeção (7), com essa movimentação, a extremidade aberta do tubo pescador, por onde a água tem acesso ao domo salino, se posiciona mais acima, reduzindo-se dessa forma o comprimento da coluna (7).Similar to the telescopic joint (14), the angler tube (17) is moved to a higher position when it is desired to reduce the overall length of the injection column (7), with such movement, the open end of the angler tube, for example. where water has access to the saline dome, it is positioned higher up, thus reducing the length of the column (7).
Na execução do presente método, o cortador mecânico (13), a carga explosiva (20), a junta telescópica (14) e o tubo pescador (17) podem ser operados por cabo ou linha hidráulica, remotamente ou por meio de um ROV. Para tanto, torna-se necessária uma embarcação (22) dotada de ROV.In carrying out the present method, the mechanical cutter (13), the explosive load (20), the telescopic joint (14) and the angling pipe (17) may be operated by cable or hydraulic line either remotely or by means of an ROV. For this, a vessel (22) with ROV is required.
A descrição que se fez até aqui do presente método de construção de cavernas em rochas salinas, deve ser considerada apenas como uma possível concretização, e quaisquer características particulares devem ser entendidas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem ser consideradas limitantes da invenção, a qual está limitada apenas ao escopo das reivindicações que seguem.The description thus far of the present method of constructing salt rock caves should only be considered as a possible embodiment, and any particular features should be understood as having been described for ease of understanding. Accordingly, they cannot be construed as limiting the invention, which is limited only to the scope of the following claims.
Claims (27)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN103743534A (en) * | 2014-01-14 | 2014-04-23 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | Testing device for dynamic characteristic model of water soluble cavity construction pipe column of salt cavern oil storage tank |
| CN108357849A (en) * | 2018-01-09 | 2018-08-03 | 中石化上海工程有限公司 | Underground water seal cave depot system and underground water seal cave depot oil storage method |
-
2009
- 2009-08-31 BR BRPI0902810 patent/BRPI0902810A2/en not_active Application Discontinuation
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