ES2946342T3 - Recipiente de filtración - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un recipiente MPD modificado que permite el acoplamiento de recipientes MPD secundarios idénticos, que pueden albergar filtros de arena y/o elementos internos MPD ciclónicos de arena, al recipiente sin necesidad de modificar el recipiente o la tubería, por lo que, una pluralidad de estos recipientes MPD se pueden acoplar aún más utilizando configuraciones idénticas de entrada y salida. Esta configuración de recipientes MPD permite medios mejorados para eliminar los sólidos producidos de una corriente de fluido de hidrocarburo y permite un sistema mucho más flexible en su conjunto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Recipiente de filtración

Esta invención se refiere a recipientes de filtración.

Antecedentes de la invención

En la industria del sector de exploración y producción del petróleo y el gas, los hidrocarburos se recuperan de yacimientos que pueden estar ubicados a gran profundidad; a veces muchos cientos o miles de pies bajo tierra o bajo el nivel del mar. La recuperación y producción de gas hidrocarburo y fluidos de petróleo crudo puede ir acompañada de la producción de agua y partículas sólidas. Las partículas sólidas que se encuentran dentro de los fluidos recuperados pueden ser un resultado natural de la filtración de estas partículas en la corriente de fluido desde la formación que rodea al yacimiento. Estas partículas también pueden introducirse inadvertidamente en la corriente de fluido como resultado de la falla de la roca; estas fallas generalmente son causadas por tensiones mecánicas inducidas en la roca por la finalización de la estructura de un pozo, por ejemplo, al perforar el marco mecánico de la estructura del pozo en su lugar o al realizar operaciones de mantenimiento del pozo. La falla de la roca también puede ocurrir naturalmente con el tiempo, lo que resulta en partículas sólidas adicionales no deseadas que ingresan a la corriente de fluido.

Estas partículas sólidas se denominan generalmente "arena"; la producción y remoción de arena es un gran desafío para la industria de hidrocarburos para completar y producir pozos de petróleo y gas. Para aplicaciones de alta presión, hasta aproximadamente 20 KPSI, los sistemas de desarenado multifase (MPD) se utilizan normalmente para eliminar la arena y otras partículas sólidas de los fluidos de pozo multifase sin tratar y recuperados; estos sistemas brindan protección a los equipos y procesos que se realizan aguas abajo de estos pozos.

En muchos casos, los sistemas MPD están ubicados aguas arriba del elemento principal de control de flujo del pozo, conocido como estrangulador; los sólidos que se encuentran dentro de la corriente de fluido podrían causar erosión y/o bloqueos del estrangulador y del equipo de procesamiento aguas abajo y, como tal, los sistemas implementados aguas arriba del estrangulador evitan estos posibles problemas dañinos y limitantes de la producción.

Los sistemas MPD se pueden clasificar en tres tipos principales. Estos incluyen la trampa de arena, el filtro de arena y el ciclón de arena, y los dos últimos sistemas MPD reciben el uso más generalizado. La unidad de filtro de arena generalmente consta de un par de recipientes de filtración altos y delgados, cada uno de los cuales alberga un elemento de pantalla de filtro cilíndrico, por lo que el fluido recuperado o "flujo de producción" se alimenta a través de una entrada por encima de la pantalla cilíndrica. El flujo de producción normalmente viaja verticalmente hacia abajo a través del centro de la pantalla cilíndrica, a través de la pantalla y sale del recipiente a través de una salida montada en el lado del recipiente de filtro de arena. El paso del flujo de producción a través del filtro de arena separa las partículas de arena del flujo de producción y las atrapa dentro del elemento filtrante interno.

A medida que la arena atrapada se acumula en el elemento del filtro, conocida como "torta" del filtro, también lo hace la presión inducida en el elemento del filtro por el fluido de producción que intenta pasar a través de la torta de arena filtrada. Una vez que la caída de presión a través del filtro de arena alcanza un valor máximo predeterminado, el flujo de producción cambia del primer recipiente al segundo recipiente; estos recipientes suelen denominarse recipientes de servicio y de reserva, respectivamente. Luego, el antiguo recipiente de servicio se aísla, se despresuriza y se purga de la arena filtrada acumulada, generalmente usando agua para retrolavar la arena a un punto de eliminación de sólidos. El último recipiente de reserva vuelve a incurrir en estos pasos de procedimiento una vez que el flujo de producción se revierte al recipiente de servicio original, de la misma manera que se describió anteriormente, y el ciclo comienza de nuevo.

El sistema MPD más eficiente es el ciclón de arena. Aquí, la eliminación de arena se logra en virtud de una caída de presión a través del elemento ciclónico. Un flujo de producción cargado de sólidos se fuerza bajo presión en la sección de entrada del elemento ciclónico a través de un puerto de entrada tangencial. Esto, junto con la presencia de una fase gaseosa, hace que el flujo de producción gire a una velocidad muy alta creando un campo de aceleración radial G alto. Como las partículas de arena son las partículas más densas presentes en el fluido de producción, son forzadas radialmente hacia afuera, hacia la pared interna de la estructura del ciclón. Estas partículas de arena son expulsadas desde el fondo del elemento ciclónico debido a las fuerzas dinámicas de fase internas; el flujo de producción libre de arena restante sale del buscador de vórtices del ciclón a través de una salida axial en la parte superior del recipiente del ciclón.

