WO2012149620A1 - Connected, integrated underwater equipment with depressurisation systems - Google Patents
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Definitions
- the present invention belongs to the field of subsea systems and equipment, where a depressurization system is connected and integrated with subsea equipment for the purpose of preventing or removing hydrates; both in the equipment itself and in the subsea lines connected to them.
- Offshore oil production requires drilling of production and injection wells; and installation of equipment such as: Christmas tree, production manifolds (known as manifolds), liquid and gas separators, lifting systems, production lines between the wellhead and the production unit (UP).
- the UP can be located on a boat, on a fixed platform or on land.
- ANM Wet Christmas Tree
- the first combat when possible, is performed by depressurizing the annular line and opening the cross over valve, existing at ANM, to communicate the annular lines and production; and consequent depressurization of the production line.
- a second possibility of combat is the depressurization of the production line from the end that is connected to the production unit.
- One of the techniques used is to lower a flexible tube, also known as coil tubing, into the nitrogen injection riser.
- Sometimes such a Production Unit does not have the resources or space to mount a flexible pipe unit and efficiently combat hydrate, or such a procedure is not sufficient; as the Production Unit is usually anchored in a water slide smaller than most wells, and there is still a hydrostatic column between the riser foot and the MNAs of each well.
- Another possibility is to fight the hydrate from the end of the production line, which is directly connected to the producing well ANM, through a maritime completion probe. Due to the complexity of the operations, such work can last for days, greatly costing you. Although depressurization at both ends is desirable, it is common for operational limitations to perform depressurization at one end only.
- the currently used hydrate prevention techniques are: chemical injection to inhibit and use of thick thermal insulation in the production lines. Despite the merits, such techniques do not completely eliminate the occurrence of hydrates that are still responsible for considerable production losses.
- an embodiment is proposed that allows depressurization at the end of the production line, which is connected to the Production Unit; through a depressurizer system connected to the riser's foot or alternatively by the descending into the riser a pump and inflatable packer by means of a cable known as a wireline.
- a low-cost pump-based depressurization system for example: a jet pump with no moving parts and high reliability, where all its drive is transferred to the surface of the production unit, facilitating its operation and maintenance.
- the removed fluid can be reinjected into the well or an existing line or returned to the UP by a small diameter auxiliary line that can be integrated into the same structure as the electro hydraulic umbilical or annular line. This makes it possible to take advantage of the production systems infrastructure, without increasing the construction and installation costs.
- the proposed depressurization system facilitates the prevention or removal of hydrates without the use of probes or vessels, while minimizing the use of chemical inhibitors. Due to the simplicity of the system and the low cost it is possible to distribute and connect a set of depressurization systems; equipment, lines and risers of subsea production systems; allowing hydrate prevention and removal to be performed for more than one point simultaneously and remotely from UP.
- the present invention provides a hydrate prevention and removal depressurization system applicable to individual subsea wells or group of wells, producers or injectors, in offshore oil fields.
- each wet Christmas tree has: a production connection module, an annular connection module and an electro hydraulic umbilical anchoring module.
- a production connection module usually an annular connection module and an electro hydraulic umbilical anchoring module.
- the number of umbilical hydraulic lines is reduced, making it easier to integrate the annular line with the umbilical in a single structure.
- at least one extra small auxiliary line for example: 1 1 ⁇ 2 "; to function as a withdrawal fluid flow line or motive fluid line to drive a jet pump; or add a cable power to drive a multiphase electric pump for depressurization.
- Such a pump can be integrated with a variety of subsea equipment, including: an ANM cover, an underwater connection module, a UTU umbilical termination unit, a manifold, a riser to enable depressurization as a preventive or corrective measure of hydrate removal.
- the depressurization system can also be mounted to a cable and boat recoverable module to facilitate possible pump maintenance.
- the pump installed in the ANM hood selects which section will be suctioned and depressurized, for example: production column, production line or ring line. Also according to the position of pump discharge valves, the pumped fluid may be directed to different points, for example: production line, ring line, production column or return auxiliary line.
- the depressurizer can be embodied by various types of pumps, electrically or hydraulically driven; for example: a jet pump.
- a jet pump Several substances may be used as the driving fluid with the addition of hydrate inhibiting substances.
- At least one depressurizer is mounted integrated with the ANM hood or connection module or UTU, remaining resident during production, and remotely operated from the UP.
- a depressurizer system is mounted at the foot of a riser, allowing remote depressurization from the UP side.
- riser foot depressurizers with sub-marine depressurizers, for example: an ANM cover; to enable two-way depressurization, making operation faster and safer.
- depressurizer integrated with the connection module
- it can be mounted integrated with the annular line connection module.
- the depressurizer can be integrated with the umbilical connection module.
- the present system comprises some embodiments, which will be further detailed in the various Figures accompanying the present application.
- Figure 1A schematically shows an ANM cap connected to a depressurizer system.
- Figure 1B shows schematically a Connection Module with depressurizing system, embodied by electric pump.
- Figure 1C schematically shows the section of an electro-hydraulic umbilical integrated with the annular line and power cable.
- Figure 2A schematically shows an ANM cap with depressurizing system embodied by a hydraulically driven pump.
- Figure 2B schematically shows a connection module with a depressurizing system, embodied by a hydraulically driven pump.
- Figures 2C and 2D show sections of an umbilical integrated with the annular and motive fluid lines.
- Figure 3A schematically shows an ANM cap with depressurizing system, embodied by a hydraulically driven pump with fluid return by an auxiliary line.
- Figure 3B shows schematically an ANM cap with depressurizing system, embodied by electric pump with fluid return by an auxiliary line.
- Figure 4 schematically shows a depressurization system resident in a UTU connected with an ANM.
- Figure 5 schematically shows a depressurization system resident in a UTU connected to the riser foot.
- Figure 6 shows UTU resident depressurization systems, one connected with an ANM and one connected to the riser foot.
- Figures 7A and 7B schematically show a pump descending inside a riser by means of a wireline.
- FIG 8 shows schematically a pump depressurized system driven by a remote operating submarine vehicle known as ROV.
- umbilical control 18 - electro hydraulic umbilical, known as umbilical control
- FIG. 1A schematically shows an ANM cap (1) with a depressurizing system embodied by an electric pump (4) electrically powered by a power cable (3) from the UP.
- Valves (12) and (13) allow you to select a suction point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25).
- Valves (14) and (15) allow to select a discharge point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25).
- the elements, valves, belonging to a conventional ANM are further illustrated: M1, M2, W1, W2, S1, S2, XO, PXO.
- Figure 1B shows schematically a Connection Module (26) with depressurizing system, embodied by electric pump (10) that sucks the portion of the annular line (24) that is upstream of the block valve (29) and returns the fluid. for UP through the annular line section (24) downstream of the block valve (29).
- the flanges (28) are optional elements and are suitable for making the depressurizing system independent of the connection module (26). One of the flanges (28) can be suppressed if the depressurizer system is integrated with the connection module (26) in one piece.
- Figure 1C schematically shows the section of an integrated umbilical (30) combining the ring line (24), the power cable (3) and the control lines in a single structure.
- the ring line (24) would be conventional and the power cable (3) would be integrated with the umbilical (18) in a single structure.
- FIG 2A schematically shows a pump-operated ANM cap (1) with a hydraulically driven pump (5) by a motive fluid line (16) from the UP.
- valves (12) and (13) allow to select a suction point, which may be on: production line (23), ring line (24) or production column (25) and valves ( 14) and (15) allow you to select a discharge point, which can be on: production line (23), void line (24) or production column (25).
- the driving fluid line (16) can be integrated with the electro-hydraulic umbilical (18) or the annular line (24), see Figures 2C and 2D, respectively.
- FIG. 2B schematically shows a connection module (26) with a depressurizing system, embodied by a hydraulically driven pump (5), by the driving fluid line (16).
- the driving fluid line (16) is integrated into the same structure as the electro hydraulic umbilical (18), forming an integrated umbilical (30).
- the driving fluid line (16) is integrated into the same structure as the ring line (24).
- the driving fluid line (16) or power cable (3) used in Figures 1A, 1B, 2B, 2B can be integrated with: the electro hydraulic umbilical (18) into a single structure with the line to annul (24) independent; or even if the annular line (24) has a small diameter, for example: 2 ", it is possible to integrate the driving fluid line (16), the electro hydraulic umbilical (18) and the annular line (24), in a unique structure, called an integrated umbilical (30), facilitating the launch operation and reducing the number of UP risers.
- FIG 3A schematically shows an ANM cover (1) with depressurizing system embodied by an electric pump (4) electrically powered by a power cable (3) from the UP.
- Valves (12) and (13) allow you to select a suction point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25).
- the power cable (3) and auxiliary line (31) used for return of withdrawn fluid are integrated with the electro-hydraulic umbilical (24) into a single structure called integrated umbilical (30), see Figure 3B.
- FIG 3B shows schematically a pump-operated ANM cap (1) with a hydraulically driven pump (5) by a driving fluid line (16) from the UP.
- Valves (12) and (13) allow you to select a suction point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25).
