BRPI0903859A2 - sistema de bombeio para intensificar o fluxo de fluido em um local submarino, método para intensificar o fluxo de fluido em um local submarino, método, e sistema - Google Patents
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Abstract
Uma técnica é apresentada para bombeio de fluido em aplicações submarinas, tais como aplicações de bombelo de reforço. Um módulo de bombeio autónomo possui uma bomba e um motor montados sobre um estrado. O módulo de bombeio autónomo ainda inclui conexões elétricas, pelas quais energia elétrica pode ser alimentada ao motor, e conexões hidráulicas para conectar linhas hidráulicas adequadas a uma entrada de bomba e a uma descarga de bomba. A natureza autónoma do módulo de bombeio permite o fácil posicionamento sobre um leito marinho numa variedade de aplicações.
Description
SISTEMA DE BOMBEIO PARA INTENSIFICAR O FLUXO DE FLUIDO EM UMLOCAL SUBMARINO, MÉTODO PARA INTENSIFICAR O FLUXO DE FLUIDOEM UM LOCAL SUBMARINO, MÉTODO, E SISTEMA
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Em uma variedade de aplicações submarinas, fluidossão bombeados de uma região para outra. Por exemplo, fluidopode ser produzido para cima a partir de um poço submarino,ou fluido pode ser direcionado através de linhas de fluxosubmarinas, ou injetado no interior de poços submarinos.Algumas vezes, o equipamento de bombeio existente não éadequado para uma determinada tarefa, e equipamentos e bombasde reforço são adicionadas ao equipamento submarino, parafacilitar as aplicações de bombeio. Porém, o equipamento debombeio submarino existente usado para intensificar acapacidade de bombeio pode ser de construção e/ou uso dificile dispendioso no ambiente submarino.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
De um modo geral, o presente Pedido apresenta umsistema e metodologia para bombeio de fluido em aplicaçõessubmarinas, tais como aplicações de bombeio de reforço. Ummódulo de bombeio autônomo é criado por combinação de umabomba e um motor sobre um estrado. 0 módulo de bombeioautônomo também compreende as conexões elétricas, por meiodas qual energia elétrica pode ser alimentada ao motor. Omódulo de bombeio ainda compreende uma pluralidade deconexões hidráulicas para conectar linhas hidráulicasadequadas com uma admissão de bomba e uma descarga de bomba.A natureza autônoma do módulo de bombeio permite o fácilposicionamento sobre um leito marinho/ recuperação do leitomarinho, que permite que o módulo de bombeio seja posicionadonuma variedade de aplicações com reduzida complexidade e custos.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
Certas modalidades serão descritas aqui a seguir comreferência aos desenhos anexos, onde algarismos de referênciasimilares indicam elementos similares, e:
a fig. 1 é uma vista de elevação frontal de umexemplo de um módulo de bombeio autônomo, de acordo com umamodalidade;
a fig. 2 é uma vista de topo do módulo de bombeioilustrado na fig. 1, de acordo com uma modalidade;
a fig. 3 é outro exemplo do módulo de bombeioautônomo, de acordo com uma modalidade alternativa;
a fig. 4 é outro exemplo do módulo de bombeioautônomo, de acordo com uma modalidade alternativa;
a fig. 5 é outro exemplo do módulo de bombeioautônomo, de acordo com uma modalidade alternativa; ea fig. 6 é outro exemplo do módulo de bombeioautônomo, de acordo com uma modalidade alternativa.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
Na descrição a seguir, numerosos detalhes sãoapresentados para fornecer uma compreensão do presentePedido. Porém, deverá ficar claro para as pessoas versadas natécnica, que muitas modalidades podem ser praticadas semesses detalhes, e que numerosas variações ou modificações dasmodalidades descritas podem ser possíveis.