Los sólidos separados del ciclón de arena se recolectan en un acumulador de sólidos que se puede purgar periódicamente para eliminar los sólidos del sistema; estos acumuladores pueden estar separados o integrados con el recipiente del ciclón de arena. Un recipiente acumulador separado se acopla al fondo de un recipiente de ciclón de arena y permite que los sólidos separados se acumulen dentro de su cavidad; se vacía periódicamente cerrando las válvulas entre los dos recipientes, para aislar el acumulador inferior del recipiente superior del ciclón de arena, despresurizando y lavando el acumulador, generalmente con agua para transferir las partículas sólidas separadas almacenadas a otro sistema de manejo de sólidos. Durante este procedimiento, el recipiente del ciclón de arena permanece 'en línea' y permite la acumulación de partículas sólidas en el fondo del recipiente del ciclón de arena mientras se purga el acumulador antes de volver a acoplarse al recipiente del ciclón de arena y permitir que se acumulen partículas sólidas para simplemente 'caer' en su cavidad. De esta manera, el diseño del acumulador separado solo requiere un recipiente ciclónico de arena y no requiere la configuración de servicio/espera mencionada anteriormente para los filtros de arena.

La configuración del diseño del acumulador integrado es idéntica a la del diseño del acumulador separado, pero sin el recipiente del acumulador separado; el volumen del acumulador de sólidos se acomoda en la región inferior del recipiente del ciclón de arena. Aquí, el recipiente del ciclón de arena se purga por una de las dos formas. O se realiza 'fuera de línea' con un recipiente de ciclón de arena adicional en el modo de servicio/espera, o se realiza 'en línea' a la presión de funcionamiento utilizando una válvula de estrangulación de sacrificio de alta integridad aguas abajo. La purga de un diseño de acumulador integrado en la última forma 'en línea' no suele ser una práctica recomendada debido a problemas de seguridad relacionados con la despresurización de una suspensión de arena de alta concentración sobre una presión diferencial alta usando una sola válvula; esto puede hacer que la válvula se lave muy rápidamente y podría crear un riesgo de que los hidrocarburos de alta presión lleguen al medio ambiente local.

El mercado de los sistemas de gestión de arena (SMS) ha cambiado en el entorno de precios bajos del petróleo; los operadores y proveedores de servicios están bajo la presión de las limitaciones económicas y de tiempo y de la creciente competencia, al mismo tiempo que intentan adaptarse a los ámbitos de trabajo de los clientes cada vez más onerosos. A la luz de esto, las herramientas de SMS que los proveedores de servicios utilizan para implementar este tipo de trabajo deben cambiar para adaptarse a estas nuevas demandas mencionadas anteriormente.

Los SMS convencionales dan lugar a una pluralidad de problemas experimentados por los proveedores de servicios. En primer lugar, para poder cumplir con los diferentes requisitos operativos y las preferencias de los diferentes clientes, los proveedores de servicios de SMS generalmente deben mantener un inventario de equipos de filtros de arena discretos y paquetes de ciclones de arena que convencionalmente son extremadamente engorrosos, logísticamente incómodos y comercialmente costosos.

Aunque los equipos de desarenado de ciclón de arena convencionales, especificados con acumuladores separados, siguen siendo relativamente compactos con respecto a la huella, son demasiado altos para transportarlos en posición vertical y, por lo tanto, deben transportarse horizontalmente o como submódulos separados; para aplicaciones terrestres, esto implica que una grúa o remolque de elevación debe estar 'en el sitio' para colocar el equipo completo en posición vertical o ensamblar los submódulos apilados en su estado de acoplamiento vertical, lo cual es una necesidad para su funcionamiento posterior.

El equipo de desarenado de ciclón de arena convencional suele llevar mucho tiempo de mantenimiento y configuración; el acceso a los componentes internos del ciclón generalmente requiere la eliminación de (i) la tubería de salida del proceso principal, que siempre está a un nivel alto y puede representar un problema de seguridad para el personal, y (ii) la tubería de entrada también en algunos casos, para permitir el acceso y la eliminación de los elementos internos del recipiente.

Los filtros de arena convencionales y los equipos desarenadores de ciclón de arena tienen capacidades máximas específicas o 'rendimientos'; Para adaptarse a aplicaciones que exigen rendimientos más altos que las capacidades máximas inherentes disponibles de estos equipos SMS convencionales, es necesario conectar múltiples patines, todos con conjuntos completos de válvulas de aislamiento, en paralelo con tuberías 'fuera del patín' o necesidades de equipos SMS de gran capacidad a medida para ser construido específicamente para estos casos más raros, incurriendo en gastos de capital y tiempo de entrega.

Los diseños de pantallas de filtros de arena de alta presión suelen ser "de adentro hacia afuera", en los que el flujo de producción viaja desde la región central del elemento filtrante hacia el exterior del elemento filtrante, a diferencia de los diseños "de afuera hacia adentro", donde el flujo la dirección es la inversa. Esto da como resultado una rápida acumulación de arena filtrada dentro de la región central del elemento filtrante que requiere altas frecuencias de purga de sólidos del filtro de arena durante los períodos operativos en los que las tasas de producción de sólidos son altas.

El documento GB 2 525 509 describe un aparato de filtro de arena de ciclón y un método para la conversión del mismo de un filtro de arena a un filtro de ciclón que comprende los pasos de quitar una tapa de extremo del recipiente de filtro de arena, quitar el elemento de filtro, reemplazar la tapa con una carcasa adicional que comprende un ciclón unidad y conectando la carcasa al recipiente.