- the driving fluid line (16) and the auxiliary line (31) used for fluid return are integrated with the electro hydraulic umbilical (24) into a single structure called an integrated umbilical (30), see Figure 3D.
- FIG 4 schematically shows a depressurization system residing in a UTU (35) that depressurizes one or more points of an ANM (2) through a suction and depressurization line (36).
- a driving fluid line (16) and an auxiliary line (31) used for fluid return are integrated with an electro hydraulic umbilical (24) into a single structure called an integrated umbilical (30), similar to that shown in Figure 3D.
- Figure 5 schematically shows a depressurization system resident in a UTU (35), similar to that of Fig. 4, but connected to the riser foot (32).
- Figure 6 shows two UTU-resident depressurization systems (2), one connected with an ANM (2) and one connected to the riser foot (32).
- the integration between the riser (27) and the depressurization pump (4) or (5) may be direct or by use of a plet type support base not shown in the Figure.
- the depressurization system may also be integrated into the connection modules similar to those shown in Figures 1 B, 2B and 4.
- FIG 7 schematically shows an electric pump (4) lowered into a riser (27) by means of a cable (34).
- a plug (19) is used to seal the suction and discharge of the electric pump (4).
- the pump sucks the riser portion (27) upstream of the pump itself (4) and discharges it to the riser riser portion (27) downstream of the pump itself (4).
- Figure 8 shows schematically a pump-implemented depressurizing system ANM cover (1) driven by a remotely operated submarine vehicle known as ROV (22).
- the ROV interface (21) transmits power, hydraulic or mechanical, to drive the pump (20).
- the shut-off valves (12), (13), (14), (15) may be operated by ROV without the need of electric or hydraulic supply.
- This embodiment has application to existing fields where it is not desired to release new umbilicals and power cables; however, they rely on ROV and vessel resources.
- the Subsea Flowmeter (FM), shown in the Figures, is an optional element that helps accompany the hydrate dissolution operation.
- shut-off valves shown in all Figures may be ROV-operated and may have either electric or hydraulic actuators to facilitate remote operation without relying on vessels.
- depressurization system Due to the simplicity and low cost of the proposed depressurization system, it is possible to distribute and connect multiple depressurization systems, distributed by the equipment, lines, manifolds and risers of subsea production systems; allowing the prevention and removal of hydrate can be performed for more than one point, simultaneously and remotely, from the PU (1 1). For example, it is possible to install a depressurizer on each ANM, one on each manifold and one on the foot of each riser.
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Abstract
A layer comprising a wet Christmas tree (1) or connection module (26) or a set of underwater flow lines or a riser (27) are connected and integrated with resident depressurisation systems, which make petroleum production viable, significantly reduces production losses arising from blocking by hydrate. In the event of scheduled and non-scheduled production shutdowns, it is possible, as a preventive measure, to depressurise underwater lines and equipment in order to prevent hydrate formation or even to remove hydrates that have already formed. The operation can be performed remotely from a production unit (11) and does not require the use of a vessel or a probe. The invention can be used both in new-field projects and in mature fields.
Description
EQUIPAMENTOS SUBMARINOS CONECTADOS E INTEGRADOS COM SUBMARINE EQUIPMENT CONNECTED AND INTEGRATED WITH
SISTEMAS DE DESPRESSURIZAÇÃO CAMPO DE INVENÇÃO FIELD OF DEPRESSURIZATION FIELD OF INVENTION
A presente invenção pertence ao campo dos sistemas e equipamentos submarinos, onde um sistema de despressurização é conectado e integrado com equipamentos submarinos com o objetivo de prevenir ou remover hidratos; tanto nos próprios equipamentos como nas linhas submarinas conectadas aos mesmos. The present invention belongs to the field of subsea systems and equipment, where a depressurization system is connected and integrated with subsea equipment for the purpose of preventing or removing hydrates; both in the equipment itself and in the subsea lines connected to them.
ESTADO DA TÉCNICA TECHNICAL STATE
A produção de petróleo, no mar, requer a perfuração de poços de produção e injeção; e a instalação de equipamentos, tais como: árvore de Natal, coletores de produção (conhecidos como manifolds), separadores de líquido e gás, sistemas de elevação, linhas de produção entre a cabeça dos poços e a unidade de produção (UP). A UP pode estar localizada sobre uma embarcação, numa plataforma fixa ou em terra. Offshore oil production requires drilling of production and injection wells; and installation of equipment such as: Christmas tree, production manifolds (known as manifolds), liquid and gas separators, lifting systems, production lines between the wellhead and the production unit (UP). The UP can be located on a boat, on a fixed platform or on land.
Para a segurança e controle de poços submarinos, são instalados equipamentos conhecidos por Árvore de Natal Molhada (ANM), onde existe um conjunto de válvulas para bloqueio da coluna de produção, outro conjunto de válvulas para bloqueio do espaço anular do poço; além das interligações com as linhas de produção, anular e umbilical através de módulos de conexão. For safety and control of subsea wells, equipment known as Wet Christmas Tree (ANM) is installed, where there is a set of valves to block the production column, another set of valves to block the annular space of the well; beyond the interconnections with the production lines, annular and umbilical through connection modules.
No escoamento, de poços submarinos em águas profundas, líquidos produzidos têm contato com gases em condições de baixas temperaturas e altas pressões, podendo ocorrer bloqueios por hidratos, tanto internamente na ANM como nas linhas de fluxo, de produção e do anular. In the flow of deepwater underwater wells, produced liquids are in contact with gases under conditions of low temperatures and high pressures, and hydrate blockages may occur, both internally in the ANM and in the flow, production and annular lines.
Para melhorar o fator de recuperação dos reservatórios são empregados diversos processos de recuperação secundária de petróleo, que requerem a injeção de fluidos na forma de gás ou líquido, que podem ser água, gás natural, CO2, etc. Um desses processos é a injeção
alternada de gás e água, conhecido por Water-alternating-gas - WAG, que em águas profundas apresenta grande risco de formação de hidrato. To improve the reservoir recovery factor, several secondary oil recovery processes are employed, which require the injection of fluids in the form of gas or liquid, which may be water, natural gas, CO 2 , etc. One such process is injection alternating gas and water, known as Water-alternating-gas - WAG, which in deep water presents a high risk of hydrate formation.
As variáveis que mais influenciam, a formação e combate ao hidrato, são: pressão e temperatura. Usualmente é mais prático despressurizar as linhas e equipamentos submarinos do que tentar aumentar a temperatura dos mesmos. Diversos métodos de despressurização vêm sendo desenvolvidos e aplicados. The variables that most influence hydrate formation and combat are: pressure and temperature. It is usually more practical to depressurize subsea lines and equipment than to try to increase their temperature. Several methods of depressurization have been developed and applied.
O primeiro combate, quando possível, é realizado pela despressurização da linha de anular e abertura da válvula de cross over, existente na ANM, para comunicação das linhas de anular e produção; e consequente despressurização da linha de produção. The first combat, when possible, is performed by depressurizing the annular line and opening the cross over valve, existing at ANM, to communicate the annular lines and production; and consequent depressurization of the production line.
Uma segunda possibilidade de combate é a despressurização da linha de produção a partir da extremidade que está ligada a Unidade de Produção. Uma das técnicas utilizadas é a descida de um tubo flexível, também conhecido por coil tubing, por dentro do riser para injeção de nitrogénio. Por vezes, tal Unidade de Produção não possui recursos ou espaço que permitam a montagem de unidade de tubo flexível e o combate eficiente do hidrato, ou tal procedimento não é suficiente; já que usualmente a Unidade de Produção é ancorada numa lamina de água menor que a maioria dos poços, restando ainda uma coluna hidrostática entre o pé do riser e as ANMs de cada poço. A second possibility of combat is the depressurization of the production line from the end that is connected to the production unit. One of the techniques used is to lower a flexible tube, also known as coil tubing, into the nitrogen injection riser. Sometimes such a Production Unit does not have the resources or space to mount a flexible pipe unit and efficiently combat hydrate, or such a procedure is not sufficient; as the Production Unit is usually anchored in a water slide smaller than most wells, and there is still a hydrostatic column between the riser foot and the MNAs of each well.
Outra possibilidade é fazer o combate do hidrato a partir da extremidade da linha de produção, que esta ligada diretamente a ANM do poço produtor, através de uma Sonda marítima de completação. Devido à complexidade das operações, tal trabalho pode durar dias, onerando extremamente os custos. Embora, seja desejável a despressurização de ambas as extremidades, é comum por limitações operacionais executar a despressurização somente por uma extremidade. Another possibility is to fight the hydrate from the end of the production line, which is directly connected to the producing well ANM, through a maritime completion probe. Due to the complexity of the operations, such work can last for days, greatly costing you. Although depressurization at both ends is desirable, it is common for operational limitations to perform depressurization at one end only.