De um modo geral, o presente Pedido se refere a umsistema e metodologia para facilitar o bombeio de um fluidoem um local submarino, p. ex., um local próximo a uma cabeçade poço submarino. A técnica utiliza um módulo de bombeioautônomo, que pode ser abaixado até o leito marinho, erecuperado do leito marinho como um único módulo, parafornecer capacidade de bombeio adicional sem aumentosindevidos em termos de tempo e custos. Além disso, o módulode bombeio autônomo pode ter características moduladas, quepermitam o sistema de bombeio ser adequado a requisitos deaplicações especificas.
Em muitas aplicações, o módulo de bombeio autônomo éusado para complementar ou intensificar o bombeio de fluidosnum ambiente submarino. O módulo de bombeio é abaixado até oleito marinho, em que conexões hidráulicas e elétricas sãofacilmente estabelecidas, p. ex., pelo uso de um veiculooperado a distância. Em muitas aplicações, o módulo debombeio é posicionado diretamente sobre o leito marinho. Porcausa do projeto autônomo, o posicionamento do módulo debombeio sobre o leito marinho pode ser realizado através deum guindaste montado sobre uma embarcação de apoio, ao invésde demandar uma sonda de intervenção, plataforma semi-submersivel, ou sonda de perfuração.
Para fins de exemplo, o módulo de bombeio autônomopode ser usado para impulsionar fluidos a partir de poçossubmarinos, quando não for prático, viável ou desejávelinstalar sistemas de bombeio submerso com grande potênciaelétrica, ou outros sistemas de suspensão artificiais em umfuro de poço submarino para produzir um fluido em um local nasuperfície. 0 módulo de bombeio autônomo pode ser abaixadoaté o leito marinho próximo a uma cabeça de poço, p. ex.,para proporcionar injeção a uma plataforma de superfície,instalação de processamento submarina, produção flutuante,embarcação de armazenagem e descarga, ou outros locais nasuperfície. Em algumas aplicações, o módulo de bombeio podeser instalado a jusante das instalações processadorassubmarinas, para fornecer a suspensão demandada para produziro fluxo na superfície.
Além das aplicações de produção, o módulo de bombeioautônomo pode ser ainda posicionado no leito marinho, e usadopara injetar fluido para dentro dos poços submarinos. Porexemplo, o módulo de bombeio pode ser usado para injetarágua, para facilitar a manutenção da pressão de umreservatório. Nesse tipo de aplicação, o módulo de bombeiopode ser conectado a uma fonte de água adequada, tais comopoços de fonte de água perfurados, instalações deprocessamento submarinas, instalações de processamento nasuperficie, ou no entorno oceânico. Em outras aplicações, omódulo de bombeio autônomo pode ser usado no comissionamentode dutos submarinos, pela remoção da água usada para afundare testar hidrostaticamente os dutos submarinos. Em muitosdesses tipos de aplicações, o módulo de bombeio pode serusado para descarregar a água diretamente para o oceano, oupara conduzir a água às instalações submarinas ou nasuperficie apropriadas.
Com referência geral à fig. 1, um sistema de bombeio20 é ilustrado, de acordo com uma modalidade. Nessamodalidade, o sistema de bombeio 20 compreende o módulo debombeio autônomo 22, que pode ser abaixado e recuperado de umleito marinho 24. O módulo de bombeio autônomo 22 pode serconstruído numa variedade de configurações com uma variedadede componentes, e diversos exemplos são abaixo descritos.
Na modalidade ilustrada nas f igs. 1 e 2, o módulo debombeio autônomo 22 compreende um estrado 26, sobre o qualuma bomba 28 e um motor 30 são montados. Como ilustrado, abomba 28 e o motor 30 são construídos e orientados como umsistema de bombeio horizontal. Embora a bomba 28 e o motor 30possam ser montados sobre o estrado 26 numa variedade deorientações e com uma variedade de mecanismos, a modalidadeilustrada usa uma subestrutura ou plataforma 32, pelo qual oscomponentes são montados numa porção de base 34 do estrado26. Para fins de exemplo, o motor 30 pode ser montado nasubestrutura 32 através de suportes apropriados 36, e a bomba28 pode ser montada na subestrutura 32 através de mecanismosde aperto apropriados 38.