Anónimo: "Dual Pot Sand Filter" de octubre de 2016 (http://eprocess-tech.com/wp-content/uploads/2016/10/Dual-Pot-Sand-Filter.pdf - EPO ref: XP55588156) describe dos recipientes de alta presión, cada uno instalado en un solo patín, que están diseñados para operar en un modo de servicio/espera y cada uno está equipado con una pantalla cilíndrica que atrapa sólidos en una tecnología de tipo filtrado. El flujo de producción multifase ingresa a través de una boquilla cerca de la parte superior del recipiente hacia la región central interior de la pantalla del filtro cilindrico. Las fases líquida y gaseosa fluyen a través de la pared de la pantalla para ingresar al área anular del recipiente y salir a través de una boquilla cerca de la base del recipiente. Los sólidos separados se acumulan dentro del cilindro del filtro con el tiempo, lo que hace que aumente la caída de presión. Una vez que la presión diferencial en el recipiente alcanza un umbral, el segundo recipiente se pone en línea mientras que el primer recipiente se aísla, se despresuriza y se enjuaga a un punto de eliminación con agua de enjuague.

La presente invención pretende superar o al menos mejorar uno o más de los problemas expuestos anteriormente. Resumen de la invención

La presente invención se refiere a un recipiente de MPD modificado que permite el acoplamiento de recipientes de MPD secundarios idénticos, que pueden albergar un elemento de filtro de arena o un elemento ciclónico de arena, al recipiente primario sin necesidad de modificar el recipiente o la tubería, por lo que, una pluralidad de estos recipientes de MPD se pueden acoplar aún más utilizando configuraciones idénticas de entrada y salida. Esta configuración de recipientes de MPD permite medios mejorados para eliminar los sólidos producidos de una corriente de fluido de hidrocarburo y permite un sistema mucho más flexible en su conjunto.

De acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato para un sistema de desarenado como se establece en la reivindicación 1 anexa. El sistema MPD es típicamente, pero no limitado a, un filtro de arena y/o un filtro de ciclón de arena.

La presente invención se ha modificado con respecto a un recipiente de MPD convencional para permitir una configuración de entrada/salida estandarizada que se puede acoplar con recipientes de MPD adicionales y un colector de válvula central sin ninguna modificación integral de la tubería del recipiente de MPD. Además, la presente invención no requiere la modificación 'en el patín' o 'fuera del patín' para permitir el montaje y acoplamiento de un elemento de filtro de arena o un elemento de filtro ciclónico dentro de su carcasa de recipiente.

Un recipiente desarenador de ciclón de arena convencional comprende una salida próxima a su parte de cubierta superior, comprendiendo la parte de cubierta superior una brida atornillada. En la presente disposición, la misma salida se ha reubicado al lado del recipiente de MPD dejando una cubierta superior de libre acceso que puede ser, por ejemplo, una brida ciega empernada o una cubierta superior roscada ACME; esta modificación permite que un ciclón de arena o un elemento de filtro de arena montado dentro del recipiente del MPD se intercambie de manera simple y rápida sin necesidad de desmantelar ninguna tubería, lo cual es una proeza inalcanzable con un recipiente desarenador de ciclón de arena convencional. Como la presente invención se puede acoplar con cualquier tipo de elemento desarenador sin necesidad de modificaciones en las tuberías, con esta modificación de salida, el recipiente de MPD permite cambios simples y rápidos para ambos tipos de componentes internos sin necesidad de modificaciones en las tuberías. Se observará que el equipo de la técnica anterior no puede acomodar ni un ciclón interno ni un filtro interno sin modificar o desmantelar algunas tuberías. Aunque en la técnica anterior hay filtros en los que el interior del filtro puede cambiarse sin modificar las tuberías (es decir, tapa superior libre), tampoco pueden adaptarse a un componente interno ciclónico sin modificar las tuberías.

Para acomodar esta reubicación estructural de la salida del proceso desde la parte superior hacia el lado del recipiente de MPD, la presente invención comprende además una interfaz de sello interno rediseñada, en particular, para permitir esta conexión de salida reubicada. En los recipientes de desarenado de ciclón de arena convencionales, se requieren dos sellos de presión de cuerpo para que el elemento de ciclón de arena aísle la entrada, la salida de sólidos y la salida de desarenado entre sí. El sello que normalmente aísla la entrada de la salida desarenada está alojado en el conjunto de brida superior axial del recipiente. En la presente disposición, este sello se reubica preferiblemente más abajo en el recipiente hasta el cuerpo del ciclón interno, justo encima del puerto de entrada. Esto crea una cámara o zona por encima de este sello, pero aún dentro del cuerpo del recipiente de MPD, que aloja la corriente de salida desarenada y en la que se ubica el puerto de salida lateral del recipiente para esta corriente de salida desarenada. A partir de un elemento de ciclón de arena montado dentro de un recipiente de ciclón de arena convencional, la disposición actual se rediseña de modo que cuando el recipiente de MPD se acopla con un elemento de ciclón de arena, en lugar de enrutar el flujo de salida desarenado directamente a la tubería de salida, lo descarga en la región de salida desarenada dentro del recipiente que le permite salir del recipiente a través del puerto lateral.

La modificación anterior permite que la presente disposición se adapte completamente a un filtro de arena o un elemento de ciclón de arena sin necesidad de modificar el recipiente o la tubería al estandarizar el diseño de la interfaz del sello interno dentro del recipiente del MPD para garantizar la uniformidad entre el elemento del filtro de arena y el sello del ciclón de arena. El reposicionamiento del sello superior interno dentro del recipiente desarenador ciclónico, que aísla por presión la entrada del flujo de salida desarenado de una zona dentro de la salida con brida axial a una ubicación justo arriba del puerto de entrada, permite que los dos sellos internos estén en una orientación que es más parecida a la orientación del sello interno requerida para que un elemento de filtro de arena se monte y se acople con éxito dentro de un recipiente de filtro de arena. Esto permite que los sellos internos tanto para el elemento del filtro de arena como para los elementos del ciclón de arena sean idénticos, lo que garantiza que el recipiente del MPD se pueda acoplar a los elementos del filtro de arena o del ciclón de arena sin necesidad de modificar las tuberías, lo que le da al recipiente del MPD un diseño de múltiples usos.