O documento US 4589434 publicado em 20/05/1986, descreve um aparato e método para prevenir a formação de hidrato em oleodutos e
gasodutos. Basicamente descreve um aparato para despressurização baseado num separador gás líquido submarino (1 1 ), com um sistema de riser duplo, concêntricos, onde líquido é bombeado por uma bomba (32) através da coluna (34) e gás flui pelo espaço anular entre a coluna (34) e o riser (30). O nível do separador (1 ) é controlado pelos elementos (44) e (40). Apesar daquele invento já estar em domínio público há mais de 5 anos após expiração do prazo de 20 anos da patente; desconhece-se a comercialização ou utilização do mesmo, tanto pelo próprio requerente como por terceiros, em sistemas de produção submarina de petróleo em qualquer lamina de água. Tal aplicação nunca foi aplicada extensivamente, provavelmente por apresentar limitações e dificuldades, principalmente em águas profundas, tais como: bombas submarinas apresentam alto custo e baixa confiabilidade, necessidade de um sistema de separação de gás e líquido submarino com controle de nível, dificuldade de construção de uma linha submarina de alívio tipo riser, conectada com a superfície, com uma coluna tubular interna para bombeamento de líquido. Em águas profundas a contra pressão da coluna de gás será alta, obrigando pressões de separação também altas, em trono de 20 Kg/cm2, o que poderá inviabilizar a dissolução do hidrato. Adicione-se a grande dificuldade de instalação e troca da bomba (32), que provavelmente irá requerer uma Sonda. Além da inviabilidade técnica económica de aplicar tal aparato extensivamente em sistemas de produção submarina, isto é, um aparato em cada equipamento e linha submarina. US 4589434 published May 20, 1986, describes an apparatus and method for preventing hydrate formation in oil and gas pipelines. pipelines. It basically describes a depressurization apparatus based on a submarine liquid gas separator (11) with a concentric dual riser system where liquid is pumped by a pump (32) through the column (34) and gas flows through the annular space between the column (34) and the riser (30). The level of the separator (1) is controlled by the elements (44) and (40). Although that invention has been in the public domain for more than 5 years after the expiration of the 20-year patent term; The marketing or use by the applicant himself or by third parties of subsea oil production systems in any water slide is unknown. Such application has never been applied extensively, probably due to limitations and difficulties, especially in deep water, such as: subsea pumps have high cost and low reliability, need for a level control subsea gas and liquid separation system, construction difficulty of an underwater riser relief line, connected to the surface, with an internal tubular column for pumping liquid. In deep water the gas column back pressure will be high, forcing also high separation pressures, in throne of 20 Kg / cm 2 , which may make the hydrate dissolution impossible. Add to the great difficulty of installing and replacing the pump (32), which will probably require a Probe. In addition to the economic technical unfeasibility of applying such apparatus extensively in subsea production systems, that is, one apparatus in each subsea equipment and line.
No pedido de patente americano US 2010/0047022 foi descrito um sistema para remoção de hidrato baseado numa embarcação de intervenção dotada de riser enrolado que se conecta a um ponto do sistema submarino ou diretamente ao topo de uma ANM, de forma a criar um anel aberto onde numa extremidade está a Unidade de produção e do outro lado a dita embarcação. Apesar dos méritos de tal invenção, continuam a existir perdas de produção consideráveis, vários dias, até que
o barco seja mobilizado e conectado ao fundo do mar pelo dito riser enrolado. Além disso, o processo de redução de pressão, despressurização, utiliza circulação de nitrogénio; não utilizando bomba de fundo, o que torna a despressurização mais demorada e menos eficiente. Tal sistema somente é mobilizado após a formação do hidrato, se limitando a promover somente a remediação e não promovendo qualquer tipo de prevenção. In US patent application US 2010/0047022 a hydrate removal system based on a coiled riser intervention vessel that connects to a point of the subsea system or directly to the top of an ANM has been described to create an open ring where at one end is the production unit and at the other side said vessel. Despite the merits of such an invention, considerable production losses continue to exist for several days until the boat is mobilized and connected to the seabed by said coiled riser. In addition, the process of pressure reduction, depressurization, utilizes nitrogen circulation; not using a bottom pump, which makes depressurization take longer and less efficient. Such a system is only mobilized after hydrate formation, being limited to promoting only remediation and not promoting any kind of prevention.
Geralmente os poços submarinos estão distantes, alguns quilómetros, da unidade de produção; sendo altamente desejável poder realizar operações de prevenção e remoção de hidrato, de forma imediata e remota, sem necessidade de Sonda ou embarcação; de forma a reduzir ou eliminar perdas de produção. Generally the underwater wells are a few kilometers from the production unit; It is highly desirable to be able to perform hydrate prevention and removal operations immediately and remotely without the need for a rig or vessel; to reduce or eliminate production losses.
As técnicas de prevenção de hidrato atualmente utilizadas são: injeção de produtos químicos para inibição e uso de isolamentos térmicos espessos nas linhas de produção. Apesar dos méritos, tais técnicas não eliminam por completo a ocorrência de hidratos que ainda são responsáveis por perdas de produção consideráveis. The currently used hydrate prevention techniques are: chemical injection to inhibit and use of thick thermal insulation in the production lines. Despite the merits, such techniques do not completely eliminate the occurrence of hydrates that are still responsible for considerable production losses.
As deficiências, acima descritas do estado da arte, são superadas de acordo com a presente invenção pelo uso de um sistema de despressurização, baseado em bomba, que pode ser facilmente conectado e integrado com um equipamento ou linha submarina, por exemplo: com uma capa de árvore de natal ou Módulo de conexão submarino. Uma linha auxiliar de umbilical integrado, de pequeno diâmetro, pode receber a descarga da bomba de despressurização, aumentando a flexibilidade operacional do sistema sem aumento significativo no custo de construção e lançamento. The above described shortcomings of the state of the art are overcome in accordance with the present invention by the use of a pump-based depressurization system which can be easily connected and integrated with an underwater equipment or line, for example with a cover. Christmas Tree or Subsea Connection Module. An integrated, small diameter umbilical auxiliary line can receive the discharge from the depressurization pump, increasing the operating flexibility of the system without significantly increasing the construction and launching cost.
Ainda, é proposta uma concretização que permite a despressurização pela extremidade da linha de produção, que está conectada com a Unidade de Produção; através de um sistema despressurizador conectado no pé do riser ou alternativamente pela
descida, por dentro do riser, de uma bomba e obturador (packer) inflável por meio de um cabo, conhecido por wireline. Also, an embodiment is proposed that allows depressurization at the end of the production line, which is connected to the Production Unit; through a depressurizer system connected to the riser's foot or alternatively by the descending into the riser a pump and inflatable packer by means of a cable known as a wireline.
É apresentada também uma concretização para poços de alta vazão, com ou sem separador de gás liquido instalado no interior do poço, com linhas de produção e anular de igual diâmetro, usadas para produzir e possibilitar passagem de pig de inspeção e limpeza. Also provided is an embodiment for high flow wells, with or without liquid gas separator installed within the well, with equal diameter ring and production lines used to produce and enable inspection and cleaning pig passage.
As limitações acima descritas são resolvidas pelo uso de um sistema de despressurização baseado em uma bomba de baixo custo, por exemplo: uma bomba de jato sem partes móveis e alta confiabilidade, onde todo acionamento da mesma é transferida para a superfície da unidade de produção, facilitando sua operação e manutenção. Além disso, o fluído removido pode ser reinjetado no poço ou numa linha existente ou retornado para a UP por uma linha auxiliar de pequeno diâmetro que pode ser integrada na mesma estrutura do umbilical eletro hidráulico ou linha de anular. Com isto há um aproveitamento da infra estrutura dos sistemas de produção, sem aumento nos custos de construção e instalação. The above limitations are solved by the use of a low-cost pump-based depressurization system, for example: a jet pump with no moving parts and high reliability, where all its drive is transferred to the surface of the production unit, facilitating its operation and maintenance. In addition, the removed fluid can be reinjected into the well or an existing line or returned to the UP by a small diameter auxiliary line that can be integrated into the same structure as the electro hydraulic umbilical or annular line. This makes it possible to take advantage of the production systems infrastructure, without increasing the construction and installation costs.
O sistema de despressurização ora proposto, baseado em bomba submarina de pequena vazão, facilita a prevenção ou remoção de hidratos, sem emprego de Sondas ou embarcações, de forma ágil e minimizando o uso de produtos químicos inibidores. Pela simplicidade do sistema e baixo custo é possível distribuir e conectar um conjunto de sistemas de despressurização; nos equipamentos, linhas e risers dos sistemas de produção submarino; permitindo que a prevenção e remoção de hidrato seja executada por mais de um ponto, simultaneamente e remotamente, a partir da UP. The proposed depressurization system, based on a small flow subsea pump, facilitates the prevention or removal of hydrates without the use of probes or vessels, while minimizing the use of chemical inhibitors. Due to the simplicity of the system and the low cost it is possible to distribute and connect a set of depressurization systems; equipment, lines and risers of subsea production systems; allowing hydrate prevention and removal to be performed for more than one point simultaneously and remotely from UP.