Os diversos componentes são projetados para operarnum ambiente submarino. Por exemplo, o estrado 2 6 pode serconstruído de aço estrutural soldado, ou de outro modo fixadoentre si para fornecer uma base rígida. O aço estrutural ououtro componente adequado pode ser ainda pintado, ou de outromodo revestido, para evitar corrosão durante a operação noambiente submarino. Além disso, o estrado 26 pode compreenderuma estrutura de apoio inferior 40 para fixar o módulo debombeio autônomo 22 sobre o leito marinho. Por exemplo, aestrutura de apoio 40 pode compreender um material ouestrutura projetada para fixar o módulo de bombeio autônomo22 em um constituinte típico de leito marinho, tal como lamaou areia. Em uma modalidade, a estrutura de apoio 4 0compreende um material de malha 42 construído como umaesteira de lama', que posiciona firmemente o módulo debombeio 22 em um local desejado na lama/ areia do leitomarinho.
Uma variedade de bombas 28 e motores 30 pode serusada, de acordo com os requisitos de aplicação específicos.
Além disso, novos ou diferentes tipos de bombas e motorespodem ser substituídos, conforme necessário, com base nodesgaste ou mudanças dos requisitos de aplicação. Motores ebombas individuais podem ser usados em algumas aplicações,como ilustrado na fig. 2, porém motores e bombas adicionaispodem ser também incorporados ao projeto, conforme abaixodescrito em mais detalhes.
Em uma modalidade, a bomba 28 compreende uma bombacentrifuga, tal como uma bomba centrifuga usada numaaplicação elétrica padrão do sistema de bombeio submersivel.Fluido penetra na bomba 28 através de uma seção de admissão44, e passa através de estágios múltiplos de bombeiocentrifugo, que elevam cada vez mais a pressão do fluido, atéque o fluido seja descarregado através de uma coluna dedescarga 46. Através do uso dos mecanismos de aperto 38, oalinhamento da bomba 28 pode ser ajustado com relação àadmissão 44 e ao motor 30. Deve ser observado que outrostipos de bombas podem ser usados em algumas aplicações,incluindo bombas hélico-axiais.
0 motor 30 pode ainda ter uma variedade de formatos econfigurações. Na modalidade ilustrada, p. ex., o motor 30 éum motor trifásico de indução. O motor é hermeticamentefechado para impedir a contaminação através do meio ambiente.
Além disso, o motor 30 pode ter sua pressão equilibrada com omeio ambiente, para reduzir a necessidade de controlar altaspressões diferenciais, quando operado em águas profundas. Omotor 30 pode ser montado na horizontal, de forma que seueixo se estenda através da seção de admissão 44 paraacoplamento direto com um eixo de bomba 28 correspondente.
O módulo de bombeio autônomo 22 pode aindacompreender uma pluralidade de conectores, incluindoconectores elétricos 48 e conectores hidráulicos 50 e 52. Emmuitas aplicações, conectores elétricos 48 são conectores deencaixe úmido, que permitem a simples conexão com caboelétrico correspondente através de, p. ex., um veiculooperado a distância. No exemplo especifico ilustrado, linhaselétricas 54 são usadas para conectar o motor 30 comreceptáculos fêmea dos conectores elétricos de encaixe úmido48. Os conectores elétricos 48, por sua vez, são montadosnuma estrutura 56, tal como uma placa estabilizadora fixadaao estrado 26. A placa estabilizadora pode ser montada emvários locais ao longo da borda do estrado 26, ou em outroslocais adequados, que permitam a simples conexão com uma redeelétrica submarina, ou outra fonte de energia.