La presente disposición puede comprender además tuberías de recipiente que se han configurado para permitir que el recipiente de MPD sea "unilateral", es decir, no comprende dependencias de orientación derecha o izquierda y, por lo tanto, puede sustituirse para su uso en ambas orientaciones operativas. Esto permite un almacenamiento de inventario más simple y eficiente de la presente disposición sobre los recipientes SMS convencionales.

En algunas realizaciones, dos recipientes de MPD se acoplan entre sí utilizando un colector de válvula central que está conectado entre los dos recipientes de MPD; este colector de válvula central ha sido configurado para proporcionar las conexiones de entrada y salida estandarizadas, el control de enrutamiento de flujo y las funciones de aislamiento asociadas con la configuración de desarenado de operación en serie o en paralelo, de servicio/espera. Esta configuración de filtración se puede fabricar como un diseño de patín único completamente integrado donde la configuración puede comprender, entre otros, dos recipientes de MPD que se pueden configurar como dos filtros de arena, dos filtros ciclónicos o una combinación de las dos diferentes técnicas de separación. En algunas realizaciones, la configuración del sistema MPD se puede fabricar como un diseño de patines múltiples en el que cada recipiente de MPD y el colector de válvula central están montados dentro de sus propias estructuras de patines dedicadas. Esta realización puede permitir que la presente invención se utilice para aplicaciones en alta mar donde se debe considerar el peso de cada unidad y asegurarse de que cumpla con el límite de peso máximo permitido por las grúas, mediante el cual se levantarán estas unidades.

En realizaciones adicionales, se pueden agregar recipientes de MPD adicionales a la configuración de MPD descrita anteriormente. Aquí, un solo recipiente de MPD se puede 'conectar en cadena' a uno o ambos lados de la configuración del sistema de MPD acoplando cada recipiente de MPD adicional a cada uno de los recipientes de MPD que ya se conectan al colector de válvula central usando enlaces de tubería 'rápidos'; esto se puede lograr sin la necesidad de válvulas adicionales como resultado de la configuración de tubería uniforme integral que incorpora cada recipiente de MPD.

Los recipientes de MPD 'conectados en cadena' adicionales acoplados a la configuración del sistema MPD permiten aumentar los flujos de producción, al tiempo que aumentan la capacidad de retención de sólidos durante la operación, lo que reduce la frecuencia requerida de purga del acumulador de sólidos de sólidos separados, sin la necesidad de introducir una configuración adicional completa del sistema MPD y multiplicándolo en paralelo al sistema original. El acoplamiento de una configuración adicional completa del sistema MPD al sistema original sigue siendo complejo, consume mucho tiempo y demanda espacio de trabajo y almacenamiento y recursos del operador. Otras realizaciones de la presente invención pueden utilizar una entrada tangencial, que normalmente está acoplada con un elemento de ciclón de arena, para mejorar el rendimiento del filtro de arena. Aquí, el filtro de arena interno comprende un cilindro exterior concéntrico, denominado "Tubo de remolino", que encierra la pantalla de filtro central concéntrico interior de menor diámetro; la cavidad anular entre las partes cilíndricas concéntricas exterior e interior del filtro de arena se denomina 'zona de remolino'.

El flujo de producción ingresa al recipiente de MPD, a través de la entrada tangencial, al filtro de arena y se dirige a la Zona de Remolino; la naturaleza concéntrica del cilindro exterior del filtro de arena hace que el flujo de producción comience a 'girar' alrededor de la pantalla del filtro central interior. Las partículas sólidas más grandes son forzadas radialmente hacia la pared del tubo de remolino por las fuerzas centrípetas creadas por el flujo de remolino inducido. Las partículas sólidas grandes separadas salen del tubo de remolino a través del plano inferior del tubo de remolino y se asientan en el acumulador de sólidos integrado del recipiente de MPD. Por lo tanto, el tubo de remolino proporciona un proceso de "pretratamiento" a granel para todo el proceso de filtración que reduce significativamente la acumulación de sólidos en la superficie exterior de la pantalla del filtro central interno, lo que aumenta la capacidad de manejo de sólidos del filtro de arena mientras reduciendo la frecuencia de purga requerida del filtro. Este pretratamiento ocurre en un solo paso, dentro de la estructura del filtro de arena, que difiere de los métodos de pretratamiento convencionales que típicamente ocurren en dos etapas separadas y distintas.

Por lo tanto, la presente invención puede proporcionar un aparato que es modular, estandarizado, configurable, fácil de usar, económico, altamente eficiente y con capacidades ampliadas sobre los recipientes y sistemas de filtración de arena y filtración ciclónica más convencionales.