Apesar de no estado da técnica já existir sistemas de bombeamento, onde bombas são instaladas sobre no solo marinho ou integradas com árvores de natal submarinas, a finalidade e funcionalidade da presente invenção é distinta e diversa. No estado atual da técnica são utilizadas bombas submarinas de alta vazão, alta potência, simplesmente para
aumentar as vazões produzidas. Na aplicação ora proposta, as bombas para despressurização ficam desligadas durante a produção e são acionadas somente em caso de paradas de produção, preferencialmente de modo remoto a partir da Unidade de Produção, para despressurizar linhas de fluxo e equipamentos submarinos, evitando ou removendo hidratos. Neste caso tais bombas, acionadas eventualmente, requerem potências bem menores do que as citadas bombas de produção. Although pumping systems already exist in the prior art, where pumps are installed on the sea floor or integrated with underwater Christmas trees, the purpose and functionality of the present invention is distinct and diverse. In the state of the art, high flow, high power subsea pumps are used simply to increase the flow rates produced. In the proposed application, the pumps for depressurization are turned off during production and are only activated in case of production shutdowns, preferably remotely from the Production Unit, to depressurize flow lines and subsea equipment, avoiding or removing hydrates. In this case, such pumps, eventually activated, require much lower powers than the mentioned production pumps.
Além disso, apesar de existir produção de petróleo em águas profundas a mais de uma década, com centenas de ocorrência de bloqueio por hidrato, que geram perdas de produção extremamente altas; não existe nenhum equipamento submarino ou sistema de prevenção e remoção de hidrato, de baixo custo, que trabalhe com o princípio de despressurização imediata e remota a partir da UP, com múltiplos pontos de despressurização, por exemplo: nas árvores, nos manifolds, nos risers e demais equipamentos submarinos. In addition, although there has been deepwater oil production for over a decade, with hundreds of hydrate blockages occurring, they generate extremely high production losses; There is no low cost subsea equipment or hydrate prevention and removal system that works with the principle of immediate and remote depressurization from the UP, with multiple depressurization points, eg in trees, manifolds, risers. and other subsea equipment.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO SUMMARY OF THE INVENTION
A presente invenção viabiliza um sistema de despressurização para prevenção e remoção de hidrato, aplicável a poços submarinos individuais ou grupo de poços, produtores ou injetores, em campos de petróleo no mar. The present invention provides a hydrate prevention and removal depressurization system applicable to individual subsea wells or group of wells, producers or injectors, in offshore oil fields.
Em águas profundas, usualmente cada árvore de natal molhada tem: um módulo de conexão de produção, um módulo de conexão do anular e um módulo para ancoragem do umbilical eletro hidráulico. Com o uso de controle multiplexado, o número de linhas hidráulicas do umbilical é reduzido facilitando a integração da linha de anular com o umbilical numa única estrutura. É possível, ainda, adicionar pelo menos uma linha auxiliar, extra, de pequeno diâmetro, por exemplo: de 1 ½ "; para funcionar como linha de escoamento de fluídos retirados ou linha de fluído motriz para acionamento de uma bomba de jato; ou ainda adicionar um cabo de
potência para acionar uma bomba elétrica multifásica para despressurização. In deep water, usually each wet Christmas tree has: a production connection module, an annular connection module and an electro hydraulic umbilical anchoring module. Using multiplexed control, the number of umbilical hydraulic lines is reduced, making it easier to integrate the annular line with the umbilical in a single structure. It is also possible to add at least one extra small auxiliary line, for example: 1 ½ "; to function as a withdrawal fluid flow line or motive fluid line to drive a jet pump; or add a cable power to drive a multiphase electric pump for depressurization.
Tal bomba, acionada elétrica ou hidraulicamente, pode ser integrada com diversos equipamentos submarinos, entre eles: uma capa de ANM, um módulo de conexão submarina, uma unidade de terminação de umbilical conhecida por UTU, um manifold, um riser, para viabilizar operações de despressurização como medida preventiva ou corretiva de remoção de hidratos. O sistema de despressurização pode também ser montado num módulo recuperável por meio de cabo e barco, para facilitar possíveis manutenções na bomba. Such a pump, whether electrically or hydraulically powered, can be integrated with a variety of subsea equipment, including: an ANM cover, an underwater connection module, a UTU umbilical termination unit, a manifold, a riser to enable depressurization as a preventive or corrective measure of hydrate removal. The depressurization system can also be mounted to a cable and boat recoverable module to facilitate possible pump maintenance.
A bomba instalada na capa da ANM, de acordo com a posição aberta ou fechada de um conjunto de válvulas seleciona qual trecho será succionado e despressurizado, por exemplo: coluna de produção, linha de produção ou linha de anular. Igualmente de acordo com a posição de válvulas de descarga da bomba, o fluido bombeado poderá ser direcionado para diferentes pontos, por exemplo: linha de produção, linha de anular, coluna de produção ou linha auxiliar de retorno. The pump installed in the ANM hood, according to the open or closed position of a valve assembly, selects which section will be suctioned and depressurized, for example: production column, production line or ring line. Also according to the position of pump discharge valves, the pumped fluid may be directed to different points, for example: production line, ring line, production column or return auxiliary line.
Em caso de paradas de produção, previstas e não previstas, é possível despressurizar trechos das linhas de fluxo e equipamentos, por exemplo: ANM, com a finalidade de prevenir a formação ou remover, hidratos, que por ventura tenham se formado. In the event of planned and unplanned production shutdowns, it is possible to depressurize sections of the flow lines and equipment, for example: ANM, in order to prevent the formation or removal of hydrates that may have formed.
A presente invenção apresenta as seguintes vantagens: The present invention has the following advantages:
- permite a prevenção e remoção de hidrato, de forma rápida e remotamente, a partir da UP; - allows the prevention and removal of hydrate quickly and remotely from UP;
- reduz o risco de hidrato, já que é possível despressurizar linhas paradas;- reduces the risk of hydrate as it is possible to depressurize stopped lines;
- reduz o consumo de produtos químicos; - reduces the consumption of chemicals;
- facilita a partida pela indução de surgência de poços através da redução da contra pressão das linhas de produção; - facilitates start-up by inducing well emergence by reducing back pressure from production lines;
- minimiza paradas e perdas de produção, já que o início das operações de prevenção ou remoção de hidrato é quase imediata, não necessitando
aguardar pela disponibilidade de recursos críticos e caros, tais como: embarcações ou Sondas. - minimizes downtime and production losses as the start of hydrate prevention or removal operations is almost immediate and does not require wait for the availability of critical and expensive resources such as vessels or probes.
- permite limpar e despressurizar equipamentos submarinos, previamente, antes da remoção dos mesmos; - allows to clean and depressurize subsea equipment before removing them;
- pode ser aplicada para operações de limpeza de poços injetores através de fluxo reverso de alta vazão; - can be applied for injector well cleaning operations through high flow reverse flow;
- é facilmente aplicada em sistemas de produção com manifold sem prejudicar a produção; - is easily applied to manifold production systems without harming production;
- se conecta e integra facilmente com equipamentos e linhas submarinas, não onerando os custos de construção e instalação. - Easily connects and integrates with subsea equipment and lines, without burdening construction and installation costs.
O despressurizador pode ser concretizado por diversos tipos de bombas, acionadas elétrica ou hidraulicamente; por exemplo: uma bomba de jato. Diversas substancias podem ser usadas como fluído motriz com adição de substancias inibidoras de hidrato. The depressurizer can be embodied by various types of pumps, electrically or hydraulically driven; for example: a jet pump. Several substances may be used as the driving fluid with the addition of hydrate inhibiting substances.
Numa primeira concretização, pelo menos um despressurizador é montado integrado com a capa da ANM ou módulo de conexão ou UTU, permanecendo residente durante a produção, e operado remotamente da UP. In a first embodiment, at least one depressurizer is mounted integrated with the ANM hood or connection module or UTU, remaining resident during production, and remotely operated from the UP.
Numa segunda concretização, um sistema de despressurizador é montado no pé de um riser, permitindo despressurização remota pelo lado da UP. In a second embodiment, a depressurizer system is mounted at the foot of a riser, allowing remote depressurization from the UP side.
É possível combinar o uso de despresurizadores no pé dos risers com despressurizadores conectados em equipamentos submarino, por exemplo: uma capa de ANM; de forma a viabilizar de despressurização por duas extremidades, tornando a operação mais rápida e segura. It is possible to combine the use of riser foot depressurizers with sub-marine depressurizers, for example: an ANM cover; to enable two-way depressurization, making operation faster and safer.
Na concretização de despressurizador integrado com o módulo de conexão, o mesmo pode ser montado integrado com o módulo de conexão da linha de anular. Alternativamente, o despressurizador pode ser integrado com o módulo de conexão do umbilical.
O presente sistema compreende algumas modalidades, que serão mais bem detalhadas nas diversas Figuras que acompanham o presente pedido. In the embodiment of depressurizer integrated with the connection module, it can be mounted integrated with the annular line connection module. Alternatively, the depressurizer can be integrated with the umbilical connection module. The present system comprises some embodiments, which will be further detailed in the various Figures accompanying the present application.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1A mostra esquematicamente uma capa de ANM conectada com um sistema despressurizador. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1A schematically shows an ANM cap connected to a depressurizer system.
A Figura 1 B mostra esquematicamente um Módulo de Conexão com sistema despressurizador, concretizado por bomba elétrica. Figure 1B shows schematically a Connection Module with depressurizing system, embodied by electric pump.
