BRPI0912146A2 - aparelho de tratamento de fluido, método para tratar um fluido, e, arranjo de bocal. - Google Patents

aparelho de tratamento de fluido, método para tratar um fluido, e, arranjo de bocal. Download PDF

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Abstract

APARELHO DE TRATAMENTO DE FLUIDO, MÉTODO PARA TRATAR UM FLUIDO, E, ARRANJO DE BOCAL Um aparelho de tratamento de fluido (10) compreende um vaso de fluido (12) tendo primeira e segunda câmaras de fluido (14, 16). Uma entrada do fluido (26) é provida para dispensar um fluido a ser tratado para a primeira câmara de fluido (14). Pelo menos um conjunto de bocal (34) é arranjado entre as primeira e a segunda câmaras (14, 16) para prover comunicação fluida da primeira câmara de fluido (14) para a segunda câmara de fluido (16), onde o mencionado conjunto de bocal (34) é adaptado para facilitar a mistura de um gás com o mencionado fluido.

Description

"APARELHO DE TRATAMENTO DE FLUIDO, MÉTODO PARA TRATAR UM FLUIDO, E, ARRANJO DE BOCAL"
CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção se refere a um aparelho de tratamento de 5 fluido e, em particular, mas não exclusivamente, a um aparelho para tratamento de água produzida a partir de uma formação subterrânea portadora de hidrocarbonetos. A presente invenção também se refere a um método de tratamento de um fluido.
FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO 10 Os fluidos produzidos a partir de reservatórios subterrâneos são geralmente uma mistura de óleo, água, gás, normalmente com uma quantidade de areia. Nos estágios iniciais de produção, os fluidos podem ser "secos", ou seja, contendo pouca ou nenhuma água, mas à medida que a produção continua é normal que um volume maior de água seja produzido. 15 Em campos maduros, a proporção de água nos fluidos produzidos pode chegar a 90% e, possivelmente, em torno de 95%. Reservatórios nem sempre produzem grandes volumes de areia, mas quando o fazem, a produção de areia geralmente aumenta com o aumento da produção de água. A água produzida a partir do reservatório é denominada "água produzida". 20 A água produzida pode ser injetada de volta para a formação ou pode ser descarregada no meio ambiente, por exemplo, em áreas de produção fora da costa, a água pode ser descarregada no mar. Entretanto, a água produzida deve ser cuidadosamente tratada, de modo a remover substancialmente todos os vestígios de óleo e gás, antes de ser descarregada 25 no meio ambiente, de modo a atender as normas ambientais extremamente rigorosas. Nas operações convencionais de produção, o fluido produzido a partir do reservatório é inicialmente tratado para separar o óleo e gás comercializáveis da água e areia não comercializáveis. Entretanto, a água separada normalmente ainda contém quantidades inaceitáveis de óleo e gás e, como tal, é normalmente submetida a um tratamento secundário para reduzir ainda mais a concentração de hidrocarbonetos a níveis aceitáveis para descarga no meio ambiente ou injeção de volta para a formação. 5 Um processo conhecido como "flotação" é comumente usado para auxiliar na remoção de óleo e outros contaminantes da água.
O princípio da flotação é que bolhas de gás são introduzidas (por exemplo, flotação por gás induzido) ou são estabelecidas em (por exemplo, flotação por gás dissolvido) um vaso contendo uma água contaminada, no qual as bolhas vão, 10 em um maior ou menor grau, se acoplar aos contaminantes, como gotículas de óleo, e arrastá-los para a superficie da água, deixando a maior parte da água esgotada de contaminantes e as camadas superiores da água enriquecidas com contaminantes.
Nas explicações subsequentes, cada volume de água ao qual são adicionadas ou criadas bolhas de gás para separar contaminantes pode ser 15 referido como uma "célula" ou "célula de flotação". A flotação é operada, normalmente, como um processo contínuo, onde há uma entrada contínua de água contaminada na célula e uma saída contínua de água enriquecida em contaminantes arrastados das camadas superficiais da célula e uma saída contínua da água esgotada em 20 contaminantes da célula, a uma taxa, de modo a manter um nível essencialmente constante no reservatório.
É comum que os contaminantes flutuados para a superficie da água sejam retidos em uma espuma formada naturalmente quando os contaminantes estão presentes nas concentrações mais altas encontradas na 25 superficie da água, ou com o auxílio de produtos químicos que são adicionados ao líquido de entrada.
Contaminantes flutuantes, por exemplo, gotículas de óleo, podem não precisar ser espumados para mantê-los na superficie.
Os contaminantes na superfície da água podem ser removidos por uma variedade de meios, os dois mais comuns sendo escoadouros colocados ligeiramente abaixo da superfície da água de modo que a camada superficial enriquecida em contaminantes escoe, preferencialmente, sobre eles, ou pás que varrem a camada superficial enriquecida em contaminantes 5 sobre um escoadouro colocado, normalmente, ligeiramente acima da superficie da água.
Também são conhecidos inúmeros projetos de dispositivos de escumadeira flutuante que têm a vantagem de poderem tolerar uma variação mais ampla no nível de líquido operacional do que qualquer dos métodos de escoadouro fixo mencionados anteriormente podem acomodar. 10 Nos métodos de Flotação por Gás Induzido (IGF), bolhas de gás são, tipicamente, adicionadas à água contaminada por edutores ou misturadores mecânicos.
Uma célula de IGF deve ser misturada para colocar as bolhas de gás em contato íntimo com os contaminantes, como gotículas de óleo, de modo que estes possam ser separados por elas, mas essa mistura tem 15 os efeitos colaterais de tomar mais dificil para as bolhas subirem à superficie, e provocar variação no tempo de residência das parcelas de água no interior da célula.
Embora o tempo médio de residência na célula possa ser determinado pelo volume da célula e vazão da água, a mistura pode significar que algumas parcelas de água passam através da célula por um tempo muito 20 mais curto do que o necessário para uma boa separação, e, inversamente, algumas parcelas de água podem permanecer na célula por muito mais tempo do que o tempo médio de residência.
A necessidade de se misturar na célula para colocar em contato as bolhas de gás e os contaminantes reduz a eficiência de separação na célula. 25 Por esta razão os vasos de IGF são normalmente vasos horizontais que contêm uma pluralidade de células de IGF em série, tipicamente quatro, de modo que a eficiência global da separação seja aumentada.
Exemplos de sistemas de IGF conhecidos deste tipo são mostrados nas USA 4.564.457, USA 2006/0.213.840, USA 3.972.815, USA 3.647.069 e USA 5.348.648.
No entanto, em algumas aplicações, são conhecidas unidades de células de flotação de estágio único verticais, que têm uma única célula de IGF que tem, tipicamente, um volume de célula e, por conseguinte, tempo de residência, um pouco maior do que o que seria encontrado nas quatro células 5 de uma unidade de IGF horizontal típica.
Exemplos destes arranjos de IGF são mostrados no WO 2004/112.936 e USA 5.011. 597. Deve ser entendido que uma unidade de IGF requer que o fluido permaneça no vaso por um período suficiente para permitir a flotação do óleo e a separação do gás Entretanto, o aumento do tempo de residência 10 reduzirá diretamente a taxa máxima de tratamento de fluido que pode ser obtida.
Pode ser possível resolver este problema pelo aumento do tamanho da unidade de IGF, mas isto não é desejado, devido ao espaço disponível limitado em ambientes de produção convencionais.
É desejável reduzir o espaço ocupado e o peso do equipamento 15 instalado sobre plataformas marinhas e, por esta razão, têm sido propostas, na técnica, unidades de flotação compactas para o tratamento de água produzida com mínima área ocupada pela instalação.
Por exemplo, com referência à técnica anterior, a WO 02/41.965 apresenta um vaso arranjado verticalmente, que recebe fluido sendo tratado através de uma entrada de fluido arranjada 20 tangencialmente.
