WO2024073829A1 - Sistema submarino de geração de energia elétrica - Google Patents

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WO2024073829A1
WO2024073829A1 PCT/BR2023/050335 BR2023050335W WO2024073829A1 WO 2024073829 A1 WO2024073829 A1 WO 2024073829A1 BR 2023050335 W BR2023050335 W BR 2023050335W WO 2024073829 A1 WO2024073829 A1 WO 2024073829A1
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generation system
power generation
submarine
electrical power
electrical energy
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PCT/BR2023/050335
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English (en)
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Inventor
Antonio Marcos Fonseca Bidart
Marcelo Jorge Mendes SPELTA
Luiz Carlos Tosta DA SILVA
Felipe Silva OLIVEIRA
Juliana Pereira Silva
Alexandre Jaime Mello VIEIRA
Fabio Menezes Passarelli
Fabricio Soares Da Silva
Original Assignee
Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/06—Stations or aggregates of water-storage type, e.g. comprising a turbine and a pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/10—Submerged units incorporating electric generators or motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/04—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature

Definitions

  • the present invention falls within the technical field of underwater generation and distribution of electrical energy from the use of the kinetic and pressure energy of the fluid produced from producing reservoirs.
  • HISEP® high pressure gravitational separation technology
  • Patent document US 8779614 B2 addresses the use of kinetic energy from fluids associated with oil production to generate electrical energy, presenting a system and method for converting the flow of a fluid (for example: chemical injection) from UEP in electrical or hydraulic power for use in underwater conditions.
  • a fluid for example: chemical injection
  • document US 20090151954 Al describes a system and method for supplying power to submarine support equipment.
  • the energy may be provided by diverting at least a portion of a fluid from a well production system to units of subsea support equipment, which may be disposed of in the vicinity of the seabed, seabed, or line. of drilling mud.
  • the well production system may include, but is not limited to, a water injection system, a gaslift system, or combinations thereof.
  • Document US 7224080 B2 defines a submarine energy system for use in capturing free energy or waste (e.g. thermal, geothermal, pressurized subsurface, wind, wave, solar or other free, waste or low-cost energy sources or gases) that can then be converted and/or stored to power a service or device submarine during periods when the free or residual energy supply is not as abundant, is not available, or demands require a greater output than that provided in the steady state.
  • the subsea power system may include: one or more energy capture devices (such as a turbine and/or a thermoelectric generator) for collecting free or waste energy and a fuel cell, oxygen and hydrogen electrolyzer, storage vessels , between others.
  • US patent 6998724 B2 discloses a system for generating electrical energy from a subsea installation, which includes at least one flow line, wherein the system comprises a turbine that is operatively connected to the flow line (injection line or production), and the flow through the turbine generates electrical energy.
  • US patent 5839508 B2 presents an electrical energy generation device connected to the production column.
  • the device is housed laterally to the production column and diverts part of the flow to generate electrical energy using a turbine.
  • the subsea power system comprises a subsea main power distribution board powered from a topside power supply, at least one control module of main power distribution board controlling the subsea main power distribution board, at least one subsea auxiliary power distribution board, and distribution board control module controlling said auxiliary power distribution board.
  • the subsea power system further includes at least one critical switch control module connected to an external power source, said critical switch control module being operable to control the main power switch and/or auxiliary power switch to perform play a game.
  • the system comprises a subsea electrical distribution system with at least one modular subsea circuit breaker assembly.
  • the modular circuit breaker comprises a bus housing housing a bus.
  • the bus casing is pressurized with sulfur hexafluoride (SF6) gas.
  • At least one circuit breaker housing housing a subsea circuit breaker is attached to the bus housing.
  • the inside of the bus housing can be sealed from the inside of the circuit breaker housing.
  • the circuit breaker housing can be pressurized with SF6 gas.
  • Document US 20140130498 Al discloses a system that makes use of geothermal energy and combustion energy for power generation.
  • the system comprises an injection well in communication with an underground reservoir containing a native solution containing methane at a first temperature, a production well in communication with the reservoir, a supply system that provides a non-water-based working fluid to the injection well at a second temperature lower than the first temperature, where exposure of the working fluid to the native fluid causes a portion of methane to come out of solution to form a production fluid of at least a portion of the working fluid and the methane portion, and exposure to the first temperatures heats the production fluid to a third temperature higher than the second temperature, whereby the heated production fluid enters the production well and a energy recovery apparatus in communication with the production well to convert energy in the production fluid into electricity, heat, or a combination thereof.
  • WO 2019012266 Al describes a fluid flow control valve configured to provide a counterflow of a secondary fluid to a primary fluid flow so as to stabilize or regulate turbulence and pressure changes with a network of conduit.
  • the valve may find particular application in oil and gas production systems and to reduce or eliminate gaps in flow lines that use risers for vertical fluid transport.
  • Patent application BR 102021020136-3 proposes a system for generating underwater electrical energy by taking advantage of the pressure and kinetic energy of hydrocarbon currents from reservoirs, in which the fluid produced from the reservoir can be in multiphase conditions with at least one phase in supercritical or critical conditions, with a dense phase gas stream and at least one immiscible liquid.
  • the system is implemented through an arrangement that includes a flow homogenizer, a multistage high differential pressure rotodynamic type turbine, converter and/or power transformer.
  • request BR102021020136-3 does not present a solution that allows managing, centralizing and/or creating generation and distribution networks to maximize the production of underwater electrical energy (increased installed electrical power) in a non-intermittent manner through the use of the submarine arrangement of the field production system and/or the producing region connected to UEP.
  • the present invention defines, according to a preferred embodiment, a submarine electrical power generation system comprising one or more rotodynamic electrical power generation systems, which consist of a set of rotating equipment, at least one central electrical power distribution station, at least one device homogenization/rectification of a static or dynamic flow pattern, in which the flow from one or more producing reservoirs is sent to at least one collector tube, which then feeds one or more rotodynamic electrical energy generation systems.
  • rotodynamic electrical power generation systems consist of a set of rotating equipment, at least one central electrical power distribution station, at least one device homogenization/rectification of a static or dynamic flow pattern, in which the flow from one or more producing reservoirs is sent to at least one collector tube, which then feeds one or more rotodynamic electrical energy generation systems.
  • the present invention aims to enable a solution for the generation of non-intermittent underwater electrical energy, with high energy intensity and low carbon content through an energy generation/distribution plant based on the use of energy from pressure and kinetics of hydrocarbon streams from producing reservoirs.
  • the proposal of the present invention seeks to take advantage of this energy normally wasted in the production process to generate electrical energy for the purpose of powering underwater processing and repressurization systems close to or distant from the electrical energy generation plant.
  • the underwater electrical energy generation plant in addition to taking advantage of a natural energy source that is currently wasted, the underwater electrical energy generation plant also contributes to reducing dependence on energy generation via fossil fuels (with the consequent reduction of IGEE); in other words, it allows a reduction in the emission of CO2 equivalent per barrel of oil produced. Furthermore, the present invention also has the potential to reduce weight, complexity and space in the power generation section of the UEP and can be considered a non-intermittent, high energy intensity source. In light of the foregoing, the present invention has the potential to contribute to achieving future carbon neutrality goals and increase the economic attractiveness of projects that use subsea separation systems.
  • Figure 1 illustrates a preferred embodiment of the underwater electrical power generation system.
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of the submarine alternating current electrical power generation system with transformers.
  • Figure 3 represents a preferred embodiment of the submarine alternating current electrical power generation system without transformers.
  • Figure 4 illustrates an additional preferred embodiment of the underwater direct current electrical power generation system.
  • Figure 5 shows another preferred embodiment of the submarine electrical energy generation system with decentralized generation and centralized distribution.
  • Figure 6 shows an additional preferred arrangement of the submarine decentralized electrical power generation system using alternating current and with a transformer for each generator.
  • Figure 7 illustrates another preferred embodiment of the submarine system for generating decentralized electrical energy in medium and high voltage alternating current.
  • Figure 8 illustrates an example of a preferred embodiment of the submarine system for generating decentralized direct current electrical energy, without the use of transformers.
  • Figure 9a shows an embodiment of a flow pattern rectifying collector tube (manifold).
  • Figure 9b shows another embodiment of a collector tube and flow pattern rectifier for fluids with high RGO and low CO2 content.
  • Figure 10 shows an exemplary application of the underwater electrical power generation system of the present invention.
  • Figure 1 illustrates a preferred embodiment of the subsea electrical power generation system 15.
  • the subsea electrical power generation system 15 can send flow from one or more producing reservoirs 1 or producing wells 1 to at least one central collector tube (manifold) 2 that will feed one or more rotodynamic electrical energy generation systems 3.
  • energy distribution is carried out in at least one central electrical energy distribution station 4, which comprises a power transformer , inverters, rectifiers, load distribution centers, among other equipment common to such a plant, common knowledge in the technical field in question.
  • central electrical energy distribution station 4 comprises a power transformer , inverters, rectifiers, load distribution centers, among other equipment common to such a plant, common knowledge in the technical field in question.