Breve descripción de las figuras

Ahora se describirán realizaciones de la invención, a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos en los que:

La Figura 1 es una vista en sección longitudinal esquemática que muestra un diseño de patines múltiples que comprende dos recipientes de MPD y un colector de válvulas central, todos en patines secundarios separados; La Figura 2 es una vista en sección longitudinal esquemática que muestra la vista trasera de un diseño de patines múltiples que comprende dos recipientes de MPD y un colector de válvulas central, todo en patines secundarios separados;

La Figura 3 es una vista en sección longitudinal esquemática que muestra un recipiente de MPD y un colector de válvula central con las conexiones entre patines desconectadas;

La Figura 4 es una vista esquemática en sección longitudinal que muestra la primera etapa de la inversión de las conexiones de filtración;

La Figura 5 es una vista esquemática en sección longitudinal que muestra la segunda etapa de la inversión de las conexiones de filtración;

La Figura 6 es una vista esquemática en sección longitudinal que muestra la etapa final de la inversión de las conexiones de filtración;

La Figura 7 es una vista en planta y en sección longitudinal esquemática que muestra un primer movimiento del recipiente de MPD hacia el lado opuesto del colector de válvula central;

La Figura 8 es una vista en planta y en sección longitudinal esquemática que muestra un segundo movimiento del recipiente de MPD hacia el lado opuesto del colector de válvula central;

La Figura 9 es una vista en sección longitudinal esquemática que muestra un recipiente de MPD de conexión invertida y un colector de válvula central con conexiones entre patines en su lugar;

La Figura 10 es una vista en sección longitudinal esquemática que muestra un diseño de patines múltiples con un recipiente de MPD adicional 'conectado en cadena' al sistema usando conexiones entre patines;

La Figura 11 es una vista en sección longitudinal esquemática que muestra un diseño de patín único con un recipiente de MPD adicional 'conectado en cadena' al sistema utilizando conexiones entre patines;

La Figura 12 es una vista lateral en sección transversal del elemento de filtro de arena que muestra la zona de remolino; y

La Figura 13 es una vista en planta del elemento de filtro de arena que muestra la zona de remolino.

Descripción detallada

Con referencia a las Figuras 1 y 2, un diseño de sistema de patines múltiples 1 para desarenar una corriente de fluido de hidrocarburo lleva dos recipientes de MPD 3 que están acoplados entre sí a través de un colector de válvula central 4.

Aquí, los patines 2 se utilizan para albergar cada elemento del sistema de patines múltiples 1, siendo los elementos, entre otros, un recipiente de MPD 3 o un colector de válvula central 4. El patín 2 proporciona un armazón y un alojamiento estructuralmente estables para los elementos montados en su interior. El patín 2 no sólo permite una manipulación más fácil de los elementos, por ejemplo, mediante una grúa, sino que también permite un transporte y almacenamiento más simple, más eficiente y menos lento de estos elementos.

Cada colector de válvula central 4 se puede acoplar directamente a dos recipientes de MPD 2 a través de conexiones entre patines 5 hechas entre cada recipiente 3 y el colector 4. Las conexiones entre patines 5 se realizan entre cada recipiente de MPD 3 y el colector de válvula central 4 de forma independiente, para conectar las tuberías necesarias y complementarias entre sí y cada par de tuberías complementarias, desde el recipiente de MPD 3 y el colector de válvula central 3, convergen en la interfaz del patín 10 donde se conectan posteriormente a través de las conexiones entre patines 5.

Las conexiones entre patines 5 acoplan con éxito cada recipiente de MPD 3 al colector de válvula central 4, lo que permite que el sistema de patines múltiples 1 funcione como un sistema MPD de servicio/reserva en el que el recipiente de MPD 3a se implementaría como el servicio o recipiente de reserva y el otro recipiente de MPD 3b se implementaría como el recipiente de reserva o de servicio opuesto, con el colector de válvula central 4 controlando el enrutamiento del flujo y las funciones de aislamiento asociadas con la configuración de desarenado de servicio/espera. El experto en la materia comprenderá que son posibles otras configuraciones operativas, como una configuración en paralelo de 2 x 50 % o con un enlace adicional, ambos recipientes operativos en serie.

Con referencia a la Figura 3, las conexiones entre patines 5 entre ambos recipientes de MPD 3 y el colector de válvula central 4 se han eliminado y uno de los recipientes de MPD 3b se ha eliminado de la vista. El recipiente de MPD 3 ahora está desacoplado del colector de válvula central 4 y muestra cómo cada elemento se almacena por separado y/o se apilan juntos/uno sobre otro antes de juntarse como un sistema completo de patines múltiples 1 en el sitio.

Ventajosamente, el recipiente de MPD 3 tiene, pero no se limita a, una parte superior de tapa roscada modificada 9 que permite un acceso rápido y fácil al filtro de arena o ciclónico interno montado dentro del recipiente 3 sin necesidad de desmontar ninguna tubería interna en la que, la modificación implica reemplazar una brida atornillada convencional menos flexible con la parte superior de la cubierta 9. Esta modificación beneficiosa es posible debido a la modificación adicional de reubicar la salida 7b del proceso del recipiente desde la parte superior del recipiente de MPD 3, que pasaba a través de la porción de cubierta superior 9, al lado del recipiente de MPD 3; se muestra en la Figura 3. (En algunos casos, también se usa una brida ciega atornillada estándar, ya que las tapas roscadas no están permitidas en algunas regiones, por ejemplo, Arabia Saudita. Un punto clave es el movimiento de la tubería de salida desde la parte superior del recipiente hacia el lado para descargar la cubierta de acceso que podría ser una tapa roscada o una brida atornillada).

Los recipientes de MPD convencionales requieren modificaciones de tuberías integrales para reemplazar un elemento de filtro de arena, montado y acoplado dentro de él, con un elemento de ciclón de arena y viceversa; no se necesitan más modificaciones integrales de tuberías del recipiente de MPD para reemplazar un tipo de técnica de separación de sólidos, montada y acoplada dentro del recipiente de MPD 3, con otro tipo de técnica de separación de sólidos.

Con referencia a la Figura 3, el recipiente de MPD 3 comprende además cuatro conectores de recipiente 6 que se pueden conectar a las diferentes conexiones de entrada/salida del recipiente 7. Cada conector de recipiente 6 está montado integralmente en el recipiente de MPD 3 y comprende dos aberturas externas, para la conexión de las conexiones de entrada/salida del recipiente 7, lo que permite el flujo bidireccional al recipiente de MPD 3.