O arranjo da entrada de fluido desta maneira estabelece a rotação do fluido no vaso, o que é suposto ajudar a coalescência de óleo e bolhas de gás e a flotação para a superficie.
O vaso pode incorporar uma palheta guia espiralada para realçar a rotação do fluido.
Na WO 02/41.965 o vaso é operado a uma pressão baixa para 25 permitir que gás dissolvido evolua da fase aquosa e crie bolhas de gás na zona adjacente à entrada de fluido para imitar o efeito de unidades de IGF.
No entanto, caso um volume insuficiente de gás esteja presente no fluido, então, gás adicional pode ser adicionado ao fluido.
A EP 1.400.492 também apresenta uma unidade de flotação compacta que compreende um vaso arranjado verticalmente, com uma ou mais entradas de fluido tangenciais para encorajar a rotação de fluido. Na EP
1.400.492, o vaso também inclui entradas de fluido/gás espargido arranjadas tangencialmente. Estas entradas comunicam água gaseificada para o vaso. 5 Outras técnicas para o tratamento de fluidos pelo uso de bolhas de gás incluem técnicas de flotação em cascata, na qual o fluido sendo tratado é passado através de edutores para recipientes, em forma de cascata. Exemplos destas técnicas são apresentadas nas US 1.311.919, US, 1.380.665 e US 4.406.782. 10 A US 4.986.903 apresenta um aparelho de flotação para separar óleo de água. O aparelho apresentado inclui câmaras de gaseificação e de degaseificação separadas. Água gaseificada é introduzida na câmara de gaseificação via um edutor de gás. A recirculação do fluido a ser gaseificado é possível entre a câmara de degaseificação e a câmara de gaseificação através 15 da linha de recirculação 70 e o edutor de gás 40. Entre os objetivos da presente invenção está evitar ou atenuar um ou mais problemas da técnica anterior.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é 20 provido um aparelho de tratamento de fluido compreendendo: um vaso de fluido; primeira e segunda câmaras de fluido definidas no interior do vaso de fluido; uma entrada de fluido para dispensar um fluido a ser tratado 25 para a primeira câmara de fluido; e pelo menos um conjunto de bocal para prover comunicação fluida da primeira câmara de fluido para a segunda câmara de fluido, onde o mencionado conjunto de bocal é adaptado para facilitar a mistura de um gás com o mencionado fluido.
O pelo menos um conjunto de bocal pode facilitar o carreamento de um gás para o mencionado fluido.
Alternativa, ou adicionalmente, o pelo menos um conjunto de bocal pode facilitar a injeção, mistura ou dispensação de um gás para o mencionado fluido.
Entretanto, para 5 a brevidade do presente sumário da invenção, o conceito geral de mistura de gás, ou dispensação de um gás para o fluido sendo tratada será referido, de modo geral, como carreamento.
O aparelho pode ser adaptado para tratar um fluido contendo vários componentes, cujos componentes podem compreender qualquer um ou 10 uma combinação de líquidos, gases e sólidos.
Por exemplo, o fluido pode compreender uma mistura de água/óleo, mistura de água/óleo/gás, ou similar.
A primeira câmara de fluido pode ser adaptada para receber o fluido a ser tratado e distribuir este fluido para a segunda câmara de fluido, com o gás carreado para ser tratado na mesma.
A primeira câmara de fluido 15 pode, por conseguinte, definir uma câmara de distribuição e a segunda câmara pode definir uma câmara de tratamento.
A segunda câmara de fluido pode ser adaptada para acomodar um tratamento de separação de fluido na mesma.
O tratamento de separação pode ser adaptado para efetuar a separação dos componentes do fluido, como 20 componentes de diferentes densidades, químicas, fases, ou similares.
Vantajosamente, o gás carreado no líquido que entra na segunda câmara pode realçar a separação de fluido.
O tratamento de separação pode compreender um tratamento de separação por flotação.
Em um modo de realização, a segunda câmara de fluido pode 25 ser adaptada para acomodar um tratamento de separação para efetuar a separação de óleo mineral e, opcionalmente, gás de água, como a água produzida proveniente de um reservatório de hidrocarboneto subterrâneo.
Nesse arranjo o carreamento de gás para o fluido, comunicado proveniente da primeira câmara de fluido pode ajudar a flotação do óleo.
O óleo pode ser
. 7 escumado ou de outra maneira coletado da superfície da água no interior da segunda câmara de fluido.
Adicionalmente, o gás liberado da água pode ser coletado.
Vantajosamente, a provisão do pelo menos um conjunto de 5 bocal para facilitar o carreamento de gás para o fluido sendo tratado pode eliminar a necessidade de provisão de equipamento de instalação externo, como gaseificadores, misturadores, bombas, compressores e similares, associados aos arranjos da técnica anterior.
No entanto, em modos de realização da presente invenção pode ser desejável utilizar estes equipamentos 10 externos ou adicionais.
Além disso, o pelo menos um conjunto de bocal pode ser adaptado para comunicar fluido que já tenha sido misturado com um gás para a segunda câmara de fluido.
Desse modo, o tempo de residência do fluido na segunda câmara pode ser utilizado substancialmente inteiramente para o tratamento do fluido, como a separação dos componentes do fluido. 15 Por conseguinte, isto difere dos arranjos da técnica anterior nos quais o tempo de residência também deve acomodar mistura suficiente de gás/fluido.
O vaso de fluido pode ser arranjado verticalmente.
Este arranjo pode ajudar a minimizar a área ocupada pelo aparelho de tratamento de fluido, o que é vantajoso, principalmente em aplicações marinhas. 20 Alternativamente, o vaso de fluido pode ser arranjado horizontalmente.
Ainda alternativamente, o vaso de fluido pode ser arranjado para se inclinar.
As primeira e a segunda câmaras de fluido podem ser arranjadas para serem adjacentes uma à outra, no interior do vaso.
Alternativamente, as primeira e a segunda câmaras podem ser arranjadas 25 separadamente, no vaso.
As primeira e a segunda câmaras de fluido podem ser arranjadas verticalmente no interior do vaso.
Ou seja, uma câmara pode ser, pelo menos parcialmente, arranjada acima da outra câmara.
Em um modo de realização, a primeira câmara pode ser, pelo menos parcialmente, arranjada acima de ulna porção da segunda câmara.
Isso pode facilitar uma alimentação
. 8 por gravidade do fluido entre as câmaras.
Alternativa, ou adicionalmente, as primeira e a segunda câmaras podem ser arranjadas horizontalmente no interior do vaso.
Ou seja, uma câmara pode ser arranjada, pelo menos parcialmente, ao lado da outra câmara.
O aparelho pode compreender uma divisória adaptada para, pelo menos parcialmente, separar as primeira e a segunda câmaras de fluido.
A divisória pode dividir o vaso pelo menos nas primeira e segunda câmaras de fluido.
A divisória pode compreender uma placa ou similar, e pode ser de 10 qualquer formato adequado, como, geralmente, circular, anular, quadrada, retangular ou similar.
A divisória pode ser fixada a uma superfície interna do vaso, por exemplo, por soldagem, uma conexão flangeada, parafusos, encaixe por interferência ou similar, ou qualquer combinação adequada dos mesmos.
A divisória pode ser formada como um componente único, ou pode ser 15 formada por vários componentes.
A divisória pode definir uma porção de parede ou limite de uma ou de ambas as primeira e segunda câmaras.
A divisória pode definir uma base de uma ou de ambas as câmaras.
A divisória pode definir uma região superior ou teto de uma ou de ambas as câmaras.
Em um modo de 20 realização da presente invenção a divisória pode defmir uma base da primeira câmara e um teto da segunda câmara.
O pelo menos um conjunto de bocal pode ser adaptado para se estender através da divisória.
O pelo menos um conjunto de bocal pode ser fixado à divisória de modo que esta proveja suporte para o pelo menos um 25 conjunto de bocal.