  • the distribution of electrical energy from the central electrical energy distribution station 4 can be carried out in both alternating current and direct current, and the central electrical energy distribution station 4 is capable of supplying multiple loads, according to examples of embodiments presented in Figures 2, 3 and 4, detailed below.
  • the multiphase fluid stream leaving the rotodynamic electrical power generation systems 3 can be sent directly to stationary production unit 12 (UEP) through at least one line 8. Or it can be sent, for example, for processing in a fluid processing and repressurization station 11 through at least one line 9; or it can be sent for onshore processing.
  • URP stationary production unit 12
  • the electrical energy generated by the subsea electrical power generation system 15 is then transmitted by power cables 10 to subsea consumption points, such as subsea processing and repressurization stations 11.
  • Rotodynamic electrical power generation systems 3 preferably comprise a set of rotating equipment 7, wherein the set of rotating equipment 7 includes a plurality of multistage turbines, or a plurality of rotodynamic sets of multistage pumps operating in reverse. and/or combination of these, which are designed to recover the pressure and kinetic energy of fluids originating from natural gas or oil producing areas; that is, from producing reservoirs 1, in which the fluid produced may be in multiphase conditions, and may contain at least one phase in supercritical or critical conditions with, for example, a gas stream in dense phase (density greater than or equal to 200 kg/m 3 ) and at least one immiscible liquid.
  • the set of rotating equipment 7, responsible for harnessing kinetic and pressure energy can be composed of radial, semi-axial, axial rotors, or combinations of these.
  • the underwater electrical power generation system of the present invention may include at least one generator 5 and at least one static or dynamic flow pattern homogenization/rectification device 6, which may be installed upstream of the set of rotating equipment 7 and/or directly connected to the set of rotating equipment 7, or via the central collector tube (manifold) 2, which can also be designed to serve as a flow pattern rectifier, minimizing the risk of intermittent flow.
  • Figure 2 shows a preferred embodiment of the submarine electrical power generation system 15 in alternating current with transformers.
  • Figure 2 shows an additional preferred embodiment of the submarine electrical power generation system 15 with transformers for distributing electrical energy in alternating current through a central electrical power distribution station 4 for loads over long distances.
  • the subsea electrical power generation system 15 additionally includes, for example, electrical transformers 4.1, switching devices 4.2, variable frequency inverters 4.3 and motor drive unit 4.4, and a set of power and fiber cables.
  • Figure 3 represents another preferred embodiment of the submarine electrical power generation system 15 in alternating current without transformers.
  • Figure 3 illustrates the subsea electrical power generation system 15 additionally comprising, for example, switching devices 4.2 and variable frequency inverters 4.3, motor drive unit 4.4, set of power cables and optical fiber 10, in which electrical energy is transmitted by the set of power and optical fiber cables 10 to subsea consumption points, such as, for example, electric motors at processing stations, reinjection, and subsea boosting 11.1.
  • subsea consumption points such as, for example, electric motors at processing stations, reinjection, and subsea boosting 11.1.
  • Figure 4 illustrates an additional preferred embodiment of the underwater electrical energy generation system 15 of the present invention, in which there is a distribution of electrical energy in high voltage direct current, aiming to supply consumption points very distant from the generation.
  • the submarine electrical power generation system 15 further comprises electrical transformers 4.1, switching devices 4.2, rectifier systems 4.5, variable frequency inverters 4.3, motor drive unit 4.4, a set containing power and fiber optic cables 10, in which electrical energy is transmitted through the set containing power and fiber optic cables 10 to the subsea consumption points, such as, for example, electric motors at processing, reinjection and submarine boosting stations 11.1.
  • the conversion of kinetic energy and pressure energy into electrical energy, through the set of rotating equipment 7, can be carried out in a centralized and/or decentralized manner, in order to better meet the productive arrangement of the field and/or or the demand of main consumers, using, for example, synchronous generators, asynchronous generators and/or, in the case of multistage pumps operating in reverse 7, motors operating as generators.
  • Figure 5 shows another preferred embodiment of the submarine electrical energy generation system 15, in which generation takes place in a decentralized manner and distribution is centralized.
  • the submarine electrical power generation system 15 additionally comprises, for example, one or more rotodynamic electrical power generation systems 3, which comprises a set of rotating equipment 7 (multistage turbines , rotodynamic set of multistage pumps operating in reverse, and/or a combination thereof); generators and flow homogenization/rectification devices 6, for example, positioned at different points of the subsea production scheme, such as, for example, in the production column of wells 13, or close to the Christmas tree of wells 14.
  • rotodynamic electrical power generation systems 3 which comprises a set of rotating equipment 7 (multistage turbines , rotodynamic set of multistage pumps operating in reverse, and/or a combination thereof); generators and flow homogenization/rectification devices 6, for example, positioned at different points of the subsea production scheme, such as, for example, in the production column of wells 13, or close to the Christmas tree of wells 14.
  • the underwater electrical power generation system 15, or the rotodynamic electrical power generation system 3, or the static or dynamic type flow pattern homogenization/rectification device 6, can also be arranged at some meters from the entrance of a subsea separator 27 and/or positioned upstream of the first production separator on the topside of the UEP 16 where, in both cases, the electrical energy generation system was designed to recover pressure energy and kinetic energy of fluids originating from areas producing natural gas or oil, in which the fluid produced can be found, preferably, in multiphase conditions.
  • the distribution/transmission of the generated energy can also occur directly through power cables 17 from points in the vicinity of the submarine electrical energy generation system 15; and/or centralized, through the transmission of energy from the submarine electrical energy generation system 15, via power cables 17, for example, to a submarine distribution center 18 located close to the consumption points.
  • Figure 6 shows an additional preferred arrangement of the subsea decentralized electrical power generation system 15 in alternating current and with a transformer for each generator.
  • Figure 6 illustrates a preferred and exemplary embodiment of an arrangement of the decentralized submarine electrical energy generation system 15, in which there is a centralized distribution of electrical energy by a submarine distribution center 18 in current alternating current.
  • the submarine electrical power generation system 15 comprises, for example, an electrical transformer 18.1 for each generator, devices switchgear 18.2, variable frequency inverters 18.3, motor drive unit 18.4, set of power and fiber optic cables 10. Electrical energy is transmitted by the set of power and fiber optic cables 10 to subsea consumption points such as, for example, electric motors for processing stations, reinjection, and submarine boosting 11.1.
  • Figure 7 illustrates another preferred embodiment of the submarine decentralized electrical energy generation system 15 in alternating current, in which there is a centralized distribution of electrical energy by a submarine distribution center 18 in alternating current, with a maneuvering device (switchgear) 18.2 including two buses: a medium voltage one for supplying nearby loads and a high voltage one for supplying distant loads.
  • the present embodiment of the submarine electrical power generation system in Figure 7 comprises, for example, electrical transformers 18.1, variable frequency inverters 18.3, motor drive unit 18.4, and a set of power and fiber optic cables 10. Electrical energy is transmitted by a set of power and fiber optic cables 10 to subsea consumption points, such as, for example, electric motors at processing stations, reinjection, and subsea boosting 11.1.
  • FIG 8 illustrates an example of a preferred embodiment of the decentralized submarine electrical energy generation system 15, in which there is a centralized distribution of electrical energy in direct current by a submarine distribution center 18, without the use of transformers.
  • the underwater electrical energy generation system 15 of the present embodiment comprises, for example, rectifier systems 18.5, variable frequency inverters 18.3, motor drive unit 18.4, and a set of power and fiber optic cables 10. Electrical energy it is transmitted by the set of power and fiber optic cables 10 to subsea consumption points, such as, for example, electric motors at processing stations, reinjection, and subsea boosting 11.1.
  • Figure 9a illustrates an example, without exhausting other flow pattern rectification solutions, of the configuration of a central collector tube (manifold) 2 designed to serve as a flow pattern rectifier; that is, a central collector designed to minimize the risk of an intermittent flow pattern upstream of the rotating equipment assembly 7 (rotodynamic multistage turbine assemblies, multistage reverse operating pumps 7, and/or combination thereof) and, therefore, In this way, reduce the potential for unbalanced mechanical efforts in the rotodynamic assemblies of electrical energy generation devices.
  • a central collector tube manufactured to serve as a flow pattern rectifier
  • the collector tube 2 receives the oil from the producing wells 1. Additionally, Venturi tubes or valves 19 can be installed immediately upstream of the collector tube 2 to increase the velocity of the fluid entering the collector tube 2 and, thus, favor the swirling/mixing of the fluid within the collector tube 2.
  • the collector tube 2 may also contain conventional internal devices to promote the swirling/mixing of the fluid. fluid. The flow with a rectified flow pattern is sent to the rotodynamic electrical energy generation systems 3 of the central electrical energy distribution station 4.
  • FIG. 9b illustrates another additional preferred embodiment of a central collector tube configuration (manifold) 2 designed to serve as a flow pattern rectifier; i.e., a central collector designed to minimize the risk of an intermittent flow pattern upstream of the rotating equipment assembly 7 (multistage turbine rotodynamic assemblies, multistage pumps operating in reverse, and/or combination thereof 7).