Da mesma forma, conectores hidráulicos 50, 52 podemser formados como conectores hidráulicos de encaixe úmido,que permitam a simples conexão de linhas hidráulicas atravésde, p. ex., um veiculo operado a distância. Na modalidadeilustrada, o conector hidráulico 50 é acoplado na seção deadmissão da bomba 44 através do tubo de fluxo 58, e oconector hidráulico 52 é acoplado na coluna de descarga dabomba 46 através do tubo de fluxo 60. Os conectoreshidráulicos 50, 52 podem ser localizados na mesma ponta doestrado 26, ou em outros locais adequados ao longo do módulode bombeio 22. Por exemplo, um conector hidráulico dedescarga opcional 62 é ilustrado por linhas tracejadas nafig. 2. O conector hidráulico de entrada 50 pode serconectado à tubulação que se estenda diretamente a partir deuma cabeça de poço submarino, uma instalação de processamentosubmarino, uma tubulação submarina, ou outra estruturasubmarina conduzindo o fluido, para qual o fluxo de fluido dereforço é desejado.
Numa variedade de aplicações, vários tipos deinstrumentação 64 podem ser ainda adicionados ao módulo debombeio autônomo 22, para monitorar parâmetros relacionados àoperação de bombeio. Por exemplo, a instrumentação 64 podecompreender sensores, tais como sensores de temperatura,sensores de pressão, sensores de vazão e outros sensores. Ainstrumentação 64 pode ainda incluir outros componentes, taiscomo módulos de controle usados para fornecer retorno e/oupara controlar funções especificas, tal como a abertura efechamento de válvulas.
Com referência geral à fig. 3, é ilustrada outramodalidade do módulo de bombeio autônomo 22. Nessamodalidade, o módulo de bombeio 22 compreende uma pluralidadede bombas 28 e uma pluralidade de motores 30. Para fins deexemplo, motores individuais 30 podem ser conectados combombas individuais correspondentes 28, para criar uma sériede motores e bombas combinadas, dispostas como unidadesindividuais de bombeio 65. Os agrupamentos de motores ebombas são combinados sobre um único estrado 26, parapermitir elevada flexibilidade ao sistema, e para permitirsistemas de bombeio redundantes. Na modalidade da fig. 3, p.ex,, a série de motores 30 e bombas correspondentes 28compreende quatro unidades individuais de bomba/ motor 65montadas em paralelo. Durante a operação das bombas 28,fluido é aspirado através de um tubo de alimentação 66, que éacoplado ao conector hidráulico 50. O fluido alimentado escoaatravés do conector hidráulico 50 e para dentro de um coletorde admissão 68, que alimenta os tubos de admissão individuais58 para a pluralidade de bombas 68. Após o fluido serdescarregado pelas bombas 28, o fluido escoa para dentro deum coletor de descarga 70, para fora através do conectorhidráulico 52, e em seguida através de um tubo de descarga 72.
A pluralidade de motores 30 pode ser alimentada comenergia elétrica através das linhas elétricas 54, que podemser na forma de cabos elétricos ou um barramento elétricoconectado na estrutura 56. Energia elétrica é alimentada aosconectores elétricos de encaixe úmido 48 na estrutura 56através dos conectores de encaixe úmido correspondente 74,contidos nos cabos de alimentação elétrico 76. A energiaelétrica alimentada é controlada por um sistema de controle78, que pode estar localizado no lado superior, sobre umaprodução flutuante, embarcação de armazenagem e descarga, ounuma plataforma de produção, ou em um local submarino. Osistema de controle 78 pode ser projetado para controlarqualquer uma das diversas modalidades do módulo de bombeioautônomo 22. Além disso, o sistema de controle 78 pode serusado para receber e/ou transmitir dados com relação àinstrumentação 64.