O pelo menos um conjunto de bocal pode compreender um primeiro conduto de fluido definindo uma porta de fluido adaptada para permitir comunicação de fluido a ser tratado proveniente da primeira câmara de fluido para o primeiro conduto de fluido.
A porta de fluido pode ser provida na região de base da primeira câmara de fluido.
Alternativamente, a porta de fluido pode ser provida em uma localização elevada em relação a ulna região de base da primeira câmara de fluido.
Neste arranjo, a localização elevada da porta de fluido pode permitir que o conjunto de bocal seja 5 operacional apenas quando um gradiente predefinido de fluido a ser tratado esteja presente na primeira câmara de fluido.
Esse arranjo pode ajudar a permitir a obtenção de uma velocidade e faixa de fluxo preferenciais entre as primeira e segunda câmaras.
O primeiro conduto de fluido pode ficar totalmente contido no vaso.
Como alternativa, pelo menos uma porção do 10 primeiro conduto de fluido pode se estender externamente ao vaso.
O pelo menos um conjunto de bocal pode compreender um segundo conduto de fluido adaptado para permitir comunicação fluida de um gás proveniente de uma fonte de gás para uma porção do conjunto de bocal.
Desta maneira, o gás proveniente da fonte de gás pode ser carreado para o 15 fluido sendo tratado.
A fonte de gás pode compreender gás contido no vaso, e pode compreender gás contido em uma ou em ambas as primeira e segunda câmaras de fluido.
Nesse arranjo o segundo conduto de fluido pode definir uma porta de fluido aberta para uma região carregada com gás de uma ou de 20 ambas as primeira e segunda câmaras de fluido.
O gás pode compreender gás liberado do fluido sendo tratado.
Alternativamente, o gás pode compreender gás provido por uma fonte externa.
O segundo conduto de fluido pode ser acoplado diretamente a uma fonte de gás externa. 25 0 segundo conduto de fluido pode ficar totalmente contido no vaso.
Alternativamente, pelo menos uma parte do segundo conduto de fluido pode se estender externamente ao vaso.
O pelo menos um conjunto de bocal pode compreender um tubo de descarga em comunicação fluida com um ou ambos dos primeiro e
, 10 segundo condutos de fluido.
Pelo menos uma porção do tubo de descarga pode facilitar a mistura ou mescla de fluido dispensado através do primeiro conduto de fluido com gás dispensado via segundo conduto de fluido.
Nesse arranjo, turbulência e mistura no tubo de descarga podem configurar o gás em 5 pequenas bolhas e fazer com que estas bolhas se misturem intimamente com o fluido proveniente da primeira câmara.
Consequentemente, o conjunto de bocal pode dispensar para a segunda câmara um fluido que contém uma distribuição favorável de bolhas de gás para tratamento de fluido subsequente na segunda câmara. 10 0 tubo de descarga pode definir uma abertura de saída de fluido para a segunda câmara de fluido para permitir que gás e a mistura de fluidos possam ser descarregados para a mencionada segunda câmara.
A saída de fluido do tubo de descarga pode ser adaptada para ser, pelo menos parcialmente, submersa no fluido sendo tratado no interior da segunda câmara 15 de fluido.
O tubo de descarga pode ser arranjado para descarregar fluido para qualquer região da segunda câmara.
Em um modo de realização, o tubo de descarga pode ser arranjado para descarregar fluido para uma região externa da segunda câmara. 20 0 tubo de descarga pode ser orientado para permitir que fluido e a mistura de gás sejam descarregados para a segunda câmara em uma direção predeterminada.
Esse arranjo pode ajudar a estabelecer um movimento de fluido preferido na segunda câmara de fluido.
Em um modo de realização, o tubo de descarga pode ser arranjado para estabelecer fluxo 25 rotativo na segunda câmara.
O fluxo rotativo pode ser estabelecido em relação a um eixo central da segunda câmara.
O fluxo rotativo na segunda câmara de fluido pode ajudar o tratamento de fluido na mesma.
Por exemplo, o fluxo rotativo pode ajudar a movimentação preferencial de bolhas de gás no fluido sendo tratado, o movimento preferencial dos componentes do fluido para regiões de descarga da segunda câmara, e similares.
O fluxo rotativo pode impedir mistura à frente do líquido tratado em direção a uma saída (ou seja, descarga prematura do fluido sendo tratado), e pode modificar a distribuição do tempo de residência. 5 0 tubo de descarga pode ser arranjado obliquamente (ou seja, não paralelo) em relação a um eixo central da segunda câmara.
O tubo de descarga pode ser arranjado obliquamente para descarregar fluido para uma região externa da segunda câmara para iniciar, vantajosamente, o fluxo rotativo na mencionada segunda câmara.
O tubo de descarga pode ser 10 adaptado para descarregar fluido com uma primeira componente de velocidade paralela a um eixo central da segunda câmara de fluido, e uma segunda componente de velocidade perpendicular ao eixo central (ou seja, tangencial a um círculo com uma origem coincidindo com o eixo central do vaso). 15 0 aparelho pode compreender uma pluralidade de conjuntos de bocal.
Pelo menos um da pluralidade de conjuntos de bocal pode ser similar ao pelo menos um conjunto de bocal descrito acima.
Os conjuntos de bocal podem ser arranjados em uma configuração anular em relação à primeira câmara de fluido.
No entanto, 20 outras configurações podem ser utilizadas.
Por exemplo, os conjuntos de bocal podem ser arranjados para, de modo geral, se conformar com a forma periférica externa do vaso, que pode ser diferente da circular.
Cada conjunto de bocal pode ser adaptado para ser operacional substancialmente na mesma faixa de gradiente de fluido na primeira câmara 25 de fluido.
Por exemplo, cada conjunto de bocal pode compreender uma porta de fluido adaptada para permitir comunicação com o fluido contido na primeira câmara de fluido, onde as portas de fluido podem ser arranjadas substancialmente na mesma altura em relação a uma região de base da primeira câmara de fluido.
Consequentemente, quando o gradiente, ou seja, o nível de fluido, no interior da primeira câmara de fluido cair abaixo do nível das portas de fluido, todos os conjuntos de bocal se tornarão ineficazes, até que um gradiente suficiente seja reestabelecido.
Alternativamente, pelo menos um da pluralidade de conjuntos 5 de bocal pode ser adaptado para ser operacional a um gradiente de fluido diferente no interior da primeira câmara de fluido, diferente do pelo menos outro da pluralidade de conjuntos de bocal.
Por exemplo, pelo menos dois dos conjuntos de bocal podem compreender as respectivas portas de fluido adaptadas para permitir comunicação com fluido contido no interior da 10 primeira câmara de fluido, onde as portas de fluido podem ser arranjadas nas respectivas alturas diferentes em relação a uma região de base da primeira câmara de fluido.
Consequentemente, neste arranjo, caso o gradiente de fluido na primeira câmara de fluido começar a cair, por exemplo, como resultado de uma vazão de fluxo reduzida através da entrada, os conjuntos de bocal se 15 tornarão seqüencialmente ineficazes de acordo com as alturas das respectivas portas de fluido.
Esse arranjo pode, por conseguinte, ser utilizado para manter uma faixa de velocidade preferida do fluido que entra na segunda câmara de fluido através dos conjuntos de bocal.
A faixa de velocidade preferida pode ser selecionada de acordo com o fluxo necessário na segunda câmara de 20 fluido.
Neste arranjo, a provisão de um grau de controle sobre a faixa de velocidade pode ajudar a manter um padrão de fluxo preferencial (por exemplo, rotativo) na segunda câmara, reduzindo o efeito de variações no fluxo através da entrada da primeira câmara.
A faixa de velocidade preferida também pode ser selecionada 25 para manter a proporção de gás carreado com o fluido e a mistura entre eles, que ocorre no tubo de descarga dentro de valores pré-definidos.