  • collector tube 2 receives oil from producing wells 1 and part of the volumetric fraction of gas present in the fluid goes through section 20 of the collector and also passes through tubes or Venturi valves 19, which are installed immediately upstream of the collector tube. 2, in order to increase the speed of the fluid that enters the collector tube 2 and, thus, favor the swirling/mixing of the fluid within the collector tube 2.
  • the fluid with the lowest gas volumetric fraction enters through tube 21 and is dispersed through collector tube 2; for example, through a liquid distributor/disperser tube to favor homogenization/gas-liquid mixing, especially in scenarios where the fluid produced has a low CO2 content (less than or equal to 20%, approximately).
  • the collector tube 2 may also contain other conventional internal devices to promote swirling/mixing of the fluid.
  • the flow with a rectified flow pattern is sent to the rotodynamic electrical energy generation systems 3 of the central electrical energy distribution station 4.
  • Figure 10 presents, in an illustrative way, without exhausting other applications or arrangements, a schematic of how the use of part of the pressure energy and kinetic energy of fluids from producing reservoirs 25 or producing wells 25 with high pressure can be achieved. and high CO2 (85% to 100%) and which have a low or very low percentage of hydrocarbon utilization, through the submarine electrical energy generation system of the present invention.
  • the submarine electrical power generation system 15 totally or partially regulates the pressure and flow of hydrocarbon upstream thereof.
  • the use of part of the pressure energy and kinetic energy is achieved by sending, for example, the flow from one or more producing wells 26 with CO2 contents above 85% to a collection tube (manifold) central 2, which will feed one or more rotodynamic electrical power generation systems 3, wherein the rotodynamic electrical power generation system 3 comprises a set of rotating equipment 7, which includes multistage turbines, rotodynamic sets of multistage pumps operating in reverse 7 and/or combination thereof, which have been designed to recover the pressure and kinetic energy of fluids from areas producing natural gas or oil, in which the fluid produced may be in conditions, preferably multiphase; and the energy distribution is carried out in a central distribution station 4 that includes a power transformer, rectifiers, among other equipment.
  • the fluid flow leaves the rotodynamic electrical energy generation systems 3 with sufficient autogenous pressure for natural reinjection of this fluid without a pressure elevation system; for example, in depleted oil reservoirs 24, aiming to increase advanced oil recovery, or simply for geological storage of the CO2-rich fluid, and/or this can be reinjected into saline aquifers 23, other shallower reservoirs, and caverns. lowest pressure salt 22.
  • the set of rotating equipment 7, responsible for harnessing kinetic energy and pressure may be composed of radial, semi-axial, axial rotors or combinations thereof.
  • the set of rotating equipment 7 may also contain a static or dynamic flow pattern homogenization/rectification device 6 installed upstream of the rotodynamic set and/or directly connected to that set, or via a central collector tube (manifold) 2, which can also be designed to serve as a flow pattern rectifier to minimize the risk of intermittent flow.
  • the submarine electrical power generation system 15 is applied in oil producing reservoirs 1 or producing wells 1 with high pressure, in which the produced reservoir fluid is preferably in multiphase conditions, high productivity index , gas-oil ratio (RGO) from 50 Sm 3 /Sm 3 to 10,000 Sm 3 /Sm 3 ; more particularly, RGO between 100 Sm 3 /Sm 3 and 3500 Sm 3 /Sm 3 , and CO2 concentrations in the reservoir fluid that can vary from 0.1% to 85%; more particularly, between 2% and 80%.
  • RGO gas-oil ratio
  • the submarine electrical energy generation system 15 is applied in oil producing reservoirs 1 or high pressure and high temperature producing wells 1 ( ⁇ 250°C), aiming to generate energy and consequent reduction, control or adjustment of the arrival temperature at the production unit.
  • the submarine electrical power generation system 15 is applied in producing reservoirs 1, specifically areas producing natural gas (with or without the presence of condensable hydrocarbons) with high pressure (up to 1500 bar), high productivity and CO2 concentrations that can vary from 0.1% to 85%; more particularly, between 2% and 80%.
  • the underwater electrical power generation system 15 is applied in oil reservoirs with high pressure and high CO2; particularly, from 85% to 100% and that have a low or very low percentage of hydrocarbon utilization.
  • the use of part of the pressure and kinetic energy of the fluid is achieved by passing the fluid through the underwater electrical energy generation system 15 with the maintenance of an autogenous pressure downstream of this system 15, which is sufficient for natural reinjection of this fluid (without pressure lifting system); for example, in depleted oil reservoirs 24, aiming to increase advanced oil recovery, or simply for geological storage of the CO2-rich fluid, and/or which can be reinjected into saline aquifers 23 and salt caves 22.
  • the producing reservoirs 1 have a pressure between 100 bar and 1500 bar; more preferably, between 200 bar and 700 bar.
  • the submarine electrical energy generation system 15 receives and distributes to submarine consumers the electrical energy generated on the topside of stationary production units 12 from conventional generation and/or from the use of pressure and kinetic energy recovered by the use of a set of rotating equipment 7 formed by turbines or multistage rotodynamic sets of pumps operating in reverse 7, and/or combination thereof, which have been installed upstream of the first topside separator of the UEP 16 to generate electrical energy.
  • the submarine electrical energy generation system 15 receives and distributes electrical energy generated by other renewable electrical generation sources, such as wind, solar and tidal waves, to underwater consumers.
  • other renewable electrical generation sources such as wind, solar and tidal waves
  • Example 1 detailed here is based on real data from a practical application of the potential use of the present invention.
  • example 1 considered the use of part of the kinetic and pressure energy of 8 producing wells, employing a subsea decentralized electrical energy generation arrangement, as previously described in the preferred embodiment of Figure 5.
  • decentralized energy generation can be achieved, for example, by using of a set of rotating equipment (multistage turbines, rotodynamic set of multistage pumps operating in reverse, or combination thereof), generators, flow homogenization/rectification devices connected to the production system of each producing well.
  • rotating equipment multistage turbines, rotodynamic set of multistage pumps operating in reverse, or combination thereof
  • generators flow homogenization/rectification devices connected to the production system of each producing well.
  • the subsea electrical power generation systems 15 of each producing well are positioned immediately after the Christmas tree, and the fluid leaving the discharge of the subsea electrical power generation system 15 is sent directly to the topside of the UEP.
  • the fluid produced may contain between 15% and 50% CO2 and RGO (gas-oil ratio) of approximately 300 Sm 3 /Sm 3 to 500 Sm 3 /Sm 3 .
  • the average distance between the Christmas tree of each well and the topside of the UEP is approximately 3 km.
  • the distribution/transmission of generated electrical energy can also occur directly through power cables 17 from points in the vicinity of the submarine electrical energy generation system 15, and/or centrally, through the transmission of energy from the submarine electrical power generation system 15 via power cables 17, for example, to a submarine distribution center 18.
  • Example 2 is based on real data from an exemplary practical application of the present invention to illustrate its potential use.
  • example 2 considered the use of part of the kinetic and pressure energy of 10 producing wells through the use of a subsea arrangement of the central type of decentralized energy generation, as described in Figure 5.
  • decentralized power generation can be achieved, for example, by the use of a set of rotating equipment (multistage turbines, rotodynamic set of multistage pumps operating in reverse, or combination thereof), generators, devices homogenization/rectification of flow connected to the production system of each producing well.
  • rotating equipment multistage turbines, rotodynamic set of multistage pumps operating in reverse, or combination thereof
  • generators devices homogenization/rectification of flow connected to the production system of each producing well.
  • the underwater electrical power generation systems 15 of each producing well are positioned immediately after the Christmas tree, and the fluid that leaves the discharge from the underwater electrical power generation system 15 is sent directly to the topside of UEP.
  • the fluid produced can contain between 60% and 80% CO2 and RGO (gas-oil ratio) of approximately 2500 Sm 3 /Sm 3 to 3000 Sm 3 /Sm 3 .
  • the average distance between the Christmas tree of each well and the topside of the UEP is around 2.5 km.
  • the distribution/transmission of the generated energy can also occur directly through power cables 17 from points in the vicinity of the submarine electrical energy generation system 15, and/or centrally, through the transmission of energy coming from the submarine electrical power generation system 15, via power cables 17; for example, for a subsea distribution center 18.
  • Said system and method of the present invention is capable of enhancing the production of oil fields (oil or gas producing areas); for example, with a high productivity index, high pressures (the fluid produced may be in supercritical, critical or subcritical conditions), high RGOs and variable CO2 concentrations.
  • the submarine system for generating electrical energy takes advantage of a natural source of energy. Thus, it has the potential to reduce CO2 equivalent emissions per barrel of oil produced.