El conector de entrada del proceso 6a y el conector de salida del proceso 6b están montados a ambos lados del recipiente del MPD 3, cerca de la parte de la cubierta superior 9, de modo que las conexiones posteriores realizadas a las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 puedan salir de la carcasa del patín 2 sin obstrucciones y alineadas con las correspondientes conexiones de entrada/salida del colector de válvulas central 8. El conector de entrada de agua de lavado 6c y el conector de salida de lechada 6d están montados en el recipiente de MPD 3 de manera similar, cerca del extremo inferior del recipiente de MPD 3. De esta manera, el flujo de producción puede ingresar al recipiente de MPD 3 desde el lado del recipiente, entrada de proceso del recipiente 7a, a través de la entrada tangencial para acceder al elemento de separación montado dentro del recipiente 3, que se requiere para el proceso de desarenado.

La entrada de proceso del recipiente 7a está conectada al conector de entrada de proceso 6a, la salida de proceso del recipiente 7b al conector de salida de proceso 6b, la entrada de agua de lavado del recipiente 7c al conector de entrada de agua de lavado 6c y la salida de lechada del recipiente 7d al conector de salida de lechada 6d. Cada una de las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 ocupa una de las dos aberturas provistas por los conectores del recipiente 6, y la abertura restante está sellada por medio de una brida ciega 13. De esta manera, cuando el recipiente de MPD 3 está acoplado al colector de válvula central 4, a través de las conexiones entre patines 5, el flujo del proceso que viaja hacia y desde el recipiente de MPD 3 no podrá salir de la brida ciega 13. El orden en el que las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 se conectan a los conectores del recipiente 6 no importa para el funcionamiento subsiguiente exitoso del sistema de patines múltiples 1.

Con referencia a la Figura 4, las conexiones 7 de entrada/salida del vaso conectado se pueden desconectar y volver a conectar fácilmente a la abertura opuesta de los conectores del vaso 6, lo que invierte la orientación del vaso MPD 3 conectado anteriormente. La entrada de proceso del recipiente 7a se retira del conector de entrada de proceso 6a, se invierte y se vuelve a conectar a la abertura opuesta en el conector 6a; la abertura sellada debe abrirse primero, retirando la brida ciega 13, antes de que la entrada de proceso del recipiente 7a pueda unirse a ella. Aquí, la brida ciega 13 ahora se usa para sellar la abertura previamente ocupada del conector de entrada de proceso 6a. Como el recipiente de MPD 3 incluye un puerto de entrada tangencial 18, al invertir la orientación de las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 de derecha a izquierda, el conector de entrada del proceso 7a debe reemplazarse por una variante más corta para adaptarse a la naturaleza tangencial del puerto de entrada 18 del recipiente de MPD 3. Ventajosamente, modificar la configuración de entrada/salida de la tubería requerida a la configuración simétrica de cuatro tuberías de montaje lateral como se describe anteriormente permite una implementación rápida y simple de las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 a un recipiente de MPD 3 sin la necesidad de más 'modificaciones de las tuberías en el patín' en donde las modificaciones de tuberías 'en el patín' se realizan típicamente en sistemas de desarenado convencionales 'en el patín' para modificar un recipiente de MPD para permitir el reemplazo y el acoplamiento de un tipo diferente de elemento de separación. Por lo tanto, las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 pueden acoplarse a las unidades de filtro de arena y ciclón de arena sin modificación.

La Figura 5 muestra el proceso de reconexión secuencial llevado a cabo para cada una de las tres conexiones de entrada/salida del recipiente restantes 7: la salida del proceso del recipiente 7b, la entrada de agua de descarga del recipiente 7c y la salida de lechadas del recipiente 7d. La Figura 6 muestra la inversión de la orientación del recipiente de MPD 3 al volver a conectar las conexiones de entrada/salida del recipiente 7. De esta forma, el recipiente de MPD 3 puede considerarse de un solo lado, lo que permite almacenarlo, manipularlo y funcionar independientemente de cualquier dependencia de orientación que puedan experimentar los recipientes de MPD convencionales.

Las Figuras 7 y 8 muestran cómo el recipiente de MPD 3 ahora se puede reubicar y volver a conectar al otro lado del colector de válvulas central 4. Con referencia a la Figura 9, el recipiente de MPD 3 ahora está conectado al colector central 4 a través de la entrada/salida del recipiente 7, la entrada/salida del colector 8 y las conexiones entre patines 5. Aquí, la entrada de proceso del recipiente 7a está conectada a la salida de proceso del colector 8a, la salida de proceso del recipiente 7b a la entrada de proceso del colector 8b, la entrada de agua de lavado del recipiente 7c a la salida de agua de lavado del colector 8c y la salida de lechada del recipiente 7d a la entrada de lechada del colector 8d.

Debido a las limitaciones intrínsecas de capacidad máxima tanto del filtro de arena como de las unidades de filtro ciclónico, a menudo existe el deseo de aumentar la capacidad, o el "rendimiento", del flujo de producción que un sistema de desarenado puede procesar.

La Figura 10 muestra una vista esquemática en sección longitudinal de acuerdo con otra realización de la invención. El sistema de patines múltiples 1 ahora comprende un recipientes de MPD 11 conectado en cadena adicional que se puede conectar a uno o ambos lados del sistema de patines múltiples 1 a través de los recipientes de MPD 3; esto se logra, con el recipiente de MPD 11 conectado en cadena ya configurado con todas sus conexiones de entrada/salida del recipiente 7' en su lugar, quitando primero las bridas ciegas 13 de los conectores del recipiente 6 y conectando un conjunto adicional de conexiones de entrada/salida del recipiente 7 a la abertura restante, ahora vacante, de los conectores del recipiente 6.