O aparelho pode compreender, opcionalmente um arranjo de defletor localizado no interior da segunda câmara.
O arranjo de defletor pode ser configurado para minimizar mistura à frente de fluidos no interior da segunda câmara.
O arranjo de defletor pode ser posicionado adjacente a uma superficie de parede da segunda câmara.
O arranjo de defletor pode ser localizado na região do pelo menos um conjunto de bocal.
O arranjo de defletor pode ser configurado para desviar fluido que incida sobre uma 5 superfície de parede do conjunto de bocal. • O arranjo de defletor pode definir uma barreira contínua para o fluido na região de interesse.
Alternativamente, o arranjo de defletor pode definir uma barreira descontínua.
Isto pode permitir a liberação de partículas sólidas e similares que podem ser coletadas sobre o arranjo de defletor.
O 10 arranjo de defletor pode compreender orifícios ou similares.
Um ou mais orifícios podem ser definidos em uma superficie do arranjo de defletor.
Um ou mais orifícios podem ser definidos entre a superfície de borda do arranjo de defletor e a superficie de parede da segunda câmara.
O arranjo de defletor pode ser alinhado substancialmente 15 perpendicular à superfície de parede da segunda câmara.
O arranjo de defletor pode ser alinhado obliquamente em relação à superfície de parede da segunda câmara.
Uma passagem de fluido pode ser provida entre as primeira e segunda câmaras para permitir comunicação fluida entre elas, de preferência 20 em ambas as direções.
A passagem de fluido pode ficar contida no interior do vaso.
Alternativa, ou adicionalmente, uma porção da passagem de fluido pode se estender externamente ao vaso.
A passagem de fluido pode ser adaptada para permitir comunicação fluida de um gás entre as primeira e a segunda câmaras.
Em um modo de realização, a passagem de fluido pode ser adaptada 25 para permitir comunicação fluida de um gás proveniente da segunda câmara de fluido para a primeira câmara de fluido.
O gás pode compreender gás liberado de um fluido sendo tratado no interior da segunda câmara.
Alternativa, ou adicionalmente, o gás pode compreender um gás suprido por uma fonte externa.
A passagem de fluido pode, alternativa, ou adicionalmente, ser adaptada para comunicar um líquido ou sólidos, ou similar, entre as primeira e segunda câmaras de fluido.
A passagem de fluido pode ser provida central ou excentricamente ao vaso.
Pode ser provida uma passagem de fluido única, ou 5 pode ser provida uma pluralidade de passagens de fluido.
A passagem de fluido pode se estender através de uma divisória que separa as primeira e a segunda câmaras.
A passagem de fluido pode ser definida por uma parede que se estende de uma superficie da divisória.
Neste arranjo, a parede pode definir uma região anular com a superficie de parede interna da primeira câmara de 10 fluido, onde a mencionada região anular é adaptada para receber fluido a ser tratado proveniente da entrada de fluido de vaso.
O pelo menos um conjunto de bocal, pode ser posicionado na região anular.
A primeira câmara de fluido pode compreender um conjunto distribuidor adaptado para receber fluido entrando na primeira câmara via 15 entrada de fluido.
O conjunto distribuidor pode ser adaptado para dissipar o momento do fluido de entrada.
O conjunto distribuidor pode ser adaptado para distribuir o fluido em direção ao pelo menos um conjunto de bocal minimizando a turbulência.
O conjunto distribuidor pode compreender uma estrutura em forma de caixa adaptada para receber fluido proveniente da 20 entrada de fluido.
A estrutura em forma de caixa pode compreender uma região perfurada, permitindo comunicação de fluido da mencionada estrutura.
O aparelho pode compreender uma ou mais saídas de fluido para permitir a descarga de líquido tratado, ou seus componentes, do vaso.
As saídas de fluido podem ser providas em uma ou em ambas as primeira e 25 segunda câmaras de fluido.
Em um modo de realização, o aparelho pode compreender uma primeira saída de fluido adaptada para permitir predominantemente a descarga de um primeiro componente de fluido, como um líquido, por exemplo, água.
A primeira saída de fluido pode ser posicionada no interior da segunda câmara, e pode ser posicionada no interior
• 15 de uma região inferior da segunda câmara.
O aparelho pode compreender, adicionalmente, uma segunda saída de fluido adaptada para permitir predominantemente a descarga de um segundo componente de fluido, como um líquido, por exemplo, óleo.
A • 5 segunda saída de fluido pode ser posicionada no interior da segunda câmara de fluido, e a segunda saída de fluido pode ser posicionada no interior de uma região superior da segunda câmara, ou, alternativa, ou adicionalmente, no interior de uma região inferior da câmara de líquido e/ou em qualquer localização entre as mesmas. 10 0 aparelho pode compreender, adicionalmente, uma terceira saída de fluido adaptada para permitir predominantemente a descarga de um terceiro componente de fluido, como um gás, por exemplo, gás de hidrocarboneto.
A terceira saída de fluido pode ser posicionada no interior da primeira câmara de fluido, e pode ser posicionada no interior de uma região 15 superior da primeira câmara.
Pelo menos uma saída de fluido pode compreender um arranjo adaptado para eliminar substancialmente ou pelo menos minimizar fluxo de vórtice através da mesma.
O aparelho pode compreender, adicionalmente, um aparelho 20 de escumadeira adaptado para escumar um componente do fluido sendo tratado de uma superfície do mesmo.
O componente escumado pode compreender óleo.
Um aparelho de escumadeira convencional pode ser utilizado.
A segunda câmara de fluido pode ser adaptada para receber 25 fluido proveniente apenas da primeira câmara de fluido.
Consequentemente, neste arranjo, todo o volume de fluido sendo tratado escoa através da primeira câmara de fluido.
Alternativamente, a segunda câmara de fluido pode ser adaptada para receber fluido proveniente de outra fonte.
Comunicação de fluido sendo tratado entre as primeira e a segunda câmaras de fluido pode ser obtida exclusivamente através do pelo menos um conjunto de bocal.
Alternativamente, comunicação fluida pode ser obtida adicionalmente por outros meios.
O pelo menos um conjunto de bocal pode permitir a adição de 5 um agente de tratamento de fluido no fluido sendo tratado.
Por exemplo, o agente de tratamento de fluido pode compreender um neutralizador de pH, floculante ou similar.
O pelo menos um conjunto de bocal pode compreender um edutor. 10 Este vaso pode compreender um único vaso contendo ambas as primeira e a segunda câmaras de fluido.
O vaso pode compreender um vaso fechado.
Alternativamente, o vaso pode compreender um vaso aberto, por exemplo, aberto no topo, de modo que pelo menos uma parte do vaso possa ser exposta à atmosfera ambiente. 15 0 aparelho pode compreender uma terceira câmara de fluido adaptada para receber fluido proveniente da segunda câmara de fluido para tratamento adicional.
Fluido comunicado da segunda câmara de fluido para a terceira câmara de fluido pode ser provido através de pelo menos um conjunto de bocal. 20 De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é provido um método de tratamento de um fluido, o mencionado método compreendendo as etapas de: definir primeira e segunda câmaras de fluido; dispensar um fluido a ser tratado para a primeira câmara de 25 fluido; escoar o fluido proveniente da primeira câmara de fluido através de pelo menos um conjunto de bocal adaptado para misturar gás coin o mencionado fluido; e descarregar o fluido do pelo menos um conjunto de bocal na
• 17 segunda câmara de fluido para ser tratado adicionalmente na mesma.
O fluido pode ser tratado no interior da segunda câmara e, subsequentemente, descarregado, onde a mistura do gás com o fluido no pelo menos um bocal facilita ou auxilia o tratamento subsequente no interior da 5 segunda câmara de fluido.
Um tratamento por flotação pode ser provido na segunda câmara de fluido.