A Figura 1 C mostra esquematicamente a secção de um umbilical eletro hidráulico integrado com a linha de anular e cabo de potência. Figure 1C schematically shows the section of an electro-hydraulic umbilical integrated with the annular line and power cable.
A Figura 2A mostra esquematicamente uma capa de ANM com sistema despressurizador, concretizado por bomba acionada hidraulicamente. Figure 2A schematically shows an ANM cap with depressurizing system embodied by a hydraulically driven pump.
A Figura 2B mostra esquematicamente um Módulo de Conexão com sistema despressurizador, concretizado por bomba acionada hidraulicamente. Figure 2B schematically shows a connection module with a depressurizing system, embodied by a hydraulically driven pump.
As Figura 2C e 2D mostram secções de um umbilical integrado com as linhas de: anular e fluido motriz. Figures 2C and 2D show sections of an umbilical integrated with the annular and motive fluid lines.
A Figura 3A mostra esquematicamente uma capa de ANM com sistema despressurizador, concretizado por bomba acionada hidraulicamente com retorno do fluído por uma linha auxiliar. Figure 3A schematically shows an ANM cap with depressurizing system, embodied by a hydraulically driven pump with fluid return by an auxiliary line.
A Figura 3B mostra esquematicamente uma capa de ANM com sistema despressurizador, concretizado por bomba elétrica com retorno do fluído por uma linha auxiliar. Figure 3B shows schematically an ANM cap with depressurizing system, embodied by electric pump with fluid return by an auxiliary line.
A Figura 4 mostra esquematicamente um sistema de despressurização residente numa UTU conectada com uma ANM. Figure 4 schematically shows a depressurization system resident in a UTU connected with an ANM.
A Figura 5 mostra esquematicamente um sistema de despressurização residente numa UTU conectada ao pé do riser. Figure 5 schematically shows a depressurization system resident in a UTU connected to the riser foot.
A Figura 6 mostra sistemas de despressurização residentes em UTU, um conectado com uma ANM e outro conectado ao pé do riser.
As Figuras 7A e 7B mostra esquematicamente uma bomba descida pelo interior de um riser por meio de um cabo (wireline). Figure 6 shows UTU resident depressurization systems, one connected with an ANM and one connected to the riser foot. Figures 7A and 7B schematically show a pump descending inside a riser by means of a wireline.
A Figura 8 mostra esquematicamente um sistema despressurizador, concretizado por bomba acionada por um veículo submarino de operação remota, conhecido por ROV. Figure 8 shows schematically a pump depressurized system driven by a remote operating submarine vehicle known as ROV.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Para todas as Figuras serão utilizadas a seguinte lista de referência de componentes: For all Figures the following component reference list will be used:
I - capa com sistema despressurizador I - cover with depressurizer system
2 - AN M de poço submarino 2 - AN M of underwater well
3 - cabo de potência elétrica 3 - electric power cable
4 - bomba elétrica 4 - electric pump
5 - bomba acionada hidraulicamente 5 - hydraulically driven pump
6 - linha de sucção do anular 6 - annular suction line
7 - linha de sucção de produção 7 - production suction line
8 - linha de descarga do anular 8 - Annular Discharge Line
9 - linha de descarga de produção 9 - production discharge line
10 - válvula de retenção 10 - check valve
I I - Unidade de Produção, UP I I - Production Unit, UP
12 - válvula de sucção do anular 12 - annular suction valve
13 - válvula de sucção de produção 13 - production suction valve
14 - válvula de descarga do anular 14 - annular discharge valve
15 - válvula de descarga de produção 15 - production discharge valve
16 - linha de fluído motriz 16 - Driving Fluid Line
17 - conector 17 - connector
18 - umbilical eletro hidráulico, conhecido por umbilical de controle 18 - electro hydraulic umbilical, known as umbilical control
19 - obturador, conhecido por packer 19 - shutter, known as packer
20 - bomba acionada por ROV 20 - ROV driven pump
21 - interface com ROV 21 - ROV interface
22 - ROV
23 - linha de produção 22 - ROV 23 - Production Line
24 - linha de anular 24 - ring line
25 - coluna de produção 25 - production column
26 - módulo de conexão 26 - connection module
27 - riser 27 - riser
28 - flange 28 - flange
29 - válvula de bloqueio 29 - block valve
30 - umbilical integrado, combina linhas de controle c/ linhas de fluxo 30 - integrated umbilical, combines control lines with flowlines
31 - linha auxiliar 31 - auxiliary line
32 - pé do riser 32 - riser's foot
33 - válvula de bloqueio do riser 33 - riser shutoff valve
34 - cabo, também conhecido por wireline 34 - cable, also known as wireline
35 - Unidade de Terminação de Umbilical conhecida por UTU 35 - Umbilical Termination Unit known as UTU
36 - linha de sucção e despressurização 36 - suction and depressurization line
M1 - válvula master de produção M1 - production master valve
M2 - válvula master do anular M2 - annular master valve
W1 - válvula wing de produção W1 - production wing valve
W2 - válvula wing de anular W2 - annular wing valve
S1 - válvula swab de produção S1 - production swab valve
S1 - válvula swab de anular S1 - annular swab valve
XO - válvula de cross-over XO - Cross Over Valve
PXO - válvula pig cross-over (somente ilustrada na Figura 1 ) PXO - pig cross-over valve (shown in Figure 1 only)
DHSV - válvula de segurança de coluna DHSV - column safety valve
TPT - transmissor de pressão e temperatura TPT - pressure and temperature transmitter
PT - transmissor de pressão PT - pressure transmitter
PDG - medidor de pressão de fundo PDG - Background Pressure Gauge
FM - medidor volumétrico de fluxo FM - volumetric flow meter
A Figura 1A mostra esquematicamente uma capa de ANM (1 ) com um sistema despressurizador, concretizado por uma bomba elétrica (4) alimentada eletricamente por um cabo de potência (3) proveniente da UP.
As válvulas (12) e (13) permitem selecionar um ponto de sucção, que pode estar na: linha de produção (23), linha de anular (24) ou coluna de produção (25). As válvulas (14) e (15) permitem selecionar um ponto de descarga, que pode estar na: linha de produção (23), linha de anular (24) ou coluna de produção (25). Para melhor entendimento ainda são ilustrados os elementos, válvulas, pertencentes a uma ANM convencional: M1 , M2, W1 , W2, S1 , S2, XO, PXO. Figure 1A schematically shows an ANM cap (1) with a depressurizing system embodied by an electric pump (4) electrically powered by a power cable (3) from the UP. Valves (12) and (13) allow you to select a suction point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25). Valves (14) and (15) allow to select a discharge point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25). For a better understanding, the elements, valves, belonging to a conventional ANM are further illustrated: M1, M2, W1, W2, S1, S2, XO, PXO.
A Figura 1 B mostra esquematicamente um Módulo de Conexão (26) com sistema despressurizador, concretizado por bomba elétrica (10) que succiona o trecho da linha de anular (24) que está à montante da válvula de bloqueio (29) e retorna o fluído para UP, através do trecho de linha de anular (24) a jusante da válvula de bloqueio (29). Os flanges (28) são elementos opcionais e se prestam para tornar a fabricação do sistema despressurizador independente do módulo de conexão (26). Um dos flanges (28) pode ser suprimido, caso o sistema despressurizador seja integrado com o módulo de conexão (26), numa única peça. Figure 1B shows schematically a Connection Module (26) with depressurizing system, embodied by electric pump (10) that sucks the portion of the annular line (24) that is upstream of the block valve (29) and returns the fluid. for UP through the annular line section (24) downstream of the block valve (29). The flanges (28) are optional elements and are suitable for making the depressurizing system independent of the connection module (26). One of the flanges (28) can be suppressed if the depressurizer system is integrated with the connection module (26) in one piece.
A Figura 1C mostra esquematicamente a secção de um umbilical integrado (30) que combina a linha de anular (24), o cabo de potência (3) e as linhas de controle numa única estrutura. Numa concretização alternativa, não mostrada na Figura, a linha de anular (24) seria convencional e o cabo de potência (3) seria integrado com o umbilical (18), numa única estrutura. Figure 1C schematically shows the section of an integrated umbilical (30) combining the ring line (24), the power cable (3) and the control lines in a single structure. In an alternative embodiment, not shown in the Figure, the ring line (24) would be conventional and the power cable (3) would be integrated with the umbilical (18) in a single structure.