Las conexiones de entrada/salida del recipiente 7 y las conexiones de entrada/salida del recipiente en cadena en serie 7' están conectadas entre sí a través de un conjunto adicional de conexiones entre patines 5. De esta manera, ahora se ha acoplado con éxito un recipiente de MPD 11 conectado en cadena adicional al sistema de patines múltiples 1 sin la necesidad de un conjunto adicional de válvulas. Este proceso se puede repetir en el otro lado del sistema de patines múltiples 1 para finalmente permitir dos recipientes adicionales conectados en cadena 11 que están acoplados al sistema de patines múltiples 1. Además, los recipientes de MPD se pueden continuar conectando en cadena en el recipiente de MPD acoplado más externamente hasta que se alcancen los límites de velocidad de flujo de la tubería del múltiple de válvula central.

Ventajosamente, el efecto de conectar en cadena recipientes de MPD adicionales al sistema de patines múltiples 1 de esta manera permite que el sistema 1 maneje mayores rendimientos del flujo de producción mientras aumenta la capacidad de retención de sólidos durante la operación, lo que reduce la frecuencia requerida de purga del acumulador de sólidos de sólidos separados, como se describió anteriormente. Para que los sistemas de desarenado convencionales logren un resultado similar, se necesitarían múltiples sistemas de patines adicionales en paralelo al sistema original, lo que requeriría la implementación de modificaciones de tuberías 'fuera del patín' extensas, difíciles y que requieren mucho tiempo entre los diversos sistemas donde, las tuberías 'fuera del patín' abarcan las tuberías y las conexiones necesarias para acoplar sistemas adicionales al sistema original.

La Figura 11 muestra una vista esquemática en sección longitudinal de acuerdo con otra realización de la invención. Aquí, el recipiente de MPD 11 conectado en cadena ahora está acoplado a un diseño de sistema de patín único 12 donde, el sistema de patín único 12 difiere del sistema de patines múltiples 1 en que las partes integrales del sistema, dos recipientes de MPD 3 y colector de válvula central 4, ahora están contenidos dentro de una estructura de patín único 2b.

El sistema de patín único 12 ofrece un peso total más ligero que requiere menos espacio para almacenar, menos tiempo y recursos para instalar y operar que el sistema de patines múltiples 1 cuando este último sistema 1 está completamente conectado entre sí. Por otro lado, el sistema de patines múltiples 1 permite una mayor flexibilidad en el almacenamiento y manejo de cada elemento patín individual del sistema; el sistema de patines múltiples también ofrece una alternativa a las aplicaciones que tienen limitaciones en la capacidad de carga de las grúas utilizadas para manipular estos sistemas en su lugar para su uso posterior.

Con referencia a las Figuras 12 y 13, un elemento de filtro de arena 14 está montado dentro y acoplado al recipiente de MPD 3, el elemento de filtro de arena 14 ahora utiliza una entrada tangencial 18, conectada al conector de entrada de proceso 7a y que normalmente se acopla con convencional elementos de ciclón de arena, para mejorar el rendimiento del elemento de filtro de arena 14. Aquí, el elemento de filtro de arena 14 comprende un cilindro exterior concéntrico, denominado tubo de remolino 16, que encierra la pantalla de filtro central concéntrico interior 15 de diámetro más pequeño. La cavidad anular entre el tubo de remolino 16 y las partes de la pantalla de filtro 15 del elemento de filtro de arena 14 se denomina zona de remolino 17.

El flujo de producción ingresa al recipiente de MPD 3, a través del conector de entrada del proceso 7a y luego la entrada tangencial 18, al filtro de arena interno 14 que luego se dirige a la zona de remolino 17. La naturaleza concéntrica del tubo de torbellino 16 del elemento de filtro de arena 14 hace que el flujo de producción comience a 'remolinar' alrededor de la pantalla de filtro interior 15; esto hace que las partículas sólidas más grandes sean forzadas radialmente hacia la superficie interna del tubo de remolino 16 por las fuerzas centrípetas, por lo que las fuerzas centrípetas son creadas por el flujo de remolino inducido dentro de la zona de remolino 17.

Las partículas sólidas grandes separadas salen del tubo de remolino 16 a través del plano inferior del tubo de remolino 16 y se depositan en el acumulador de sólidos integrado del recipiente de MPD 3. Por lo tanto, el tubo de turbulencia 16 permite un proceso de 'pretratamiento' para todo el proceso de filtración que reduce significativamente la acumulación de sólidos en la superficie exterior de la pantalla del filtro 15. Este efecto ahora aumenta la capacidad de manejo de sólidos del elemento de filtro de arena 14, en comparación con los diseños de filtros de arena de entrada no tangenciales convencionales, al tiempo que reduce la frecuencia de purga requerida del elemento de filtro de arena 14.

El proceso de pretratamiento proporcionado por la presente invención ocurre en un solo paso, dentro de la estructura del elemento de filtro de arena 14, que difiere de los métodos de pretratamiento convencionales que típicamente ocurren en dos etapas separadas y distintas.