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Abstract

A presente invenção se refere a um sistema submarino de geração e distribuição de energia elétrica compreendendo um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica, que compreendem um conjunto de equipamentos rotativos, pelo menos uma estação central de distribuição de energia elétrica, pelo menos um dispositivo de homogeneização/retificação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico, em que a vazão de um ou mais reservatórios produtores é enviada para pelo menos um tubo coletor, que alimenta um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica que permitem criar centrais e/ou redes de geração e distribuição para maximizar a produção de energia elétrica submarina (aumento da potência elétrica instalada) de forma não intermitente por meio do aproveitamento do próprio arranjo submarino do sistema de produção do campo e/ou da região produtora conectada a UEP.

Description

SISTEMA SUBMARINO DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA
Campo da invenção
[ 001 ] A presente invenção se insere no campo técnico de geração e distribuição submarina de energia elétrica a partir do aproveitamento da energia cinética e de pressão do fluido produzido de reservatórios produtores .
Fundamentos da invenção
[ 002 ] O advento de grandes reservas de óleo e gás natural na região conhecida como pré-sal vem trans formando o setor de petróleo e gás no Brasil , posicionando esse pais em uma posição relevante em termos de reservas mundiais de hidrocarbonetos .
[ 003 ] Entretanto , o desenvolvimento dessas reservas de óleo e gás implica a superação de diversos desafios tecnológicos , econômicos , logísticos e ambientais . Alguns dos maiores desafios estão relacionados à redução da emissão de CO2 equivalente por barril de óleo produzido , redução dos custos de capital ( CAPEX, Capi tal Expendi ture) e do custo operacional ( OPEX, Opera ti onal Expendi ture) , e maximi zação da produção de óleo , principalmente nos campos e blocos exploratórios que possuem elevada razão gás-óleo (RGO) e elevados teores de CO2 .
[ 004 ] No caso dos campos com elevados RGOs e teores de CO2 , o emprego de processos convencionais para a separação do CO2 e para o processamento do gás natural tornou-se menos eficaz e mais oneroso , surgindo a necessidade de arranj os e processos de maior complexidade e consequentemente de custos elevados , notadamente no que se refere ao tamanho das plantas de processamento de gás natural . Nesses arranj os , a capacidade de processamento de gás natural da unidade estacionaria de produção (UEP) é, frequentemente, a depender da concentração de CO2 e da RGO, o fator limitante para o aumento da capacidade de processamento do óleo.
[005] Nesse contexto, a utilização de sistemas de processamento submarino e repressurização (gás e/ou água) tem grande potencial para remover o gargalo e/ou aumentar a produção de óleo.
[006] A tecnologia de separação gravitacional à alta pressão (HISEP®) , descrita na patente BR 102014002291-0 Bl, por exemplo, permite reduzir significativamente a RGO da corrente de óleo que chega à UEP, o que implica não apenas a redução de tamanho e de complexidade da planta de processamento de gás, mas também permite prolongar o platô de produção de óleo por um tempo maior e aumentar o fator de recuperação de hidrocarbonetos .
[007] No entanto, no cenário atual, a implementação de sistemas submarinos de separação e repressurização requer o aumento da capacidade de geração de energia elétrica das Unidades Estacionárias de Produção (UEP) , com consequente impacto negativo sobre o IGEE (Inventário de Gases de Efeito Estufa) e aumento adicional de peso e de área para geração de energia elétrica.
[008] Adicionalmente, vale ressaltar que os projetos das UEPs atuais têm flexibilidade insuficiente para acomodar as modificações necessárias para ampliar a geração de energia elétrica .
[009] Dessa forma, têm-se buscado soluções para geração e distribuição de energia submarina com alta intensidade energética, preferencialmente de fontes não intermitentes e que permitam a redução da emissão de CO2 equivalente por barril de óleo produzido, que sejam capazes de alimentar com segurança, atratividade econômica e baixo impacto ambiental os futuros projetos de estações/sistemas submarinos de processamento e repressurização (boosting) .
Estado da técnica
[010] No Estado da Técnica existem sistemas, métodos e equipamentos para geração de energia elétrica com base na conversão da energia do movimento das ondas, das correntes marítimas, e do movimento hidráulico em energia elétrica. Porém, essas soluções para geração de energia elétrica estão normalmente sujeitas a intermitência e/ou efeitos sazonais.
[011] O documento da patente US 8779614 B2 aborda a utilização de energia cinética de fluidos associados à produção de petróleo para geração de energia elétrica, apresentando um sistema e método para conversão do fluxo de um fluido (por exemplo: injeção quimica) proveniente da UEP em energia elétrica ou hidráulica para utilização em condição submarina .
[012] Por sua vez, o documento US 20090151954 Al descreve um sistema e método para fornecer energia a equipamentos de apoio submarinos. Especificamente, a energia pode ser fornecida através do desvio de pelo menos uma porção de um fluido de um sistema de produção de poços para unidades de equipamento de apoio submarino, que podem ser descartadas nas proximidades do fundo do mar, leito do mar, ou linha de lama de perfuração. O sistema de produção de poços pode incluir um sistema de injeção de água, um sistema de gaslift ou combinações destes, mas não está limitado a eles.
[013] Já o documento US 7224080 B2 define um sistema de energia submarino para uso na captura de energia livre ou residual (por exemplo, gases ou líquidos térmicos, geotérmicos, pressurizados de subsuperf ície, vento, ondas, solar ou outros livres, resíduos ou fontes de energia de baixo custo) que pode então ser convertida e/ou armazenada para alimentar um serviço ou dispositivo submarino durante períodos em que o suprimento de energia livre ou residual não é tão abundante, não está disponível, ou as demandas exigem uma saída maior do que a fornecida no estado estacionário. 0 sistema de energia submarino pode incluir: um ou mais dispositivos de captura de energia (como uma turbina e/ou um gerador termoelétrico ) para a coleta de energia livre ou residual e uma célula de combustível, eletrolisador de oxigênio e hidrogênio, vasos de armazenamento, entre outros.
[014] A patente US 6998724 B2 revela um sistema para gerar energia elétrica a partir de uma instalação submarina, que inclui pelo menos uma linha de fluxo, em que o sistema contempla uma turbina que está operativamente conectada à linha de fluxo (linha de injeção ou produção) , sendo que o fluxo através da turbina gera a energia elétrica.
[015] A patente US 5839508 B2 apresenta um aparelho de geração de energia elétrica conectado à coluna de produção. O aparelho é alojado lateralmente à coluna de produção e desvia parte do fluxo para geração de energia elétrica utilizando uma turbina.
[016] O documento WO 2007055594 Al revela um arranjo para partida externa de um sistema de energia submarino. O sistema de energia submarino compreende um quadro de distribuição de energia principal submarino alimentado a partir de uma fonte de alimentação de topside, pelo menos um módulo de controle de quadro de distribuição de energia principal controlando o quadro de distribuição de energia principal submarino , pelo menos um quadro de distribuição de energia auxiliar submarino , e módulo de controle do quadro de distribuição que controla o referido quadro de distribuição de energia auxiliar . 0 sistema de energia submarino inclui ainda pelo menos um módulo de controle de comutador critico conectado a uma fonte de energia externa, o referido módulo de controle de comutador critico sendo operável para controlar o comutador de energia principal e/ou comutador de energia auxiliar para reali zar uma partida .
[ 017 ] Por sua vez , o documento US 20130286549 Al revela um sistema e método para acoplar energia elétrica submarina . O sistema compreende um sistema de distribuição elétrica submarino com pelo menos um conj unto de disj untor submarino modular . O disj untor modular compreende um invólucro de barramento que abriga um barramento . Em uma modalidade , o invólucro do barramento é pressuri zado com gás hexafluoreto de enxofre ( SF6 ) . Pelo menos um invólucro de disj untor que abriga um disj untor submarino é fixado ao invólucro de barramento . O interior do invólucro do barramento pode ser vedado do interior do invólucro do disj untor . O invólucro do disj untor pode ser pressuri zado com gás SF6 .
[ 018 ] O documento US 20140130498 Al revela um sistema que faz uso da energia geotérmica e da energia de combustão para geração de energia . O sistema compreende um poço de inj eção em comunicação com um reservatório subterrâneo contendo uma solução nativa contendo metano a uma primeira temperatura, um poço de produção em comunicação com o reservatório , um sistema de abastecimento que fornece um fluido de trabalho não à base de água para o poço de inj eção em uma segunda temperatura inferior à primeira temperatura, em que a exposição do fluido de trabalho ao fluido nativo faz com que uma porção de metano saia da solução para formar um fluido de produção de pelo menos uma porção do f luido de trabalho e a porção de metano , e a exposição às primeiras temperaturas aquece o fluido de produção a uma terceira temperatura superior à segunda temperatura, em que o fluido de produção aquecido entra no poço de produção e um aparelho de recuperação de energia em comunicação com o poço de produção para converter energia no fluido de produção em eletricidade , calor, ou uma combinação deles .
[ 019 ] O documento WO 2019012266 Al descreve uma válvula de controle de fluxo de fluido configurada para fornecer um contrafluxo de um fluido secundário para um fluxo de fluido primário , de modo a estabili zar ou regular a turbulência e as mudanças de pressão com uma rede de conduite . A válvula pode encontrar aplicação particular em sistemas de produção de petróleo e gás e para reduzir ou eliminar gol fadas em linhas de fluxo que usam risers para transporte vertical de fluido .