O aparelho utilizado para executar o método pode ser provido em conformidade com o aparelho do primeiro aspecto, e deve ser entendido que como método de operação do mencionado aparelho deve-se aplicar o 10 método de acordo com o presente aspecto da invenção.
De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção é provido um aparelho de tratamento de fluido compreendendo: uma primeira câmara de fluido; uma segunda câmara de fluido; 15 uma entrada de fluido para dispensar um fluido a ser tratado para a primeira câmara de fluido; e pelo menos um conjunto de bocal se estendendo entre as primeira e a segunda câmaras de fluido para prover comunicação fluida entre elas, onde o mencionado conjunto de bocal é adaptado para facilitar a mistura 20 de um gás com o mencionado fluido.
As primeira e a segunda câmaras de fluido podem ser providas em um único vaso.
O vaso pode ser fechado ou alternativamente, pode ser aberto para a atmosfera.
Alternativamente, as primeira e a segunda câmaras de fluido podem ser definidas em vasos separados.
Pelo menos um dos vasos 25 pode ser fechado.
Pelo menos um dos vasos pode ser aberto para a atmosfera.
De acordo com um quarto aspecto da presente invenção é provido um aparelho de tratamento de fluido compreendendo: um vaso de tratamento de fluido adaptado para receber um fluido a ser tratado proveniente de uma fonte de fluido; e pelo menos um conjunto de bocal provido entre o vaso de tratamento de fluido e a fonte de fluido, onde o fluido proveniente da fonte de fluido é adaptado para escoar através do pelo menos um conjunto de bocal antes de entrar no vaso de tratamento de fluido, e onde o pelo menos um 5 conjunto de bocal é adaptado para misturar um gás com o fluido.
Consequentemente, todo o volume de fluido é misturado com gás antes de entrar no vaso de tratamento de fluido.
Desse modo, o tempo de residência do fluido no interior do vaso de tratamento de fluido pode ser totalmente utilizado para o tratamento do fluido.
Isso difere dos arranjos da 10 técnica anterior nos quais a mistura de gás é executada no interior do vaso de tratamento de fluido.
De acordo com um quinto aspecto da presente invenção é provido um arranjo de bocal para distribuição de um fluido a ser tratado entre uma primeira câmara de fluido e uma segunda câmara de fluido, o 15 mencionado arranjo do bocal compreendendo: um primeiro conjunto de bocal compreendendo um primeiro conduto de fluido se estendendo entre as primeira e a segunda câmaras de fluido, onde o primeiro conduto de fluido compreende uma primeira porta de fluido provendo comunicação com a primeira câmara de fluido; e 20 um segundo conjunto de bocal compreendendo um segundo conduto de fluido se estendendo entre as primeira e a segunda câmaras de fluido, onde o segundo conduto de fluido compreende um segunda porta de fluido provendo comunicação com a primeira câmara de fluido; onde a primeira e a segunda portas de fluido são providas em 25 alturas diferentes em relação à base da primeira câmara de fluido para facilitar a operação dos primeiro e segundo conjuntos de bocal com diferentes faixas de gradiente de líquido no interior da mencionada primeira câmara de fluido.
Esse arranjo pode, por conseguinte, permitir uma faixa de velocidade de fluido preferida distribuída para a segunda câmara de fluido,
independentemente da vazão de líquido para a primeira câmara de fluido. Os primeiro e segundo conjuntos de bocal podem ser adaptados para facilitar a mistura de um gás com o mencionado fluido. Os primeiro e segundo conjuntos de bocal podem facilitar a dispensação de um 5 gás para o mencionado fluido. Cada um dos primeiro e segundo conjuntos de bocal pode compreender um conduto de fluido adicional adaptado para permitir comunicação fluida de um gás proveniente de uma fonte de gás para uma porção do respectivo conjunto de bocal. 10 Cada um dos primeiro e segundo conjuntos de bocal pode compreender um tubo de descarga definindo uma abertura de saída de fluido para a segunda câmara de fluido. O tubo de descarga dos primeiro e segundo conjuntos de bocal pode ser arranjado para estabelecer fluxo rotativo no interior da segunda câmara. 15 Deve ser entendido que, embora diferentes aspectos da invenção tenham sido apresentados, as características apresentadas em relação a um aspecto podem ser aplicadas a um ou mais dos outros aspectos.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS Estes e outros aspectos da presente invenção serão descritos 20 agora, a título de exemplo, apenas com referência aos desenhos anexos, nos quais: a Figura 1 é uma vista longitudinal em seção transversal de um aparelho de tratamento de fluido, de acordo com um modo de realização da presente invenção; 25 a Figura 2 é uma vista lateral em seção transversal do aparelho na região de uma câmara superior; a Figura 3 é uma vista ampliada de uma região de entrada do primeiro aparelho mostrado na Figura 1; a Figura 4 é uma representação diagramática de padrões de fluxo antecipados no interior do aparelho da Figura 1; a Figura 5 é uma visão em seção transversal de um conjunto de bocal de acordo com um modo de realização da presente invenção, adequado para uso no aparelho da Figura 1; 5 a Figura 6 é uma vista em seção transversal de um conjunto de bocal de acordo com um modo de realização alternativo da presente invenção, adequado para uso no aparelho da Figura 1, e A Figura 7 é uma representação diagramática de um aparelho de tratamento de fluidos de acordo com um modo de realização alternativo da 10 presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS É feita referência, primeiramente, às Figuras 1 e 2 dos desenhos, nas quais são mostradas vistas em seção transversal de um aparelho de tratamento de fluido, identificado, de modo geral, pelo numeral de 15 referência 10, de acordo com um modo de realização da presente invenção. O aparelho 10 é mostrado na Figura 1, em seção transversal longitudinal e na Figura 2 em seção transversal lateral. O aparelho de tratamento de fluido 10 pode ser usado em muitas aplicações. No entanto, no presente modo de realização, o aparelho 10 é utilizado para tratar água produzida de um 20 reservatório subterrâneo que compreende volumes de óleo e gás. Como será descrito abaixo em maior detalhe, o aparelho 10 é adaptado para separar o óleo e o gás da água produzida por separação por flotação. O aparelho 10 pode, por conseguinte, ser descrito como uma Unidade de Flotação Compacta (CFU). 25 0 aparelho 10 compreende um vaso geralmente cilíndrico arranjado verticalmente 12 que define no mesmo uma primeira câmara de fluido ou câmara superior 14 e uma segunda câmara de fluido ou câmara inferior 16. As câmaras de fluido superior e inferior são separadas por uma divisória 18 fixada a uma superficie de parede interna do vaso 12. A divisória define uma base da câmara superior 14 e um teto da câmara inferior 16. Uma passagem de fluido 20 se estende entre as câmaras superior e inferior 14, 16 e é definida por uma porção de parede 22 se estendendo na vertical a partir da divisória 18. A porção de parede 22, em 5 combinação com a superficie de parede interna do vaso 12 define uma região geralmente anular ou um canal 24 no interior da câmara superior 14. Como será descrito abaixo em maior detalhe, a passagem de fluido 20 permite comunicação de gás entre as câmaras superior e inferior 14, 16. Uma entrada de fluido 26 é formada em uma parede lateral do 10 vaso 12 e, no uso, comunica a água produzida a ser tratada para a câmara de fluido superior 14 e, especificamente, para a região anular 24. Um conjunto distribuidor 28 é provido no interior da câmara superior 14 e é arranjado inicialmente para receber a água produzida que entra através da entrada 26. 0 conjunto distribuidor 28, que está mostrado mais claramente na Figura 2 e na 15 vista ampliada na Figura 3, tem a forma de uma caixa definida pela divisória 18, a porção de parede 22, uma porção de parede interna do vaso 12, placas laterais perfuradas 30, e uma tampa sólida 32 (mostrada apenas na Figura 3). Desse modo, água produzida que entra na câmara superior 14 via entrada 26 será recebida, primeiramente, no conjunto distribuidor 28 e, em seguida, 20 distribuída para a região anular 24 através das placas laterais perfuradas 30. 0 conjunto distribuidor 28 funciona para dissipar o momento da água produzida que entra e para distribuí-la para a região anular 24 com o mínimo de turbulência, impedindo ou minimizando o risco de respingos ou vazamento acidentais da água para a câmara inferior 16 através da passagem 20. 25 0 aparelho 10 compreende, adicionalmente, uma pluralidade de conjuntos de bocal ou edutores 34 que provêem comunicação fluida da água produzida proveniente da região anular 24 da câmara superior 14 para a câmara inferior 16. Desse modo, a câmara superior 14 recebe água produzida através da entrada de fluido 26 e, subsequentemente, a distribui para a câmara inferior 16 através dos conjuntos de bocal 34. A água produzida é, em seguida, submetida a um tratamento por flotação no interior da câmara inferior 16. Consequentemente, a câmara de fluido superior 14 pode definir uma câmara de distribuição e a câmara de fluido inferior 16 pode definir uma 5 câmara de tratamento.