Claims (17)

REIVINDICACIONES

1. Aparato para un sistema de desarenado, el aparato que comprende:-un recipiente de desarenado multifase (MPD) (3),

un colector de válvulas (4) acoplado en comunicación de fluidos a dicho recipiente de MPD (3) mediante una pluralidad de conexiones desmontables de entrada/salida (7a, 7b, 7c, 7d); y

caracterizado porque las conexiones desmontables están dispuestas para volver a unirse al lado opuesto del recipiente (3) para permitir un diseño de recipiente de MPD de un solo lado que se puede acoplar al colector de válvulas (4) en cualquiera de sus lados, sin necesidad de modificaciones de tuberías integrales, y en donde las conexiones desmontables de entrada/salida (7a, 7b, 7c, 7d) están montadas integralmente en los lados opuestos del recipiente de MPD de manera que todas las conexiones de entrada/salida tienen una orientación simétrica, lo que permite que el recipiente se acople con conexiones en un segundo lado opuesto al primer lado.

2. Aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el recipiente de MPD (3) tiene una salida de proceso (6b) que sale del lado del recipiente de MPD.

3. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en donde el recipiente de MPD (3) tiene una parte de cubierta superior (9) sin tuberías, que permite un acceso rápido y fácil a un ciclón de arena o un elemento de filtro de arena montado dentro del recipiente de MPD (3).

4. Aparato de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, en donde el recipiente de MPD (3) tiene conexiones de sellado internas para adaptarse a la ubicación de salida del proceso.

5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4, en donde las conexiones de sellado interno permiten acoplar elementos comunes del recipiente de MPD (3) con filtro de arena o ciclón de arena.

6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en donde las conexiones desmontables de entrada/salida comprenden una entrada de proceso (7a), una salida de proceso (7b), una entrada de agua de lavado (7c) y una salida de lechada (7d).

7. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un colector de válvulas (4) y dos de los recipientes (3a, 3b) montados juntos en un solo patín (2b), con el colector de válvulas (4) entre los recipientes (3a, 3b) en una ubicación generalmente central, lo que permite un desarenado en servicio/espera, una operación en paralelo o en serie.

8. Aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde un recipiente de MPD adicional (11) está dispuesto para acoplarse al primer recipiente de MPD (3) sin necesidad de un conjunto adicional de válvulas.

9. El aparato de la reivindicación 1, en donde dicho recipiente de MPD está en un patín (2), dispuesto para acoplarse en comunicación de fluidos a otro recipiente de MPD idéntico (3) o a un colector de válvulas (4), sin necesidad de ningún recipiente o de modificaciones de las tuberías en el patín.

10. El aparato de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el recipiente (3) está dispuesto para albergar un elemento de filtro de arena o un elemento de ciclón de arena.

11. El aparato de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en donde el recipiente (3) comprende pares de entradas y salidas (7a, 7b, 7c, 7d) para cada acoplamiento de fluido respectivo, estando cada par ubicado en lados opuestos del recipiente en la misma altura vertical.

12. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en donde las entradas y salidas (7a, 7b, 7c, 7d) en cada par respectivo están desplazadas del eje de simetría vertical del recipiente en una dirección hacia adelante o hacia atrás, en la misma cantidad, cuya cantidad puede incluir cero.

13. El aparato de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde uno de cada par puede sellarse con una brida ciega (13).

14. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el recipiente (3) está acoplado en comunicación de fluidos al colector de válvulas (4).

15. El aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde una pluralidad de recipientes de MPD (3) están acoplados entre sí en comunicación de fluidos en una configuración de conexión en cadena.

16. Un método para volver a unir las conexiones desmontables de entrada/salida (7a, 7b, 7c, 7d) del aparato de cualquier reivindicación anterior, al lado opuesto del recipiente del MPD (3) y así permitir la orientación horizontal del recipiente de MPD a invertir que comprende los pasos de:

a) separar una conexión de entrada de proceso (7a) de un conector de entrada de proceso (6a);

b) retirar una brida ciega (13) de una abertura sellada del conector de entrada del proceso (6a);

c) sellar la abertura previamente conectada del conector de entrada del proceso (6a) con la brida ciega (13); d) conectar una conexión de entrada de proceso más corta (7a);

e) repetir los pasos, a - d para una conexión de salida de proceso (7b) con un conector de salida de proceso correspondiente (6b) pero en el paso d, reconectar la misma conexión de proceso en la abertura vacante; f) repetir los pasos, a - d para una entrada de agua de descarga (6c) con un conector de entrada de agua de descarga correspondiente (7c) pero en el paso d, reconectar la misma conexión de agua de descarga (7c) en la abertura vacante; y

g) repetir los pasos, a - d para una salida de lechada 6d) con un conector de salida de lechada correspondiente (7d) pero en el paso d, reconectar el mismo conector de lechada (7d) en la abertura vacante.

17. Un método para unir dos de los recipientes de MPD de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que comprende los pasos de:

a) de un primer recipiente de MPD (3), retirar una brida ciega (13) de una abertura sellada de un conector de entrada de proceso (6a);

b) acoplar una conexión de entrada de proceso (7a) al conector de entrada de proceso (6a) del primer recipiente de MPD (3);

c) repetir los pasos, a - b para una conexión de salida de proceso (6b) con un conector de salida de proceso correspondiente (7b);

d) repetir los pasos, a - b para una conexión de entrada de agua de descarga (6c) con un conector de entrada de agua de descarga correspondiente (7c);

e) repetir los pasos, a - b para una conexión de salida de lechada (6d) con un conector de salida de lechada correspondiente (7d);

f) alinear un segundo recipiente de MPD (11), que tiene sus conexiones desmontables de entrada/salida (7a, 7b) y bridas ciegas (13) ya conectadas, al primer recipiente de MPD (3) de manera que ambos conjuntos de entrada/salida conectados las conexiones convergen en las interfaces de patín entre los dos recipientes de MPD; y

g) conectar ambos conjuntos de conexiones de entrada/salida con conexiones entre patines (5).