[ 020 ] De uma forma geral , os trabalhos relatados no Estado da Técnica envolvem a geração de energia submarina utili zando , geralmente , turbinas especialmente desenhadas para o aproveitamento de correntes marítimas , ondas , marés etc . O potencial de geração de energia elétrica por meio de ondas e marés é dependente de condições como , por exemplo , o comprimento da onda, a velocidade da onda, fase , direção etc . , e são normalmente intermitentes e/ou sazonais devido à di ficuldade em manter um fornecimento regular de energia por questões climáticas, ciclo de marés etc.
[021] Por outro lado, os sistemas submarinos de processamento e repressurização precisam de um fornecimento constante e regular de energia elétrica.
[022] Adicionalmente, uma parcela da energia de pressão e cinética proveniente dos fluidos de reservatórios com alta pressão, alto indice de produtividade, elevadas RGOs e concentrações de CO2 variadas, como os encontrados no Pré- sal, é desperdiçada.
[023] O pedido de patente BR 102021020136-3 propõe um sistema para geração de energia elétrica submarina através do aproveitamento da energia de pressão e cinética de correntes de hidrocarbonetos provenientes de reservatórios, nos quais o fluido produzido do reservatório pode se encontrar em condições multifásicas com pelo menos uma fase em condições supercriticas ou criticas, com uma corrente de gás em fase densa e pelo menos um liquido imiscivel.
[024] O sistema é concretizado por meio de um arranjo que inclui um homogeneizador de fluxo, uma turbina do tipo rotodinâmica multiestágios de alta pressão diferencial, conversor e/ou transformador de potência.
[025] No entanto, o pedido BR102021020136-3 não apresenta uma solução que permita gerir, centralizar e/ou criar redes de geração e distribuição para maximizar a produção de energia elétrica submarina (aumento da potência elétrica instalada) de forma não intermitente por meio do aproveitamento do próprio arranjo submarino do sistema de produção do campo e/ou da região produtora conectada a UEP.
Breve descrição da invenção
[026] A presente invenção define, de acordo com uma concreti zação pre ferencial , um sistema submarino de geração de energia elétrica compreendendo um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica, que consistem de um conj unto de equipamentos rotativos , pelo menos uma estação central de distribuição de energia elétrica, pelo menos um dispositivo de homogenei zação/reti f icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico , em que a vazão de um ou mais reservatórios produtores é enviada para pelo menos um tubo coletor, que então alimenta um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica .
[ 027 ] Conforme se tornará evidente a partir da descrição detalhada da presente invenção , esta propõe , de forma inovadora, um si stema submarino de geração/distribuição de energia elétrica submarina que aproveita parte da energia naturalmente disponível no processo produtivo , no reservatório produtor, para gerar a energia elétrica necessária para alimentar as demandas dos sistemas de processamento e repressuri zação de fluidos submarinos que estej am próximos ou distantes dessa central de geração e distribuição .
[ 028 ] Brevemente , a presente invenção obj etiva viabili zar uma solução para a geração de energia elétrica submarina não intermitente , de alta intensidade energética e baixo conteúdo de carbono por meio de uma central de geração/distribuição de energia baseada no aproveitamento da energia de pressão e cinética de correntes de hidrocarbonetos provenientes de reservatórios produtores .
[ 029 ] Os reservatórios produtores com alta pressão , alto indice de produtividade , elevadas RGOs e concentrações de CO2 variadas , como os encontrados no pré-sal , apresentam condições apropriadas para a utili zação nessas centrais de geração de energia, pois normalmente desperdiçam parte da energia do fluido durante o processo produtivo .
[ 030 ] Assim, a proposta da presente invenção procura tirar proveito des sa energia normalmente desperdiçada no processo produtivo para gerar energia elétrica visando à alimentação elétrica de sistemas de processamento e repressuri zação submarinos próximos ou distantes da central de geração de energia elétrica .
[ 031 ] Com relação às vantagens da presente invenção , além de aproveitar uma fonte de energia natural que é hoj e desperdiçada, a central de geração de energia elétrica submarina também contribui para reduzir a dependência de geração de energia via combustíveis fósseis ( com a consequente redução do IGEE ) ; ou sej a, permite uma redução da emissão de CO2 equivalente por barril de óleo produzido . Ademais , a presente invenção também tem potencial para reduzir peso , complexidade e espaço na seção de geração de energia da UEP e pode ser considerada uma fonte não intermitente e de alta intensidade energética . Em função do exposto , a presente invenção tem potencial para contribuir para o atingimento das metas futuras de neutralidade de carbono e aumentar a atratividade econômica de proj etos que utili zem sistemas de separação submarinos .
Breve descrição das figuras
[ 032 ] De forma a complementar a presente descrição e para obter uma melhor compreensão das características da presente invenção são apresentados um conj unto de figuras , onde de maneira exempli ficada, embora não limitativa, se representa sua concreti zação preferencial . [033] A Figura 1 ilustra uma concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica.
[034] A Figura 2 apresenta uma concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica em corrente alternada com transformadores.
[035] A Figura 3 representa uma concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica em corrente alternada sem transformadores.
[036] A Figura 4 ilustra uma concretização adicional preferida do sistema submarino de geração de energia elétrica em corrente continua.
[037] A Figura 5 mostra outra concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica com geração descentralizada e distribuição centralizada.
[038] A Figura 6 apresenta um arranjo adicional preferido do sistema submarino de geração de energia elétrica descentralizada em corrente alternada e com um transformador para cada gerador.
[039] A Figura 7 ilustra outra concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica descentralizada em corrente alternada de média e alta tensão.
[040] A Figura 8 ilustra um exemplo de concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica descentralizada em corrente continua, sem utilização de transformadores.
[041] A Figura 9a apresenta uma concretização de um tubo coletor (manifold) retificador de padrão de escoamento.
[042] A Figura 9b apresenta outra concretização de um tubo coletor e retificador de padrão de escoamento para fluidos com alto RGO e baixo teor de CO2.
[043] A Figura 10 apresenta uma aplicação exemplif icativa do sistema submarino de geração de energia elétrica da presente invenção.
Descrição detalhada da invenção
[044] O sistema submarino de geração de energia elétrica, de acordo com uma concretização preferencial da presente invenção, é detalhadamente descrito com base nas figuras em anexo.
[045] A Figura 1 ilustra uma concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica 15. Especificamente, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15, por exemplo, pode enviar a vazão de um ou mais reservatórios produtores 1 ou poços produtores 1 para pelo menos um tubo coletor (manifold) central 2 que irá alimentar um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3.
[046] Ademais, de acordo com a concretização exemplif icativa do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 da Figura 1, a distribuição de energia é realizada em pelo menos uma estação central de distribuição de energia elétrica 4, a qual compreende transformador de potência, inversores, retif icadores, centros de distribuição de cargas, entre outros equipamentos comuns a tal central, de conhecimento comum no campo técnico em questão.
[047] Mais especificamente, a distribuição de energia elétrica a partir da estação central de distribuição de energia elétrica 4 pode ser realizada tanto em corrente alternada como em corrente continua, e a estação central de distribuição de energia elétrica 4 é capaz de alimentar múltiplas cargas, conforme exemplos de concretizações apresentados nas Figuras 2, 3 e 4, detalhadas abaixo.
[048] Em mais detalhes, a corrente de fluido multifásica que deixa os sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3 pode ser enviada diretamente para unidade estacionaria de produção 12 (UEP) por meio de pelo menos uma linha 8. Ou pode ser enviada, por exemplo, para processamento em uma estação de processamento e repressurização de fluidos 11 através de pelo menos uma linha 9; ou pode ser enviada para processamento onshore .
[049] A energia elétrica gerada pelo sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é então transmitida por cabos de potência 10 até os pontos de consumo submarino, como por exemplo, estações de processamento e repressurização submarinas 11.
[050] Os sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3, preferencialmente, compreendem um conjunto de equipamentos rotativos 7, em que o conjunto de equipamentos rotativos 7 inclui uma pluralidade de turbinas multiestágio , ou uma pluralidade de conjuntos rotodinâmicos de bombas multiestágios operando em reverso e/ou combinação destes, os quais são projetados para recuperar a energia de pressão e cinética de fluidos provenientes de zonas produtoras de gás natural ou óleo; ou seja, de reservatórios produtores 1, nos quais o fluido produzido pode se encontrar em condições multifásicas, podendo conter pelo menos uma fase em condições supercriticas ou criticas com, por exemplo, uma corrente de gás em fase densa (densidade maior ou igual a 200 kg/m3) e pelo menos um liquido imiscivel.
[051] Ademais, o conjunto de equipamentos rotativos 7, responsável pelo aproveitamento da energia cinética e de pressão, pode ser composto por rotores radiais, semiaxiais, axiais, ou combinações destes.