A Figura 2A mostra esquematicamente uma capa de ANM (1 ) com sistema despressurizador concretizado por bomba acionada hidraulicamente (5), por uma linha de fluido motriz (16) proveniente da UP. Similarmente a Figura 1 , as válvulas (12) e (13) permitem selecionar um ponto de sucção, que pode estar na: linha de produção (23), linha de anular (24) ou coluna de produção (25) e as válvulas (14) e (15) permitem selecionar um ponto de descarga, que pode estar na: linha de produção (23), linha de anular (24) ou coluna de produção (25). Para facilitar o
lançamento e reduzir o número de risers, a linha de fluído motriz (16) pode ser integrada com o umbilical eletro hidráulico (18) ou com a linha de anular (24), vide Figuras 2C e 2D, respectivamente. Figure 2A schematically shows a pump-operated ANM cap (1) with a hydraulically driven pump (5) by a motive fluid line (16) from the UP. Similarly to Figure 1, valves (12) and (13) allow to select a suction point, which may be on: production line (23), ring line (24) or production column (25) and valves ( 14) and (15) allow you to select a discharge point, which can be on: production line (23), void line (24) or production column (25). To facilitate the In order to release and reduce the number of risers, the driving fluid line (16) can be integrated with the electro-hydraulic umbilical (18) or the annular line (24), see Figures 2C and 2D, respectively.
A Figura 2B mostra esquematicamente um Módulo de Conexão (26) com sistema despressurizador, concretizado por bomba acionada hidraulicamente (5), pela linha de fluído motriz (16). Figure 2B schematically shows a connection module (26) with a depressurizing system, embodied by a hydraulically driven pump (5), by the driving fluid line (16).
Na Figura 2C, a linha de fluído motriz (16) está integrada numa mesma estrutura do umbilical eletro hidráulico (18), formando um umbilical integrado (30). Na Figura 2D a linha de fluído motriz (16) está integrada na mesma estrutura da linha de anular (24). In Figure 2C, the driving fluid line (16) is integrated into the same structure as the electro hydraulic umbilical (18), forming an integrated umbilical (30). In Figure 2D the driving fluid line (16) is integrated into the same structure as the ring line (24).
Resumidamente, a linha de fluído motriz (16) ou o cabo elétrico de potência (3), utilizados nas Figuras 1A, 1 B, 2B, 2B podem ser integrados com: o umbilical eletro hidráulico (18) numa única estrutura, com a linha de anular (24) independente; ou ainda se a linha de anular (24) tiver diâmetro pequeno, por exemplo: 2", é possível a integração da linha de fluído motriz (16), o umbilical eletro hidráulico (18) e a linha de anular (24), numa única estrutura, denominada umbilical integrado (30), facilitando a operação de lançamento e reduzindo o número de risers da UP. Briefly, the driving fluid line (16) or power cable (3) used in Figures 1A, 1B, 2B, 2B can be integrated with: the electro hydraulic umbilical (18) into a single structure with the line to annul (24) independent; or even if the annular line (24) has a small diameter, for example: 2 ", it is possible to integrate the driving fluid line (16), the electro hydraulic umbilical (18) and the annular line (24), in a unique structure, called an integrated umbilical (30), facilitating the launch operation and reducing the number of UP risers.
A Figura 3A mostra esquematicamente uma capa de ANM (1 ) com sistema despressurizador concretizado por uma bomba elétrica (4) alimentada eletricamente por um cabo de potência (3) proveniente da UP. As válvulas (12) e (13) permitem selecionar um ponto de sucção, que pode estar na: linha de produção (23), linha de anular (24) ou coluna de produção (25). Nesta concretização, o cabo de potência (3) e a linha auxiliar (31 ) utilizada para retorno de fluído retirado são integradas com o umbilical eletro hidráulico (24), numa única estrutura denominada umbilical integrado (30), vide Figura 3B. Figure 3A schematically shows an ANM cover (1) with depressurizing system embodied by an electric pump (4) electrically powered by a power cable (3) from the UP. Valves (12) and (13) allow you to select a suction point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25). In this embodiment, the power cable (3) and auxiliary line (31) used for return of withdrawn fluid are integrated with the electro-hydraulic umbilical (24) into a single structure called integrated umbilical (30), see Figure 3B.
A Figura 3B mostra esquematicamente uma capa de ANM (1 ) com sistema despressurizador concretizado por bomba acionada hidraulicamente (5), por uma linha de fluido motriz (16) proveniente da
UP. As válvulas (12) e (13) permitem selecionar um ponto de sucção, que pode estar na: linha de produção (23), linha de anular (24) ou coluna de produção (25). Nesta concretização, a linha de fluído motriz (16) e a linha auxiliar (31 ) utilizada para retorno de fluído são integradas com o umbilical eletro hidráulico (24), numa única estrutura denominada umbilical integrado (30), vide Figura 3D. Figure 3B shows schematically a pump-operated ANM cap (1) with a hydraulically driven pump (5) by a driving fluid line (16) from the UP. Valves (12) and (13) allow you to select a suction point, which can be on: production line (23), ring line (24) or production column (25). In this embodiment, the driving fluid line (16) and the auxiliary line (31) used for fluid return are integrated with the electro hydraulic umbilical (24) into a single structure called an integrated umbilical (30), see Figure 3D.
A Figura 4 mostra esquematicamente um sistema de despressurização residente numa UTU (35) que despressuriza um ou mais pontos de uma ANM (2) através de uma linha de sucção e despressurização (36). Uma linha de fluído motriz (16) e uma linha auxiliar (31 ) utilizada para retorno de fluído são integradas com um umbilical eletro hidráulico (24), numa única estrutura denominada umbilical integrado (30), semelhante a mostrada na Figura 3D. Figure 4 schematically shows a depressurization system residing in a UTU (35) that depressurizes one or more points of an ANM (2) through a suction and depressurization line (36). A driving fluid line (16) and an auxiliary line (31) used for fluid return are integrated with an electro hydraulic umbilical (24) into a single structure called an integrated umbilical (30), similar to that shown in Figure 3D.
A Figura 5 mostra esquematicamente um sistema de despressurização residente numa UTU (35), similar ao da Fig.4, porém conectado ao pé do riser (32). Figure 5 schematically shows a depressurization system resident in a UTU (35), similar to that of Fig. 4, but connected to the riser foot (32).
A Figura 6 mostra dois sistemas de despressurização residentes em UTU (2), um conectado com uma ANM (2) e outro conectado ao pé do riser (32). Figure 6 shows two UTU-resident depressurization systems (2), one connected with an ANM (2) and one connected to the riser foot (32).
A integração entre o riser (27) e a bomba de despressurização (4) ou (5) pode ser direta ou através do uso de uma base de apoio, tipo Plet, não mostrada na Figura. Em estruturas do tipo Plet, o sistema de despressurização poderá também ser integrado aos módulos de conexão de forma semelhante às apresentas nas Figuras 1 B, 2B e 4. The integration between the riser (27) and the depressurization pump (4) or (5) may be direct or by use of a plet type support base not shown in the Figure. In Plet-type structures, the depressurization system may also be integrated into the connection modules similar to those shown in Figures 1 B, 2B and 4.
A Figura 7 mostra esquematicamente uma bomba elétrica (4) descida pelo interior de um riser (27) por meio de um cabo (34). Um obturador (19) é utilizado para promover a vedação entre a sucção e descarga da bomba elétrica (4). A bomba succiona o trecho do riser (27) a montante da própria bomba (4) e descarrega para o trecho ascendente do riser (27), a jusante da própria bomba (4).
A Figura 8 mostra esquematicamente uma capa de ANM (1 ) com sistema despressurizador concretizado por bomba (20) acionada por um veículo submarino de operação remota, conhecido por ROV (22). A interface com ROV (21 ) transmite energia, hidráulica ou mecânica, para acionamento da bomba (20). Neste caso as válvulas de bloqueio (12), (13), (14), (15) poderão ser operadas por ROV dispensando alimentação elétrica ou hidráulica. Esta concretização tem aplicação para campos existentes, onde não se deseja lançar novos umbilicais e cabos de potência; entretanto dependem de recursos de ROV e embarcações. Figure 7 schematically shows an electric pump (4) lowered into a riser (27) by means of a cable (34). A plug (19) is used to seal the suction and discharge of the electric pump (4). The pump sucks the riser portion (27) upstream of the pump itself (4) and discharges it to the riser riser portion (27) downstream of the pump itself (4). Figure 8 shows schematically a pump-implemented depressurizing system ANM cover (1) driven by a remotely operated submarine vehicle known as ROV (22). The ROV interface (21) transmits power, hydraulic or mechanical, to drive the pump (20). In this case the shut-off valves (12), (13), (14), (15) may be operated by ROV without the need of electric or hydraulic supply. This embodiment has application to existing fields where it is not desired to release new umbilicals and power cables; however, they rely on ROV and vessel resources.
O Medidor de vazão (FM), submarino, indicados nas Figuras, é um elemento opcional que ajuda acompanhar a operação de dissolução do hidrato. The Subsea Flowmeter (FM), shown in the Figures, is an optional element that helps accompany the hydrate dissolution operation.
As válvulas de bloqueio indicadas em todas as Figuras poderão além de operadas por ROV, possuírem atuadores elétricos ou hidráulicos, para facilitar operações remotas, sem depender de embarcações. The shut-off valves shown in all Figures may be ROV-operated and may have either electric or hydraulic actuators to facilitate remote operation without relying on vessels.