Outra modalidade do módulo de bombeio autônomo 22 éilustrada na fig. 4. Nessa modalidade, uma pluralidade demotores 30 e bombas 28 é novamente disposta em unidadesindividuais de bombeio 65. No exemplo especifico ilustrado,quatro unidades de bombeio 65 são montadas sobre o estrado26, com pares das unidades de bombeio 65 conectadas em sériepara fornecer o dobro da pressão de reforço de uma únicaunidade de bombeio. Os dois pares da unidade de bombeio 65são então operados em paralelo, através das conexões aocoletor de admissão 68 e ao coletor de descarga 70, parafornecer o dobro da vazão com relação a um único par dasunidades de bombeio 65 conectadas em série.
Com referência geral à fig. 5, outra modalidade domódulo de bombeio autônomo 22 é ilustrada. A modalidadeilustrada é similar à modalidade da fig. 4, porém umapluralidade de válvulas de isolamento 80 foi adicionada. Asválvulas de isolamento 80 permitem que um par de unidades debombeio 65 opere, enquanto que o outro se encontra disponívelcomo unidade de reserva, no caso do primeiro par deixar defuncionar, como desejado. Na modalidade ilustrada na fig. 5,as válvulas de isolamento 80 são posicionadas no par de tubosde admissão 58 acoplado ao coletor de admissão 68, e no parde tubos de descarga 60 acoplado ao coletor de descarga 70.Porém, as válvulas de isolamento 80 podem ser usadas numavariedade de outras modalidades do módulo de bombeioautônomo. Por exemplo, válvulas de isolamento podem serusadas na modalidade ilustrada na fig. 3, para tornar todasas quatro unidades de bombeio 65 capazes de operar de modoindependente.
Com referência geral à fig. 6, é ilustrada outramodalidade do módulo de bombeio autônomo 22. Nessamodalidade, uma pluralidade de motores 30 e uma pluralidadede bombas 28 são montadas sobre o estrado 26 e dispostas nasunidades de bombeio 65, que são conectadas em série. Noexemplo especifico ilustrado, quatro unidades de bombeio 65são conectadas em série, embora o número das unidades debombeio possa ser variada, de acordo com os requisitos de umadeterminada aplicação. As quatro unidades de bombeioconectadas em série fornecem o quádruplo da pressão dedescarga em uma determinada vazão.
O tamanho, configuração, e tipos de componentesusados para construir o módulo de bombeio autônomo 22 podemser variados para acomodar muitos tipos de aplicações debombeio submarino, incluindo aplicações de injeção e produçãocom reforço. Um motor e bomba individual podem ser montadossobre o estrado, ou uma pluralidade de motores e bombas podemser montadas sobre o estrado em muitas configurações,incluindo configurações em paralelo, configurações em série,e numerosas combinações de configurações em paralelo e emsérie. Além disso, os materiais e estrutura do estrado 26 e aestrutura de apoio 40 podem ser selecionados para acomodar osimples posicionamento do módulo de bombeio autônomo 22diretamente sobre o leito marinho 24. O estrado 26 pode serposicionado em muitos locais para uso numa variedade deaplicações de bombeio submarino, incluindo a intensificaçãodo fluxo de fluido a partir de poços submarinos. Da mesmaforma, a posição e configuração dos conectores de encaixeúmido, hidráulicos e elétricos, podem variar de uma aplicaçãopara outra, para acomodar uma simples conexão de linhaselétricas e de linhas hidráulicas.
Embora apenas poucas modalidades tenham sido acimadescritas em detalhes, as pessoas versadas na técnica irãoapreciar prontamente que muitas modificações são pòssiveis.Tais modificações pretendem estar incluídas no escopo dasreivindicações.
Claims (24)
1. SISTEMA DE BOMBEIO PARA INTENSIFICAR O FLUXO DEFLUIDO EM UM LOCAL SUBMARINO, caracterizado pelo fato decompreender:módulo de bombeio autônomo tendo:estrado;bomba montada sobre o estrado, numa orientaçãogeralmente horizontal;motor montado sobre o estrado, o motor sendoacoplado à bomba;placa estabilizadora elétrica montada sobre oestrado e compreendendo uma pluralidade de conexões deencaixe úmido, através de quais energia elétrica é alimentadaao motor; epluralidade de conexões hidráulicas em comunicaçãofluida com a bomba, a pluralidade de conexões hidráulicassendo encaixável por via úmida.
2. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato do módulo de bombeio autônomoainda compreender um material de malha posicionado para fazercontato com um leito marinho.
3. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação-1, caracterizado pelo fato do estrado ser construído de açorevestido.
4. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da bomba compreender uma bombacentrifuga.
5. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do motor compreender um motor trifásico de indução, o motor sendo hermeticamente fechado.
6. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato da bomba compreender umapluralidade de bombas, e do motor compreender uma pluralidadede motores.
7. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de pelo menos duas bombas dapluralidade de bombas serem conectadas em paralelo.
8. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de pelo menos duas bombas da pluralidade de bombas serem conectadas em série.
9. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de pelo menos duas bombas dapluralidade de bombas serem conectadas em paralelo, e de pelo menos duas bombas da pluralidade de bombas serem conectadas em série.
10. Sistema de bombeio, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato do módulo de bombeio autônomoainda compreender pelo menos uma válvula de isolamentoposicionada entre bombas da pluralidade de bombas.
11. MÉTODO PARA INTENSIFICAR O FLUXO DE FLUIDO EM UMLOCAL SUBMARINO, caracterizado pelo fato de compreender:montagem de uma bomba e de um motor, para acionar abomba, sobre um estrado;acoplamento de uma pluralidade de conectoreselétricos de encaixe úmido com o motor, e de uma pluralidadede conectores hidráulicos de encaixe úmido com a bomba; eabaixamento do estrado com a bomba, o motor, apluralidade de conectores elétricos de encaixe úmido, e apluralidade de conectores hidráulicos de encaixe úmido, atéum leito marinho.
12. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de ainda compreender a colocação deum material de malha ao longo da porção inferior do estrado,para fornecer apoio para a lama no leito marinho.
13. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato da montagem compreender a montagem deuma pluralidade de bombas sobre o estrado.
14. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato da montagem compreender a montagem deuma pluralidade de motores sobre o estrado.
15. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato da montagem compreender a conexão depelo menos duas das bombas em série.
16. Método, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato da montagem compreender a conexão depelo menos duas das bombas em paralelo.
17. Método, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato da montagem compreender a disposiçãoda bomba e do motor como um sistema de bombeio horizontal.
18. MÉTODO, caracterizado pelo fato de compreender:construção de um estrado submarino;montagem de um motor sobre o estrado submarino;montagem de uma bomba sobre o estrado submarino;dotação do estrado com uma estrutura de conexãoelétrica; econexão da bomba a uma pluralidade de conectoreshidráulicos, para formar um módulo de bombeio autônomo, quepode ser mergulhado no mar.
19. Método, de acordo com a reivindicação 18,caracterizado pelo fato de ainda compreender o abaixamento domódulo de bombeio autônomo até uma posição de repouso sobreum leito marinho.
20. Método, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de ainda compreender a operação domódulo de bombeio autônomo, para facilitar um fluxo de fluidoem um local submarino.
21. SISTEMA, caracterizado pelo fato de compreender:estrado tendo uma seção inferior de apoio destinadaa fazer contato com o leito marinho;sistema de bombeio horizontal tendo uma bomba e ummotor, o sistema de bombeio horizontal sendo montado noestrado; epluralidade de conectores compreendendo conectoreselétricos e conectores hidráulicos, dispostos para criar ummódulo autônomo, que pode ser abaixado até o leito marinho oususpenso a partir do leito marinho, como um módulo unitário.
22. Sistema, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato da seção de apoio compreender ummaterial de malha para fazer contato com a lama do leitomarinho.
23. Sistema, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato do sistema de bombeio horizontalcompreender uma pluralidade de bombas acopladas em paralelo.
24. Sistema, de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato do sistema de bombeio horizontalcompreender uma pluralidade de bombas acopladas em série.
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