[052] Adicionalmente, o sistema submarino de geração de energia elétrica da presente invenção pode incluir pelo menos um gerador 5 e pelo menos um dispositivo de homogeneização/retif icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico 6, que pode ser instalado à montante do conjunto de equipamentos rotativos 7 e/ou diretamente ligado ao conjunto de equipamentos rotativos 7, ou via tubo coletor (manifold) central 2, que pode ser projetado também para servir como retificador de padrão de escoamento, minimizando o risco de fluxo intermitente.
[053] A Figura 2 apresenta uma concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 em corrente alternada com transformadores.
[054] Mais especificamente, a Figura 2 mostra uma concretização preferencial adicional do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 com transformadores para distribuição de energia elétrica em corrente alternada através de uma estação central de distribuição de energia elétrica 4 para cargas em longas distâncias. Na presente concretização, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 inclui adicionalmente, por exemplo, transformadores elétricos 4.1, dispositivos de manobra 4.2, inversores de frequência variável 4.3 e unidade de acionamento de motores 4.4, e um conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10. A energia elétrica em corrente alternada é transmitida por um conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10 até os pontos de consumo submarino, como por exemplo, motores elétricos de estações de processamento, reinjeção, e boosting submarino 11.1.
[055] A Figura 3 representa uma outra concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 em corrente alternada sem transformadores.
[056] Em mais detalhes, a Figura 3 ilustra o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 compreendendo adicionalmente, por exemplo, dispositivos de manobra 4.2 e inversores de frequência variável 4.3, unidade de acionamento de motores 4.4, conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10, no qual a energia elétrica é transmitida pelo conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10 até os pontos de consumo submarino como, por exemplo, motores elétricos de estações de processamento, reinjeção, e boosting submarino 11.1.
[057] A Figura 4 ilustra uma concretização adicional preferida do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 da presente invenção, no qual se tem uma distribuição de energia elétrica em corrente continua de alta tensão, visando alimentar pontos de consumo muito distantes da geração.
[058] De acordo com a Figura 4, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 compreende ainda transformadores elétricos 4.1, dispositivos de manobra 4.2, sistemas retif icadores 4.5, inversores de frequência variável 4.3, unidade de acionamento de motores 4.4, um conjunto contendo cabos de potência e fibra ótica 10, em que a energia elétrica é transmitida pelo conjunto contendo cabos de potência e fibra ótica 10 até os pontos de consumo submarino como, por exemplo, motores elétricos de estações de processamento, reinjeção e boosting submarino 11.1. [059] Particularmente, a conversão da energia cinética e da energia de pressão em energia elétrica, através do conjunto de equipamentos rotativos 7, pode ser realizada de forma centralizada e/ou descentralizada, de modo a melhor atender o arranjo produtivo do campo e/ou a demanda dos consumidores principais, utilizando, por exemplo, geradores síncronos, geradores assíncronos e/ou, no caso de bombas multiestágios operando em reverso 7, motores operando como geradores .
[060] A Figura 5 mostra uma outra concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica 15, em que a geração acontece de forma decentralizada e a distribuição é centralizada.
[061] Ainda, de acordo com a Figura 5, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 compreende adicionalmente, por exemplo, um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3, que compreende um conjunto de equipamentos rotativos 7 (turbinas multiestágios, conjunto rotodinâmicos de bombas multiestágios operando em reverso, e/ou a combinação destes) ; geradores e dispositivos de homogeneização/retif icação de fluxo 6, por exemplo, posicionados em diferentes pontos do esquema de produção submarino como, por exemplo, na coluna de produção dos poços 13, ou na proximidade da árvore de natal dos poços 14.
[062] Alternativamente, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15, ou o sistema rotodinâmico de geração de energia elétrica 3, ou o dispositivo de homogeneização/retif icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico 6, também podem ser arranjados a alguns metros da entrada de um separador submarino 27 e/ou posicionados à montante do primeiro separador de produção no topside da UEP 16 em que, em ambos os casos, o sistema de geração de energia elétrica foi projetado para recuperar a energia de pressão e energia cinética de fluidos provenientes de zonas produtoras de gás natural ou óleo, nos quais o fluido produzido pode se encontrar, preferencialmente, em condições multif ásicas .
[063] Adicionalmente, a distribuição/ transmissão da energia gerada também pode ocorrer de forma direta por meio de cabos de potência 17 de pontos nas proximidades do sistema submarino de geração de energia elétrica 15; e/ou centralizada, por meio da transmissão da energia proveniente do sistema submarino de geração de energia elétrica 15, via cabos de potência 17, por exemplo, para uma central de distribuição submarina 18 situada próxima aos pontos de consumo .
[064] A Figura 6 apresenta um arranjo adicional preferido do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 descentralizada em corrente alternada e com um transformador para cada gerador.
[065] Mais especificamente, a Figura 6 ilustra uma concretização preferencial e exemplif icativa de um arranjo do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 descentralizada, no qual se tem uma distribuição de energia elétrica centralizada por uma central de distribuição submarina 18 em corrente em corrente alternada. Na presente concretização da Figura 6, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 compreende, por exemplo, um transformador elétrico 18.1 para cada gerador, dispositivos de manobra 18.2, inversores de frequência variável 18.3, unidade de acionamento de motores 18.4, conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10. A energia elétrica é transmitida pelo conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10 até os pontos de consumo submarino como, por exemplo, motores elétricos de estações de processamento, reinjeção, e boosting submarino 11.1.
[066] A Figura 7 ilustra uma outra concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 descentralizada em corrente alternada, no qual se tem uma distribuição de energia elétrica centralizada por uma central de distribuição submarina 18 em corrente alternada, com dispositivo de manobra (switchgear) 18.2 incluindo dois barramentos: um de média tensão para alimentação de cargas próximas e um de alta tensão para alimentação de cargas distantes. Ademais, a presente concretização do sistema submarino de geração de energia elétrica da Figura 7 compreende, por exemplo, transformadores elétricos 18.1, inversores de frequência variável 18.3, unidade de acionamento de motores 18.4, e um conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10. A energia elétrica é transmitida pelo conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10 até os pontos de consumo submarino como, por exemplo, motores elétricos de estações de processamento, reinjeção, e boosting submarino 11.1.
[067] A Figura 8 ilustra um exemplo de concretização preferencial do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 descentralizada, no qual se tem uma distribuição de energia elétrica centralizada em corrente continua por uma central de distribuição submarina 18, sem a utilização de transformadores. 0 sistema submarino de geração de energia elétrica 15 da presente concretização compreende, por exemplo, sistemas retif icadores 18.5, inversores de frequência variável 18.3, unidade de acionamento de motores 18.4, e um conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10. A energia elétrica é transmitida pelo conjunto de cabos de potência e fibra ótica 10 até os pontos de consumo submarino como, por exemplo, motores elétricos de estações de processamento, reinjeção, e boosting submarino 11.1.
[068] A Figura 9a ilustra um exemplo, sem esgotar outras soluções de retificação de padrão de escoamento, da configuração de um tubo coletor (manifold) central 2 projetado para servir como retif icador de padrão de escoamento; ou seja, um coletor central projetado para minimizar o risco de um padrão de fluxo de escoamento intermitente à montante do conjunto de equipamentos rotativos 7 (conjuntos rotodinâmicos das turbinas multiestágios , bombas multiestágio operando em reverso 7, e/ou combinação destes) e, dessa forma, reduzir o potencial de esforços mecânicos desbalanceados nos conjuntos rotodinâmicos dos dispositivos de geração de energia elétrica .
[069] Especificamente, o tubo coletor 2 recebe o óleo dos poços produtores 1. Adicionalmente, tubos ou válvulas Venturi 19 podem ser instalados imediatamente à montante do tubo coletor 2 para aumentar a velocidade do fluido que entra no tubo coletor 2 e, assim, favorecer o turbilhonamento/mistura do fluido dento do tubo coletor 2. O tubo coletor 2 também pode conter dispositivos internos convencionais para favorecer o turbilhonamento/mistura do fluido . 0 fluxo com padrão de escoamento reti ficado é enviado para os sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3 da estação central de distribuição de energia elétrica 4 .