Cada conjunto de bocal 34 facilita o carreamento de um gás para a água produzida escoando através do mesmo.
O gás é carreado de uma região coletora 36 da câmara superior 14 e a turbulência e a mistura no interior de cada conjunto de bocal 34 configuram o gás carreado em pequenas 10 bolhas e faz com que estas se misturem intimamente com a água produzida antes de ser descarregada para a câmara inferior 16. Desse modo, os conjuntos de bocal 34 dispensam água produzida para a câmara inferior 16 com uma distribuição favorável de bolhas de gás para o subsequente tratamento de fluido, na mesma.
Isto é particularmente vantajoso devido ao fato do tempo de 15 residência subsequente da água, no interior da câmara inferior 16, poder ser utilizado exclusivamente para o tratamento por flotação e para a separação do óleo e gás da água.
Isto difere significativamente dos arranjos da técnica anterior nos quais a mistura de gás ocorre no interior de uma câmara de flotação e, desse modo, o tempo de residência deve acomodar tanto a mistura 20 de gás, quanto a separação por flotação.
A forma dos conjuntos de bocal 34 será descrita abaixo em maior detalhe.
À medida que a água produzida entra na câmara inferior 16, a água e o óleo começam, naturalmente, a se separar, com o óleo tendendo a 25 flutuar na superfície da água.
A presença de bolhas de gás bem distribuídas no interior da água produzida aumenta o efeito de separação pelo fato das bolhas aderirem às gotículas de óleo no interior da água, e ajuda a coalescência e flotação do óleo.
Ao atingir a superfície da água, as bolhas de gás serão liberadas para uma região superior 90 da câmara inferior 16 e,
subsequentemente, escoarão para a região de coleta 36 da câmara superior 14 através da passagem 20. Consequentemente, o gás liberado da água produzida pode reabastecer a região de coleta 36 para manter um volume de gás suficiente para carreamento para a entrada de água produzida pelos conjuntos 5 de bocal 34. O aparelho 10 compreende, adicionalmente, uma primeira saída 38 formada em uma região inferior da câmara inferior 16 e adaptada para facilitar a descarga de água tratada.
Um defletor 40 e um rompedor de vórtice 42 também estão presentes no interior da região inferior da câmara 10 inferior 16 e são adaptados para impedir que bolhas de gás sejam descarregadas através da primeira saída 38 com a água tratada.
Conforme mostrado na Figura 1, o defletor 40 é posicionado concentricamente ao vaso 12 e tem um diâmetro que pode ser, aproximadamente, 80 a 95% do diâmetro interno do vaso 12. 15 Um aparelho de escumadeira 44 é provido em uma região superior da câmara inferior 16 e é adaptado para escumar óleo da superfície da água.
O óleo escumado é descarregado através de um tubo 46 e, finalmente, através de uma segunda saída 48 formada em um lado do vaso 12 acima da localização da divisória 18. 0 vaso 12 é mantido vantajosamente a 20 uma pressão ligeiramente acima da pressão atmosférica para conduzir o óleo escumado para cima através do tubo 46 em direção à segunda saída 48. 0 óleo pode, então, ser coletado e processado conforme necessário.
Em um arranjo alternativo, o tubo 46 pode se prolongar descendentemente a partir do aparelho de escumadeira 44 e descarregar através de uma saída em uma 25 região inferior do vaso 12, por exemplo, de uma região basal, abaixo do defletor 40. O aparelho de escumadeira 44 é auto-nivelável, de modo que uma região de escumadeira superior 50 é mantida em uma posição predefinida em relação à superfície da água/óleo na câmara inferior 16, para
. 24 preservar a escumagem eficiente do óleo.
É provida uma terceira saída 52 na região superior da câmara superior 14 e esta permite que o gás na região de coleta 36 possa ser descarregado do vaso 12. 0 gás pode ser coletado, queimado, reciclado ou 5 similar.
A saída 52 também pode funcionar como uma entrada para permitir que gás seja suprido ao vaso 12. No presente modo de realização, os conjuntos de bocal 34 compreendem canos de descarga 54 que ficam parcialmente imersos na água produzida na câmara inferior 16 e são arranjados em uma direção comum para 10 descarregar a água produzida descendente e circunferencialmente em relação ao vaso 12. Este arranjo efetua a rotação da água no interior da câmara inferior 16, o que ajuda, vantajosamente, o tratamento de fluido na mesma e provê movimentação preferencial de bolhas de gás no interior do fluido e óleo flutuante em direção ao conjunto de escumadeira 44. Além disso, a rotação da 15 água produzida ajuda a impedir que a água passe através da câmara inferior 16 sem prover tempo suficiente para que as bolhas de gás e as gotículas de óleo se separem da água.
Um arranjo de defletor na forma de um defletor anular 55 pode ser opcionalmente fixado ou formado integralmente com a parede da câmara 20 inferior 16 em uma região abaixo dos tubos de descarga 54 dos conjuntos de bocal 34. No uso, o defletor 55 minimiza uma componente de velocidade descendente do fluido para ajudar a minimizar mistura à frente de líquido.
Embora não ilustrado, o defletor 55 inclui inúmeros orifícios de modo a permitir a liberação de qualquer matéria sólida que possa ser 25 coletada sobre uma superfície superior do mesmo.
É feita referência agora à Figura 4 dos desenhos, na qual é mostrada uma representação diagramática de um padrão antecipado de fluxo no interior do vaso 12. 0 lado à esquerda do vaso 12, mostrado na Figura 2, ilustra um padrão antecipado de fluxo secundário de água, e o lado à direita mostra as trajetórias antecipadas de bolhas no interior da câmara inferior 16. Deve ser entendido que o movimento rotativo primário do fluido ao redor do eixo longitudinal central do vaso 12 não está representado na Figura 4 para maior clareza.
Além disso, o defletor anular opcional 55, mostrado na Figura 5 1, não é mostrado na Figura 4. Um circuito fechado de circulação lateral 60 (circuito fechado 1) é acionado pela subida de gás das bolhas grandes 62 descarregadas dos conjuntos de bocal 34 subindo rapidamente para a superfície.
O circuito fechado de circulação 60 assegura que o fluxo sobre a superfície de líquido 10 seja em direção ao conjunto de escumadeira 44, de modo que o óleo separado 64 possa ser carreado nesta direção.
Um circuito fechado de circulação longitudinal 66 (circuito fechado 2) é acionado por fluxo radialmente para dentro na camada limite de líquido 68 sobre o defletor 40. 0 circuito fechado de circulação 66 captura as pequenas bolhas de gás 70, que têm trajetórias 15 descendentes para fora do fluxo principal de água e as transporta em direção ao centro e, em seguida, para cima, em direção à superfície, para serem capturadas pelo circuito fechado de circulação 60. As pequenas bolhas de gás 70 devem, por conseguinte, atravessar para o circuito de circulação 60 para, finalmente, chegar à superflcie, e/ou coalescer em bolhas maiores. 20 Uma descrição detalhada da forma de um conjunto de bocal 34 será descrita agora com referência à Figura 5, na qual o conjunto de bocal 34 é mostrado em vista secional.