Pela simplicidade e baixo custo do sistema de despressurização ora proposto é possível distribuir e conectar múltiplos sistemas de despressurização, distribuídos pelos equipamentos, linhas, manifolds e risers dos sistemas de produção submarino; permitindo que a prevenção e remoção de hidrato possa ser realizada por mais de um ponto, simultaneamente e remotamente, a partir da UP (1 1 ). Por exemplo: é possível a instalação de um despressurizador em cada ANM, um em cada manifold e um no pé de cada riser. Due to the simplicity and low cost of the proposed depressurization system, it is possible to distribute and connect multiple depressurization systems, distributed by the equipment, lines, manifolds and risers of subsea production systems; allowing the prevention and removal of hydrate can be performed for more than one point, simultaneously and remotely, from the PU (1 1). For example, it is possible to install a depressurizer on each ANM, one on each manifold and one on the foot of each riser.
Embora a presente invenção tenha sido descrita em relação às suas modalidades preferidas, é óbvio a um especialista na arte que são possíveis várias alterações e modificações sem se afastar do escopo da presente invenção, que está determinado pelas reivindicações anexas.
While the present invention has been described with respect to its preferred embodiments, it is obvious to one skilled in the art that various changes and modifications are possible without departing from the scope of the present invention as determined by the appended claims.
Claims
REIVINDICAÇÕES
1 - Capa de árvore de natal (1 ) acoplada com um sistema para despressurização de linhas de fluxo e equipamentos submarinos, caracterizada por: 1 - Christmas tree cover (1) coupled with a system for depressurizing flowlines and subsea equipment, characterized by:
- uma bomba, elétrica (4) ou acionada hidraulicamente (5), operada remotamente a partir da UP ou acionada por ROV (20), é acoplada a um conjunto de válvulas de bloqueio, a jusante e montante da bomba (4) ou (5) ou (20), de modo a ser possível succionar e despressurizar uma linha de anular (24) com descarga de fluídos para a coluna de produção (25) ou para a linha de produção (23) ou para a linha auxiliar (31 ); - a pump, electric (4) or hydraulically driven (5), remotely operated from the UP or ROV (20), is coupled to a set of shut-off valves downstream and upstream of the pump (4) or ( 5) or (20), so that it is possible to suction and depressurize a fluid discharge ring line (24) to the production column (25) or to the production line (23) or to the auxiliary line (31 );
- alterando a posição de válvulas succionar e despressurizar a linha de produção (23) com descarga de fluídos para a coluna de produção (25) ou para a linha de anular (24) ou para a linha auxiliar (31 ); - changing the position of valves suction and depressurize the production line (23) with fluid discharge to the production column (25) or to the annulus line (24) or to the auxiliary line (31);
2 - Módulo de conexão (26), para interligação de linhas e equipamentos submarinos, conectado e integrado com um sistema para despressurização de linhas de fluxo e equipamentos submarinos, caracterizado por: 2 - Connection module (26) for interconnection of subsea lines and equipment, connected and integrated with a system for depressurizing flow lines and subsea equipment, characterized by:
- possuir uma bomba, elétrica (4) ou acionada hidraulicamente (5) ou acionada por ROV (20); controlada e operada remotamente, a partir da UP; acoplada a um conjunto de válvulas de bloqueio, a jusante e montante da bomba (4) ou (5), de modo a ser possível succionar e despressurizar um lado da válvula (29) retornando o fluido para o outro lado da dita válvula (29) ou por uma linha auxiliar (31 ). - have a pump, electric (4) or hydraulically driven (5) or ROV driven (20); controlled and operated remotely from the UP; coupled to a set of block valves downstream and upstream of the pump (4) or (5) so that it is possible to suction and depressurize one side of the valve (29) by returning fluid to the other side of said valve (29) ) or by an auxiliary line (31).
- um conector (17) conecta o módulo de conexão (26) com um equipamento submarino qualquer; - a connector (17) connects the connection module (26) to any subsea equipment;
3 - Sistema de despressurização de linhas de fluxo e equipamentos submarinos, instalado no pé do riser (32), caracterizado por: 3 - Depressurization system of flow lines and subsea equipment, installed at the riser foot (32), characterized by:
- uma bomba, elétrica (4) ou acionada hidraulicamente (5) ou acionada por ROV (20), operada remotamente a partir da UP, é conectada a um ponto de sucção no pé do riser (32) e pela sua descarga conectada,
através de uma linha auxiliar (31 ), ao próprio riser (27) ou diretamente com a UP (1 1 ). - a pump, electric (4) or hydraulically driven (5) or ROV-driven (20), operated remotely from the UP, is connected to a suction point at the riser foot (32) and its connected discharge, through an auxiliary line (31), to the riser itself (27) or directly with the UP (1 1).
- uma válvula de bloqueio do riser (33) é utilizada quando a linha auxiliar (31 ) é conectada ao próprio riser (27). - a riser shutoff valve (33) is used when the auxiliary line (31) is connected to the riser itself (27).
4 - Árvore de Natal Molhada (2) conectada e integrada com um sistema de despressurização, caracterizada por: 4 - Wet Christmas Tree (2) connected and integrated with a depressurization system, characterized by:
- o sistema de despressurização, concretizado pela bomba (4) ou (5) (20) e válvulas de bloqueio, pode estar integrado e localizado na capa (1 ) ou no módulo de conexão (26) ou na própria ANM (2) ou numa UTU (35), interligando-se à UP através de uma linha auxiliar (31 ); de modo a ser possível succionar e despressurizar uma linha de anular (24) com descarga de fluídos para a coluna de produção (25) ou para a linha de produção (23) ou para a linha auxiliar (31 ); ou alterando a posição de válvulas succionar e despressurizar a linha de produção (23) com descarga de fluídos para a coluna de produção (25) ou para a linha de anular (24) ou para a linha auxiliar (31 ) que se conecta com a UP (1 1 ); - the depressurization system, embodied by the pump (4) or (5) (20) and shutoff valves, may be integrated and located on the cover (1) or the connection module (26) or on the ANM itself (2) or in a UTU (35), interconnecting to the UP via an auxiliary line (31); in order to be able to suction and depressurize a fluid discharge ring line (24) to the production column (25) or to the production line (23) or to the auxiliary line (31); or by changing the position of valves suction and depressurize the fluid discharge production line (23) to the production column (25) or to the annular line (24) or to the auxiliary line (31) that connects to the UP (11);
- a linha auxiliar (31 ) é utilizada tanto para prover retorno de fluído da descarga da bomba (4) ou (5), como para acesso ao anular do poço. - the auxiliary line (31) is used both to provide return of pump discharge fluid (4) or (5), as well as for access to the well ring.
5 - Unidade de Terminação de Umbilical com sistema de despressurização residente, caracterizado por: 5 - Umbilical Termination Unit with resident depressurization system, characterized by:
- estar interligada com um umbilical integrado dotado de pelo menos uma linha de fluído motriz (16) e uma linha de retorno (31 ) para a UP (1 1 ), conectados a uma bomba (5); - be interconnected with an integrated umbilical having at least one motive fluid line (16) and one UP return line (31) connected to a pump (5);
- a sucção da bomba (5) é interligada através da linha de sução e despressurização (36) a pelo menos um ponto de despressurização localizado de um equipamento ou linha submarina, por exemplo: uma ANM (2), um manifold ou pé de um riser (32). - the suction of the pump (5) is interconnected via the suction and depressurization line (36) to at least one localized depressurization point of an underwater equipment or line, for example: an ANM (2), a manifold or foot of a riser (32).
6 - Unidade de Terminação de Umbilical com sistema de despressurização residente, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por:
- uma bomba elétrica (4) é utilizada no lugar da bomba (5). Umbilical Termination Unit with resident depressurization system according to claim 5, characterized in that: - an electric pump (4) is used in place of the pump (5).
7 - Sistema de despressurização de equipamentos e linhas submarinas, de acordo com a reivindicação 1 , 2, 3, 4 e 5; caracterizado por: Underwater equipment and line depressurization system according to claim 1, 2, 3, 4 and 5; characterized by:
- uma linha auxiliar (31) retorna o fluído movimentado pela bomba - an auxiliary line (31) returns the fluid moved by the pump
(4) ou (5); (4) or (5);
- uma linha de fluído motriz (16) aciona a bomba (5). - a motive fluid line (16) drives the pump (5).
8 - Sistema para despressurização de equipamentos e linhas submarinas, de acordo com a reivindicação 1 , 2, 3, 4 e 5; caracterizado por possuir: System for depressurization of equipment and subsea lines according to claim 1, 2, 3, 4 and 5; characterized by having:
- um umbilical integrado (30), construído com pelo menos uma linha auxiliar (16), de pequeno diâmetro, por exemplo: 1 ½"; que recebe a descarga de uma bomba (4) ou (5) e escoa até a UP (11 ). - an integrated umbilical (30) constructed of at least one small diameter auxiliary line (16), for example: 1½ "; which is discharged from a pump (4) or (5) and flows to the UP ( 11).