[ 070 ] A Figura 9b ilustra uma outra concreti zação preferencial adicional de uma configuração de tubo coletor (manifold) central 2 proj etado para servir como reti ficador de padrão de escoamento ; ou sej a, um coletor central proj etado para minimi zar o risco de um padrão de fluxo intermitente à montante do conj unto de equipamentos rotativos 7 ( conj untos rotodinâmicos das turbinas multiestágios , bombas multiestágios operando em reverso , e/ou combinação destes 7 ) . Nesse exemplo , o tubo coletor 2 recebe o óleo dos poços produtores 1 e uma parte da fração volumétrica do gás presente no fluido segue pela seção 20 do coletor e passa também por tubos ou válvulas Venturi 19 , que são instalados imediatamente à montante do tubo coletor 2 , de modo a aumentar a velocidade do fluido que entra no tubo coletor 2 e , assim, favorecer o turbilhonamento/mistura do fluido dento do tubo coletor 2 . O fluido com menor fração volumétrica de gás ( Gas Vol ume Fracti on, GVF) entra pelo tubo 21 e é disperso pelo tubo coletor 2 ; por exemplo , através de um tubo distribuidor/dispersor de liquido para favorecer a homogenei zação/mistura gás - liquido , principalmente nos cenários onde o fluido produzido tem baixo teor de CO2 (menor ou igual a 20% , aproximadamente ) . O tubo coletor 2 também pode conter outros dispositivos internos convencionais para favorecer o turbilhonamento/mistura do fluido . O fluxo com padrão de escoamento reti ficado é enviado para os sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3 da estação central de distribuição de energia elétrica 4 . [071] A Figura 10 apresenta, de forma ilustrativa, sem esgotar outras aplicações ou arranjos, um esquemático de como pode ser concretizado o aproveitamento de parte da energia de pressão e energia cinética de fluidos de reservatórios produtores 25 ou poços produtores 25 com alta pressão e alto CO2 (85% a 100%) e que tenham baixo ou muito baixo percentual de aproveitamento de hidrocarbonetos , através do sistema submarino de geração de energia elétrica da presente invenção.
[072] Particularmente, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 regula total ou parcialmente a pressão e a vazão de hidrocarboneto a montante deste.
[073] No caso exemplificative da Figura 10, o aproveitamento de parte da energia de pressão e energia cinética se concretiza pelo envio, por exemplo, da vazão de um ou mais poços produtores 26 com teores de CO2 acima de 85% para um tubo coletor (manifold) central 2, que irá alimentar um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3, em que o sistema rotodinâmico de geração de energia elétrica 3 compreende um conjunto de equipamentos rotativos 7, que inclui turbinas multiestágios , conjuntos rotodinâmicos de bombas multiestágios operando em reverso 7 e/ou combinação destes, que tenham sido projetados para recuperar a energia de pressão e cinética de fluidos provenientes de zonas produtoras de gás natural ou óleo, nos quais o fluido produzido pode se encontrar em condições, preferencialmente, multif ásicas ; e a distribuição de energia é feita em uma estação central de distribuição 4 que inclui transformador de potência, retif icadores, entre outros equipamentos . [074] Mais especificamente, a corrente de fluido, preferencialmente, multifásica deixa os sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3 com pressão autógena suficiente para reinjeção natural desse fluido sem sistema de elevação de pressão; por exemplo, em reservatórios de petróleo depletados 24, visando ao aumento da recuperação avançada de petróleo, ou simplesmente para armazenamento geológico do fluido rico em CO2, e /ou podendo este ser reinjetado em aquíferos salinos 23, outros reservatórios mais rasos, e cavernas de sal 22 de mais baixa pressão.
[075] Complementarmente, o conjunto de equipamentos rotativos 7, responsável pelo aproveitamento da energia cinética e pressão, pode ser composto por rotores radiais, semiaxiais, axiais ou combinações destes. O conjunto de equipamentos rotativos 7 pode conter também dispositivo de homogeneização/retif icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico 6 instalado à montante do conjunto rotodinâmico e/ou diretamente ligado a esse conjunto, ou via tubo coletor (manifold) central 2, que pode ser projetado também para servir como retificador de padrão de escoamento para minimizar o risco de fluxo intermitente.
[076] Particularmente, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é aplicado em reservatórios produtores de petróleo 1 ou poços produtores 1 com alta pressão, em que o fluido de reservatório produzido se encontra, preferencialmente, em condições multifásicas, alto indice de produtividade, razão gás-óleo (RGO) de 50 Sm3/Sm3 a 10.000 Sm3/Sm3; mais particularmente, RGO entre 100 Sm3/Sm3 e 3500 Sm3/Sm3, e concentrações de CO2 no fluido de reservatório que podem variar de 0,1% a 85%; mais particularmente, entre 2% e 80%.
[077] Adicionalmente, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é aplicado em reservatórios produtores de petróleo 1 ou poços produtores 1 de alta pressão e alta temperatura (<250°C) , visando a geração de energia e consequente redução, controle ou ajuste da temperatura de chegada na unidade de produção.
[078] Ainda, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é aplicado em reservatórios produtores 1, especificamente zonas produtoras de gás natural (com ou sem presença de hidrocarbonetos condensáveis) com alta pressão (até 1500 bar) , alto indice de produtividade e concentrações de CO2 que podem variar de 0,1% a 85%; mais particularmente, entre 2% e 80%.
[079] Complementarmente, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é aplicado em reservatórios de petróleo com alta pressão e alto CO2; particularmente, de 85% a 100% e que tenham baixo ou muito baixo percentual de aproveitamento de hidrocarbonetos. Nesse caso, o aproveitamento de parte da energia de pressão e cinética do fluido se concretiza pela passagem do fluido pelo sistema submarino de geração de energia elétrica 15 com a manutenção de uma pressão autógena à jusante desse sistema 15, que seja suficiente para reinjeção natural desse fluido (sem sistema de levantamento de pressão) ; por exemplo, em reservatórios de petróleo depletados 24, visando ao aumento da recuperação avançada de petróleo, ou simplesmente para armazenamento geológico do fluido rico em CO2, e/ou podendo ser reinjetado em aquíferos salinos 23 e cavernas de sal 22.
[080] Adicionalmente, os reservatórios produtores 1 apresentam uma pressão entre 100 bar a 1500 bar; mais preferencialmente, entre 200 bar e 700 bar.
[081] Em especial, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 recebe e distribui para os consumidores submarinos a energia elétrica gerada no topside de unidades estacionárias de produção 12 proveniente de geração convencional e/ou proveniente do aproveitamento da energia de pressão e cinética recuperada pelo uso conjunto de equipamentos rotativos 7 formado por turbinas ou conjuntos rotodinâmicos multiestágios de bombas operando em reverso 7, e/ou combinação destes, que tenham sido instalados à montante do primeiro separador do topside da UEP 16 para gerar energia elétrica .
[082] Em particular, o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 recebe e distribui aos consumidores submarinos a energia elétrica gerada por outras fontes renováveis de geração elétrica, como por exemplo, eólica, solar e maremotriz.
Exemplo 1
[083] O exemplo 1 detalhado aqui se baseia em dados reais de uma aplicação prática do potencial de utilização da presente invenção.
[084] Particularmente, o exemplo 1 considerou o aproveitamento de parte da energia cinética e de pressão de 8 poços produtores, empregando um arranjo submarino de geração de energia elétrica descentralizada, conforme previamente descrito na concretização preferencial da Figura 5.
[085] Nesse exemplo 1, a geração de energia descentralizada pode ser concretizada, por exemplo, pelo uso de um conjunto de equipamentos rotativos (turbinas multiestágios , conjunto rotodinâmico de bombas multiestágios operando em reverso, ou combinação destes) , geradores, dispositivos de homogeneização/retif icação de fluxo ligados ao sistema de produção de cada poço produtor.
[086] Especialmente no exemplo 1, os sistemas submarinos de geração de energia elétrica 15 de cada poço produtor estão posicionados imediatamente após a árvore de natal, e o fluido que deixa a descarga do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é enviado diretamente para o topside da UEP. O fluido produzido pode conter entre 15% e 50% de CO2 e RGO (razão gás-óleo) de aproximadamente 300 Sm3/Sm3 a 500 Sm3 /Sm3. Adicionalmente, a distância média entre a árvore de natal de cada poço e o topside da UEP é de aproximadamente 3 km.
[087] A distribuição/ transmissão da energia elétrica gerada também pode ocorrer de forma direta por meio de cabos de potência 17 de pontos nas proximidades do sistema submarino de geração de energia elétrica 15, e/ou de forma centralizada, por meio da transmissão da energia proveniente do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 via cabos de potência 17, por exemplo, para uma central de distribuição submarina 18.
[088] No exemplo 1 foi fixada uma vazão média por poço produtor de 7 milhões kg/dia (gás e liquido) e um diferencial de pressão aproveitável para geração de energia de aproximadamente 100 bar por poço produtor. Assim, considerando a recuperação de energia dos 8 poços produtores, a potência disponível total pode chegar a aproximadamente 10,8 MW. Dessa forma, considerando-se uma eficiência global de geração elétrica submarina na faixa de 90% a 20%, ter-se- ia uma disponibilidade de energia entre 9,7 MW a 2,2 MW de potência elétrica disponível para suprimento aos consumidores elétricos submarinos ou para transmissão.
[089] Adicionalmente, no exemplo 1, para efeito de comparação, também foi avaliada a utilização desse sistema à montante do primeiro separador de produção (topside da UEP) , utilizando um delta de pressão de 80 bar. Nesse caso, considerando-se a recuperação de energia em topside dos 8 poços produtores, a potência disponível total pode chegar a aproximadamente 18,7 MW, admitindo-se uma eficiência global de geração elétrica submarina na faixa de 90% a 20%. Assim, ter-se-ia uma disponibilidade de energia entre 16,8 MW a 3,7 MW de potência elétrica disponível para suprimento dos consumidores elétricos submarinos e/ou de topside.