O conjunto 34 compreende um primeiro conduto de fluido 72 que se estende para cima e define uma porta de entrada de fluido 74. Uma extremidade inferior do primeiro conduto é fixada ao cano 25 de descarga inclinado 54. A primeira porta de fluido 74 permite que água produzida na região anular 24 (ver Figura 1) escoe para o primeiro conduto 72 e, desse modo, para o tubo de descarga 54. Um flange 78 é fixado ao primeiro conduto de fluido 72 e permite que o conjunto de bocal 34 seja fixado à divisória 18 (ver Figura 1), separando as câmaras superior e inferior 14, 16.
O conjunto 34 também compreende um segundo conduto de fluido 80 que se estende através do primeiro conduto de fluido 72. 0 segundo conduto 80 define uma porta de fluido superior 82 que se abre para a região de coleta 36 (ver Figura 1). Uma extremidade inferior do segundo conduto 80 5 é aberta na região do tubo de descarga 54. Desse modo, no uso, água escoando através do primeiro conduto de fluido 72 fará com que gás seja carreado do segundo conduto de fluido 80, proveniente da região de coleta 36 e subsequentemente misturado no interior do tubo de descarga 54, sendo estabelecida, desse modo, uma boa 10 distribuição de bolhas de gás no interior da água antes de ser descarregada através de uma saída 84 para a câmara inferior 16. A altura da porta de fluido 74 do primeiro conduto de fluido ditará o gradiente de fluido no interior da região anular 24, necessário para o conjunto de bocal 34 operar.
Este gradiente operacional pode ser variado e 15 pré-selecionado pela provisão de um tubo de extensão 86 de um comprimento necessário, fixado ou formado integralmente com o primeiro conduto de fluido 72. 0 gradiente operacional dos conjuntos de bocal 34 pode ficar na região de 400-500mm, por exemplo.
Em um modo de realização de aspectos da presente invenção, 20 o gradiente operacional pode ser equivalente para todos os conjuntos de bocal 34 providos no interior do aparelho.
Entretanto, em modos de realização alternativos, dois ou mais conjuntos de bocal 34 podem ser providos com gradientes operacionais diferentes, pelo arranjo das respectivas portas de fluido 74 em alturas diferentes.
Consequentemente, neste arranjo, caso o 25 gradiente ou nível de fluido no interior da região anular 24 da câmara superior 14 começar a cair, por exemplo, como resultado de uma vazão de fluxo reduzida através da entrada 26, os conjuntos de bocal 34 se tornarão sequencialmente ineficazes, em conformidade com as alturas das respectivas portas de fluido 74, até que o fluxo, passando através do número reduzido de conjuntos de bocal 34 em operação, para a segunda câmara 16, se case com o fluxo entrando na região anular 24 proveniente da entrada 26. Esse arranjo pode, por conseguinte, ser utilizado para manter uma faixa de velocidade preferida do fluido sendo descarregado através das saídas 84 dos tubos de 5 descarga 54 para a segunda câmara de fluido 16. A faixa de velocidade preferida pode ser selecionada de acordo com o fluxo necessário no interior da segunda câmara de fluido 16. Por exemplo, uma faixa de velocidades de descarga de fluido pode ser necessária para estabelecer e manter o fluxo rotativo no interior da câmara inferior.
A faixa de velocidade preferida 10 também pode ser selecionada para manter a proporção de gás carreado no interior do fluido e a mistura entre eles, o que ocorre no tubo de descarga dentro de valores preferidos.
Um modo de realização alternativo de um conjunto de bocais 34 que pode ser utilizado no aparelho 10 mostrado primeiramente na Figura 1, 15 é mostrado na Figura 6, à qual será feita agora referência.
O conjunto 34a, da Figura 6, é similar ao conjunto 34 na Figura 5 e, como tal, componentes iguais compartilham numerais de referência iguais, seguidos da letra "a". Como se nota, o conjunto de bocal 34a é similar ao conjunto 34 e, como tal, compreende um primeiro conduto de fluido 72a definindo uma porta de fluido 20 74a, e um segundo conduto de fluido 80a definindo uma porta de fluido 82a.
Entretanto, neste modo de realização, a porta de fluido 82 do segundo conduto de fluido 80a se abre para uma região de coleta 90 (ver Figura 1) da câmara inferior 16. Desse modo, gás da região de coleta 90 pode ser carreado e misturado com água produzida no interior de um tubo de descarga 54 antes de 25 ser descarregada através de uma saída 84 para a câmara inferior 16. Embora não ilustrado, o conjunto de bocal 34a pode incluir um tubo de extensão, similar ao tubo 86 do exemplo mostrado na Figura 5. Um aparelho de tratamento de fluido de acordo com um modo de realização alternativo da presente invenção será descrito agora com referência à Figura 7. 0 aparelho de tratamento de fluido, identificado, de modo geral, pelo numeral de referência 110, é similar ao aparelho 10 mostrado primeiramente na Figura 1 e, como tal, características iguais compartilham numerais de referência iguais, incrementados por 100. 5 Por conseguinte, o aparelho 110 compreende um vaso 112 que, neste caso, fica arranjado horizontalmente.
Primeira e segunda câmaras de fluido 114, 116, separadas por uma divisória 118, são definidas no interior do vaso 12. É provida uma passagem de fluido 120 entre as primeira e segunda câmaras 114, 116 para permitir a passagem de gás entre elas.
Uma entrada de fluido 126 10 comunica água produzida para a primeira câmara 114, e uma pluralidade de conjuntos de bocal 134 é provida para permitir a comunicação da água produzida proveniente da primeira câmara 114 e para a segunda câmara 116. Os conjuntos de bocal 134 facilitam o carreamento de um gás no interior de uma região de coleta 136 da primeira câmara 114, ou de uma região de coleta 190 da segunda 15 câmara 116, para a água produzida.
Por conseguinte, este arranjo provê uma boa mistura e distribuição de bolhas de gás no interior do fluido produzido antes de ser descarregado para a segunda câmara 116. O fluido produzido pode, então, permanecer por um período de tempo no interior da segunda câmara 116, de modo que o gás e o óleo na água 20 possam flutuar para superficie do mesmo, enquanto a água se move em uma direção geralmente da esquerda para a direita.
Defletores perfurados 92, de preferência pelo menos dois, são providos no interior da segunda câmara 116 a impedir retromistura da água.
A água tratada com teor de gás e óleo significativamente 25 reduzido pode ser descarregada através de uma primeira saída 138. O óleo flutuante pode ser escumado da superficie da água por um conjunto de escumadeira 144 e subsequentemente descarregado através de uma segunda saída 148. 0 gás liberado da água pode ser descarregado através de ulna terceira saída 152.
Deve ser entendido que os modos de realização aqui descritos são exemplificativos e que várias modificações podem ser feitas nos mesmos, sem se afastar do escopo da presente invenção.
Por exemplo, características da presente invenção descritas acima, podem ser utilizadas em circunstâncias 5 em que as primeira e segunda câmaras são providas em vasos separados.
Neste arranjo, os benefícios da presente invenção ainda podem ser obtidos em virtude da passagem da água produzida a ser tratada através dos conjuntos de bocal, de modo que uma boa mistura e distribuição de bolhas no interior da água seja obtida antes de ser descarregada para a segunda câmara de fluido 10 para tratamento.
Em outros modos de realização a primeira câmara pode ser dispensada e, fluido proveniente de uma fonte pode ser suprido diretamente a pelo menos um conjunto de bocal para ser descarregado para uma câmara de tratamento de fluido.
Além disso, nos modos de realização descritos, vários 15 condutos e passagens são providos e localizados internamente ao vaso.