9 - Sistema de despressurização da: linha de produção (23) ou linha de anular (24) ou ANM (2), caracterizado por: 9 - Depressurization system of: production line (23) or annular line (24) or ANM (2), characterized by:
- num primeiro alinhamento, para despressurização da linha de produção (23), a sucção da bomba (4) ou (5) é ligada em um ponto a jusante da válvula S1 da ANM (2); e a descarga da bomba (4) ou (5) é ligada a jusante da válvula S2: - In a first alignment, for depressurizing the production line (23), the suction of the pump (4) or (5) is connected at a point downstream of the ANM valve S1 (2); and the discharge from pump (4) or (5) is connected downstream of valve S2:
- num segundo alinhamento, para despressurização da linha de anular (24), a sucção da bomba (4) ou (5) é ligada em um ponto a jusante da válvula S2 da ANM (2); e a descarga da bomba (4) ou (5) é ligada a jusante da válvula S1 ; - in a second alignment, for depressurization of the ring line (24), the suction of the pump (4) or (5) is connected at a point downstream of the ANM valve S2 (2); and the discharge from pump (4) or (5) is connected downstream of valve S1;
- um conjunto de válvulas de bloqueio na sucção: (12) e (13), e na descarga: (14) e (15), selecionam qual será o alinhamento da operação de despressurização, isto é: primeiro ou segundo alinhamento; - a set of suction shut-off valves: (12) and (13), and at the discharge: (14) and (15), select which alignment of the depressurization operation will be, ie: first or second alignment;
10 - Sistema para despressurização de equipamentos e linhas submarinas, de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3, 4 e 5 caracterizado por:
- uma linha de fluido motriz (16), que pode estar integrada com o umbilical eletro hidráulico (18) ou linha de anular (24) transporta um fluído motriz para acionar remotamente uma bomba hidráulica (5), localizada no fundo do mar, acoplada a um equipamento ou linha submarina. System for depressurization of subsea equipment and lines according to claims 1, 2, 3, 4 and 5 characterized by: - a drive fluid line (16) which may be integrated with the electro-hydraulic umbilical (18) or annular line (24) carries a driving fluid to remotely drive a seabed (5) coupled hydraulic pump to an underwater equipment or line.
11 - Sistema para despressurização de equipamentos e linhas submarinas, de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3, 4 e 5; caracterizado por: System for depressurization of equipment and subsea lines according to claims 1, 2, 3, 4 and 5; characterized by:
- uma bomba elétrica (4) é acionada remotamente, através de um cabo de potência elétrica (3), que pode estar integrado com o umbilical eletro hidráulico (18) ou linha de anular (24); - an electric pump (4) is remotely driven by an electric power cable (3), which may be integrated with the electro hydraulic umbilical (18) or annular line (24);
12 - Sistema para despressurização de linhas de produção (23) e anular (24), de acordo com as reivindicações: 1 , 2, 3, 4 e 5, caracterizado por: System for depressurizing production lines (23) and annular (24) according to claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that:
- a sucção de uma bomba (4) ou (5), é interligada a um ou mais pontos onde se pretende promover a despressurização; - the suction of a pump (4) or (5) is interconnected to one or more points where depressurization is to be promoted;
- válvulas posicionadas, a montante e a jusante da bomba (4) ou (5), provêm seletividade dos pontos a serem despressurizados e dos pontos para onde serão direcionados os fluídos removidos. - valves positioned upstream and downstream of the pump (4) or (5) provide selectivity of the points to be depressurized and the points to which the removed fluids will be directed.
13 - Sistema para despressurização de equipamentos e linhas submarinas, de acordo com as reivindicações: 1 , 2, 3, 4 e 5, caracterizado por: System for depressurization of subsea equipment and lines according to claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that:
- todas as válvulas de bloqueio poderão possuir atuador, elétrico ou hidráulico, de forma a possibilitar a operação remota das mesmas. - All shutoff valves may have actuator, electric or hydraulic, to allow remote operation of them.
14 - Sistema para despressurização de equipamentos e linhas submarinas, de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3, 4 e 5; caracterizado por: System for depressurization of subsea equipment and lines according to claims 1, 2, 3, 4 and 5; characterized by:
- um medidor de fluxo volumétrico (FM) é instalado, por exemplo: na sucção da bomba (4) ou (5) para monitorar a evolução da dissolução do hidrato.
15 - Sistema para despressurização de linhas de produção (23) e anular (24), de acordo com as reivindicações 1 , 2, 3, 4 e 5, caracterizado por: - a volumetric flow meter (FM) is installed, for example: at the pump suction (4) or (5) to monitor the evolution of hydrate dissolution. System for depressurizing production lines (23) and annular (24) according to claims 1, 2, 3, 4 and 5, characterized in that:
- estar conectado e integrado com um equipamento submarino do tipo manifold. - be connected and integrated with a manifold type underwater equipment.
16 - Base de conexão de linhas, conhecidas como PLET ou PLEM, conectada com um sistema de despressurização de linhas de fluxo e equipamentos, caracterizada por: 16 - Line connection base, known as PLET or PLEM, connected with a flow line and equipment depressurization system, characterized by:
- uma bomba (4) ou (5) ou (20) succiona um ponto no pé do riser (32) ou na própria base e retorna o fluído bombeado para o trecho a jusante da sucção e da válvula de bloqueio do riser (33). - a pump (4) or (5) or (20) sucks a point at the riser foot (32) or at the base itself and returns the pumped fluid to the downstream section of the riser suction and shutoff valve (33) .
17 - Base de conexão de linhas, conhecidas como PLET ou PLEM, conectada com um sistema de despressurização de linhas de fluxo e equipamentos, caracterizada por: 17 - Line connection base, known as PLET or PLEM, connected with a flow line and equipment depressurization system, characterized by:
- uma bomba (4) ou (5) ou (20) succiona um ponto no pé do riser - a pump (4) or (5) or (20) succeeds a point at the riser's foot
(32) ou na própria base e retorna o fluído bombeado para uma linha auxiliar (31 ) que está ligada a UP. (32) or at the base itself and returns the pumped fluid to an auxiliary line (31) that is connected to UP.
18 - Sistema de despressurização localizado do lado interno do pé do riser (32), descido e instalado por dentro de um riser (27), caracterizado por: 18 - Depressurization system located on the inner side of the riser foot (32), lowered and installed inside a riser (27), characterized by:
- uma bomba (4) ou (5), acionada remotamente a partir da UP, é descida e alimentada por um cabo (34). - a pump (4) or (5), driven remotely from the UP, is lowered and fed by a cable (34).
- um obturador (19) faz a vedação entre a sucção e a descarga da bomba (4) ou (5). - a plug (19) seals between the suction and discharge of the pump (4) or (5).
19 - Sistema de despressurização localizado no pé do interior do riser (32), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por: Depressurization system located at the foot of the riser interior (32) according to claim 18, characterized in that:
- na estrutura do cabo (34) é instalado e integrado um sistema de aquecimento: elétrico, resistivo, capacitivo ou indutivo; de forma a aquecer o fluído da descarga da bomba (4) ou (5) e evitar a formação de hidrato no trecho ascendente do riser (32).
20 - Sistema de despressurização localizado no interior do pé do riser (32), de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por: - In the cable structure (34) a heating system is installed and integrated: electric, resistive, capacitive or inductive; in order to heat the discharge fluid from the pump (4) or (5) and to prevent hydrate formation in the riser upstream (32). Depressurization system located within the riser foot (32) according to claim 18, characterized in that:
- na estrutura do cabo (34) é instalado e integrado uma mangueira para injeção de fluído inibidor de hidrato na descarga da bomba (4) ou (5), evitando a formação de hidrato no trecho ascendente do riser (32). - In the cable structure (34) a hose for hydrate inhibitor fluid injection is installed and integrated in the pump discharge (4) or (5), preventing the formation of hydrate in the riser upstream (32).
21 - Um sistema de despressurização concretizado por uma bomba (4) ou (5), residente e integrada com um equipamentos submarino qualquer; controlado e operado remotamente de uma unidade de produção, para prevenção e remoção de hidrato, aplicável a poços submarinos individuais ou grupo de poços e suas respectivas linhas de fluxo, em campos de petróleo no mar. 21 - A depressurization system embodied by a pump (4) or (5), resident and integrated with any subsea equipment; controlled and operated remotely from a hydrate prevention and removal production facility applicable to individual submarine wells or group of wells and their respective flowlines in offshore oil fields.
22 - Um umbilical integrado (30) construído com pelo menos uma linha de auxiliar (31 ) e uma linha de fluído motriz (16) conectado e integrado com equipamentos e sistema de despressurização, submarinos. 22 - An integrated umbilical (30) constructed with at least one auxiliary line (31) and one driving fluid line (16) connected and integrated with subsea depressurization equipment and system.
23 - Método de prevenção e remoção de hidratos, caracterizado por: 23 - Hydrate prevention and removal method, characterized by:
- despressurização de equipamentos e linhas, por múltiplos pontos; - Depressurization of equipment and lines, by multiple points;
- o progresso da despressurização é acompanhada pela monitoração de medidores de vazão (FM) e indicadores de pressão conectados aos equipamentos submarinos e medidores na superfície que registram as vazões de fluído motriz bombeada e a vazão de fluído retornado.
- The progress of depressurization is accompanied by the monitoring of flow meters (FM) and pressure indicators connected to subsea equipment and surface meters that record the pumped motive fluid flow rates and the returned fluid flow rate.
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