Exemplo 2
[090] O exemplo 2 se baseia em dados reais de uma aplicação prática exemplif icativa da presente invenção para ilustrar o potencial de uso desta.
[091] Em particular, o exemplo 2 considerou o aproveitamento de parte da energia cinética e de pressão de 10 poços produtores através do emprego de um arranjo submarino do tipo central de geração de energia descentralizada, conforme descrito na Figura 5.
[092] Especificamente, no exemplo 2, a geração de energia descentralizada pode ser concretizada, por exemplo, pelo uso de um conjunto de equipamentos rotativos (turbinas multiestágios , conjunto rotodinâmicos de bombas multiestágios operando em reverso, ou combinação destes) , geradores, dispositivos de homogeneização/retif icação de fluxo ligados ao sistema de produção de cada poço produtor.
[093] Ademais, os sistemas submarinos de geração de energia elétrica 15 de cada poço produtor estão posicionados imediatamente após a árvore de natal, e sendo que o fluido que deixa a descarga do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 é enviado diretamente para o topside da UEP. O fluido produzido pode conter entre 60% e 80% de CO2 e RGO (razão gás-óleo) de aproximadamente 2500 Sm3/Sm3 a 3000 Sm3 /Sm3. Adicionalmente, a distância média entre a árvore de natal de cada poço e o topside da UEP é de cerca de 2,5 km.
[094] A distribuição/ transmissão da energia gerada também pode ocorrer de forma direta por meio de cabos de potência 17 de pontos nas proximidades do sistema submarino de geração de energia elétrica 15, e/ou de forma centralizada, por meio da transmissão da energia proveniente do sistema submarino de geração de energia elétrica 15, via cabos de potência 17; por exemplo, para uma central de distribuição submarina 18.
[095] Nesse exemplo foram fixados uma vazão média por poço produtor de 10 milhões kg/dia (gás e liquido) e um diferencial de pressão aproveitável para geração de energia de aproximadamente 100 bar por poço produtor. Assim, considerando-se a recuperação de energia dos 10 poços produtores, a potência disponível total pode chegar a aproximadamente 16,2 MW. Dessa forma, para uma eficiência global de geração elétrica submarina na faixa de 90% a 20%, ter-se-ia uma disponibilidade de energia entre 14, 6 MW e 3,2 MW de potência elétrica disponível para suprimento aos consumidores elétricos submarinos, ou para transmissão.
[096] Complementarmente, para efeito de comparação, também foi avaliada a utilização desse sistema 15 à montante do primeiro separador de produção (topside da UEP 12) , considerando o mesmo delta de pressão de 100 bar por poço produtor. Nesse caso, para a recuperação de energia em topside dos 10 poços produtores, a potência disponível total pode chegar a aproximadamente 26, 6 MW, considerando uma eficiência global de geração elétrica submarina na faixa de 90% a 20%. Assim, ter-se-ia uma disponibilidade de energia entre 23,9 MW a 5,3 MW de potência elétrica disponível para suprimento dos consumidores elétricos submarinos e/ou de topside .
[097] O referido sistema e método da presente invenção, conforme descrito e detalhado a partir das Figuras 1 a 10, é capaz de potencializar a produção de campos de petróleo (zonas produtoras de óleo ou gás) ; por exemplo, com alto indice de produtividade, altas pressões (podendo o fluido produzido se encontrar em condições supercrí ticas , críticas ou subcrí ticas ) , altas RGOs e concentrações de CO2 variáveis.
[098] O sistema submarino para geração de energia elétrica, centralizada e não intermitente, aproveita uma fonte natural de energia. Assim, tem potencial para redução da emissão de CO2 equivalente por barril de óleo produzido.
[099] A invenção foi aqui descrita com referência sendo feita às suas concretizações preferidas. Deve, entretanto, ficar claro que a invenção não está limitada a essas concretizações, e aqueles com habilidades na técnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podem ser feitas dentro do escopo aqui descrito.

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, caracterizado por compreender: um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3, que compreendem um conjunto de equipamentos rotativos 7, pelo menos uma estação central de distribuição de energia elétrica 4, pelo menos um dispositivo de homogeneização/retif icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico 6, em que a vazão de um ou mais reservatórios produtores 1 é enviada para pelo menos um tubo coletor 2, que alimenta o um ou mais sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3.
2. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conjunto de equipamentos rotativos 7 inclui uma pluralidade de turbinas multiestágio ou uma pluralidade de conjuntos rotodinâmicos de bombas multiestágios operando em reverso, e/ou combinação destes.
3. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto de equipamentos rotativos 7 é projetado para converter a energia de pressão e cinética de fluidos provenientes de reservatórios produtores 1 em energia elétrica, em que a referida conversão poder ser realizada de forma centralizada e/ou descentralizada, utilizando geradores síncronos, geradores assíncronos e/ou, no caso de bombas multiestágios operando em reverso, motores operando como geradores; e em que o fluido produzido pode se encontrar em condições multi fásicas , contendo pelo menos uma fase em condições supercriticas ou criticas com uma corrente de gás em fase densa com densidade maior ou igual a 200 kg/m3 e pelo menos um liquido imiscivel .
4 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que a estação central de distribuição de energia elétrica 4 compreende trans formador de potência, inversores , reti f icadores , centros de distribuição de cargas .
5 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 ou 4 , caracteri zado pelo fato de que a di stribuição de energia elétrica a partir da estação central de distribuição de energia elétrica 4 pode ser reali zada tanto em corrente alternada como em corrente continua .
6 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que o dispositivo de homogenei zação/reti f icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico 6 é instalado à montante do conj unto de equipamentos rotativos 7 e/ou diretamente ligado ao conj unto de equipamentos rotativos 7 ou via o tubo coletor central 2 .
7 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 3 , caracteri zado pelo fato de que a corrente de fluido multifásica que deixa os sistemas rotodinâmicos de geração de energia elétrica 3 é enviada diretamente para uma unidade estacionária de produção 12 (UEP ) , por meio de pelo menos uma linha 8 , ou é enviada para processamento em uma estação de processamento e repressuri zação (boosting) de fluidos 11 por meio de pelo menos uma linha 9 ; ou é enviada para processamento em onshore .
8 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que o sistema rotodinâmico de geração de energia elétrica 3 e/ou o dispositivo de homogenei zação/reti f icação de padrão de escoamento do tipo estático ou dinâmico 6 são posicionados na coluna de produção dos poços 13 , ou na proximidade da cabeça dos poços 14 , ou na entrada de um separador submarino 27 , ou à montante do primeiro separador de produção no topside da UEP 16 .
9 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que a distribuição da energia elétrica ocorre por meio de cabos de potência 17 de pontos nas proximidades do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , e/ou centrali zada, por meio da transmissão da energia proveniente do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 via cabos de potência 17 para uma central de di stribuição submarina 18 situada próxima dos pontos de consumo .
10 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que o tubo coletor 2 é proj etado para servir como reti ficador de padrão de escoamento .
11 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que a pressão e a vazão de hidrocarboneto à montante do sistema submarino de geração de energia elétrica 15 são reguladas pelo sistema submarino de geração de energia elétrica 15.
12. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os reservatórios produtores 1 apresentam alta pressão, em que o fluido de reservatório produzido se encontra, preferencialmente, em condições multifásicas, alto indice de produtividade, razão gás-óleo (RGO) de 50 Sm3/Sm3 a 10.000 Sm3/Sm3, mais particularmente, RGO entre 100 Sm3/Sm3 e 3500 Sm3/Sm3, e concentrações de CO2 no fluido de reservatório que podem variar de 0,1% a 85%, mais particularmente, entre 2% e 80%.
13. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os reservatórios produtores 1 apresentam alta pressão e temperatura < 250°C.
14. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os reservatórios produtores 1 são zonas produtoras de gás natural com pressão de até 1500 bar, altos indices de produtividade e concentrações de CO2 que podem variar de 0,1% a 85%, mais particularmente entre 2% e 80%.
15. Sistema submarino de geração de energia elétrica 15, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os reservatórios produtores 25 apresentam alta pressão e alto CO2, particularmente de 85% a 100%, e baixo percentual de aproveitamento de hidrocarbonetos ; e em que o fluido passa pelo sistema submarino de geração de energia elétrica 15 com a manutenção de uma pressão autógena à jusante deste que permita a sua reinjeção em reservatórios depletados, cavernas de sal e/ou reservatórios rasos.
16 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que os reservatórios produtores 1 apresentam uma pressão entre 100 bar a 1500 bar, mais pre ferencialmente , entre 200 bar e 700 bar .
17 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 recebe e distribui para os consumidores submarinos a energia elétrica gerada em unidades estacionárias de produção 12 proveniente de geração convencional e/ou proveniente do conj unto de equipamentos rotativos 7 .
18 . Sistema submarino de geração de energia elétrica 15 , de acordo com a reivindicação 1 , caracteri zado pelo fato de que o sistema submarino de geração de energia elétrica 15 recebe e distribui aos consumidores submarinos a energia elétrica gerada por outras fontes renováveis de geração elétrica, como por exemplo , eólica, solar e maremotri z .
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