Entretanto, estes condutos e passagens podem se estender total, ou pelo menos parcialmente, externamente ao vaso.
Além disso, o aparelho pode compreender uma terceira câmara de fluido adaptada para receber fluido proveniente da segunda câmara de 20 fluido para tratamento adicional.
Fluido comunicado da segunda câmara de fluido para a terceira câmara de fluido pode ser provido através de pelo menos um conjunto de bocal.
Além disso, o gás a ser carreado para o fluido sendo tratado pode ser provido proveniente de uma fonte externa. 25 0 vaso pode ser aberto para a atmosfera.
Embora os conjuntos de bocal sejam arranjados para carrear gás para o fluido sendo tratado, em arranjos alternativos, pelo menos um dos conjuntos de bocal pode ser adaptado para permitir que gás seja injetado ou dispensado, de outra maneira, para o fluido sendo tratado.

Claims (30)

REIVINDICAÇÕES
1. Aparelho de tratamento de fluido, caracterizado pelo fato de compreender: um vaso de fluido; 5 primeira e segunda câmaras de fluido definidas no interior do vaso de fluido, em que a segunda câmara de fluido é adaptada para acomodar um tratamento de separação por flotação de um fluido na mesma; uma entrada de líquido para dispensar um fluido a ser tratado para a primeira câmara de fluido; e 10 pelo menos um conjunto de bocal do edutor para prover comunicação fluida da primeira câmara de fluido para a segunda câmara de fluido, onde o referido conjunto de bocal do edutor é adaptado para facilitar a mistura de um gás com o mencionado fluido para comunicar uma mistura de dito fluido e dito gás na segunda câmara de fluido. 15
2. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender uma divisória adaptada para, pelo menos parcialmente, separar as primeira e segunda câmaras de fluido.
3. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a 20 reivindicação 2, caracterizado pelo fato do pelo menos um conjunto de bocal do edutor ser adaptado para se estender através da divisória.
4. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do pelo menos um conjunto de bocal do edutor compreender um primeiro conduto de fluido 25 definindo uma porta de fluido adaptada para permitir comunicação de fluido a ser tratado proveniente da primeira câmara de fluido para o primeiro conduto de fluido.
5. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato da porta do fluido do primeiro conduto de fluido ser provida em uma localização elevada em relação a ulna região de base da primeira câmara de fluido.
6. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 4 ou 5, caracterizado pelo fato do pelo menos um conjunto de 5 bocal do edutor compreender um segundo conduto de fluido adaptado para permitir uma comunicação fluida de um gás proveniente de uma fonte de gás para uma porção do conjunto de bocal.
7. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato da fonte de gás compreender gás 10 contido no interior do vaso.
8. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato da fonte de gás compreender gás liberado proveniente do fluido sendo tratado.
9. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a 15 reivindicação 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato da fonte de gás compreender gás provido externamente ao vaso.
10. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato do pelo menos um conjunto de bocal do edutor compreender um tubo de descarga definindo 20 uma abertura de saída de fluido para a segunda câmara de fluido.
11. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 10, quando dependente de qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de pelo menos uma parte do tubo de descarga ser configurada para facilitar a mistura de fluido dispensado através do primeiro 25 conduto de fluido e gás dispensado através do segundo conduto de fluido.
12. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato do tubo de descarga ser arranjado para estabelecer fluxo rotativo no interior da segunda câmara.
13. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de compreender ulna pluralidade de conjuntos de bocal do edutor.
14. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de pelo menos um da pluralidade de 5 conjuntos de bocal do edutor ser adaptado para ser operacional em um gradiente de fluido diferente no interior da primeira câmara de fluido, diferente do pelo menos um outro da pluralidade de conjuntos de bocal do edutor.
15. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer 10 uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de adicionalmente -compreender uma passagem de fluido entre as primeira e segunda câmaras para permitir comunicação fluida entre elas.
16. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato da passagem de fluido ser adaptada 15 para permitir uma comunicação fluida de um gás proveniente da segunda câmara de fluido para a primeira câmara de fluido.
17. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato da passagem de fluido se estender através de uma divisória que separa as primeira e segunda câmaras. 20
18. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato da passagem de fluido ser definida por uma parede que se estende a partir de uma superfície da divisória.
19. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato da parede definir uma porção de 25 parede da primeira câmara.
20. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender um conjunto distribuidor adaptado para receber líquido que entra na primeira câmara via entrada de fluido.
21. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender uma ou mais saídas de fluido para permitir descarga de fluido tratado ou de seus componentes, do vaso. 5
22. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato da segunda câmara de fluido ser adaptada para receber apenas fluido proveniente da primeira câmara de fluido.
23. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer 10 uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato da comunicação de fluido sendo tratado entre as primeira e segunda câmaras de fluido ser obtida exclusivamente através do pelo menos um conjunto de bocal do edutor.
24. Aparelho de tratamento de fluido de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado adicionalmente pelo fato 15 de compreender um arranjo de defletor posicionado no interior da segunda câmara para ajudar a minimizar mistura à frente de um fluido sendo tratado.
25. Método para tratar um fluido, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: definir primeira e segunda câmaras de fluido; 20 dispensar um fluido a ser tratado para a primeira câmara de fluido; escoar o fluido proveniente da primeira câmara de fluido através de pelo menos um conjunto de bocal do edutor, em que o conjunto de bocal do edutor facilita a mistura de um gás com o dito fluido; e 25 descarregar uma mistura de dito fluido e dito gás do pelo menos um conjunto de bocal do edutor para a segunda câmara de fluido; e tratar o fluido dentro da segunda câmara por separação por flotação.
26. Arranjo de bocal para distribuição de um fluido a ser tratado entre uma primeira câmara de fluido e uma segunda câmara de fluido, caracterizado pelo fato de compreender: um primeiro conjunto de bocal do edutor compreendendo um primeiro conduto de fluido se estendendo entre as primeira e a segunda 5 câmaras de fluido, onde o primeiro conduto de fluido compreende uma primeira porta de fluido provendo comunicação com a primeira câmara de fluido; e um segundo conjunto de bocal do edutor compreendendo um segundo conduto de fluido se estendendo entre as primeira e a segunda 10 câmaras de fluido, onde o segundo conduto de fluido compreende uma segunda porta de fluido provendo comunicação com a primeira câmara de fluido; onde a primeira e a segunda portas de fluido são providas em alturas diferentes em relação a uma base da primeira câmara de fluido para 15 facilitar a operação dos primeiro e segundo conjuntos de bocal do edutor com faixas de gradiente diferentes de fluido no interior da mencionada primeira câmara de fluido, e em que os primeiro e segundo conjuntos de bocal do edutor são adaptados para facilitar a mistura de um gás com dito fluido.
27. Arranjo de bocal de acordo com a reivindicação 26, 20 caracterizado pelo fato de cada um dos primeiro e segundo conjuntos de bocal do edutor compreender um conduto de fluido adicional adaptado para permitir comunicação fluida de um gás proveniente de uma fonte de gás para uma porção do respectivo conjunto de bocal.
28. Arranjo de bocal de acordo com a reivindicação 26 ou 27, 25 caracterizado pelo fato de cada um dos primeiro e segundo conjuntos de bocal do edutor compreender um tubo de descarga definindo uma abertura de saída de fluido para a segunda câmara de fluido.
29. Arranjo de bocal de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de descarga dos primeiro e segundo conjuntos de bocal do edutor serem arranjados para estabelecer fluxo rotativo no interior da segunda câmara.
30. Arranjo de bocal de acordo com a reivindicação 28 ou 29, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte dos tubos de descarga 5 dos primeiro e segundo conjuntos de bocal do edutor é configurada para facilitar a mistura de fluido dispensado através do primeiro conduto de fluido e gás dispensado através do segundo conduto de fluido.
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