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Campo da Invenção

[01 ] A presente invenção trata de um módulo recuperável para ambientes submarinos. O sistema objeto da presente invenção é especialmente adequado para ser utilizado, principalmente, em fluidos ligados à indústria do petróleo, e em equipamentos submarinos de separação de fluidos ou equipamentos que envolvam qualquer processo realizado através de liners.

Histórico da Invenção

[02] A construção e modo de operação de hidrociclones já são bem conhecidos na indústria. Inicialmente, as plataformas offshore empregaram grandes vasos separadores para tratar água de separação. O alto custo para acomodar tais sistemas incentivou o desenvolvimento de hidrociclones de-oi!er para a indústria offshore de óleo na década de 1980, tornando-os rapidamente equipamentos padrões para a recuperação de óleo de águas de produção.

[03] Os hidrociclones são equipamentos de separação de líquidos e/ou partículas em misturas ou em suspensão que pode ser baseada na densidade dos líquidos ou na densidade das partículas, respectivamente. O hidrociclone, normalmente, é constituído de uma seção cilíndrica no topo, compreendendo o orifício de entrada do líquido tangencialmente e a base cónica. O ângulo, e o tamanho da seção cónica, tem um importante papel no desempenho do equipamento. O módulo, usualmente, tem duas saídas em posições contrárias, o overfiow ou rejeito, pelo qual ocorre a saída do líquido menos denso e o underflow pelo qual ocorre a saída de maior fluxo do líquido de maior densidade.

[04] Internamente, uma força centrífuga produz uma rápida aceleração dos fluídos, fazendo o líquido mais denso fluir em direção às paredes e depois pelo underflow e o líquido menos denso fluir em direção a saída chamada rejeito. O diâmetro da saída do rejeito possui diâmetro de 1 ,5 até 5mm, quando o separador é do tipo líquido/líquido. Uma desvantagem para esse tipo de sistema é que muitas vezes, materiais como asfalteno, se depositam e se acumulam dentro dos hidrociclones, diminuindo o desempenho e muitas vezes causando a obstrução do equipamento.

[05] Os hidrociclones, podem ser compostos por liners de hidrociclones dispostos dentro de um vaso. Em geral, são dispostos em pacotes de dezenas de Íiners (56, 72,...), com as entradas e saídas comuns para os íiners, em comunicação com o underflow e overflow. Vários sistemas envolvem um grande número de íiners empregados em um sistema complexo de entrada e saída de tubos que se comunicam com uma planta de sistema de separação, que ocupa muito espaço e requer uma estrutura de suporte com custo elevado.

[06] A patente US 6,918,494 apresenta um melhoramento no arranjo de pacotes de liners dentro do vaso separador, para reduzir o espaço e permitir a acomodação de um maior número de íiners. Tal melhoramento é de extrema importância para aplicações em plataformas offshore e FPSOs onde espaço é um quesito importante. A redução do espaço ocupado por um arranjo compacto minimiza os custos do equipamento e melhora o fluxo de distribuição as entradas dos íiners.

[07] Atualmente, os recursos de óleos crus mais leves estão em declínio, deixando uma percentagem crescente da oferta de petróleos cada vez mais pesados. Fontes de petróleo pesado ainda são abundantes, com não mais do que 3% do óleo pesado descoberto sendo atualmente produzido. Com isso, os óleos pesados são cotados para desempenhar um papel cada vez mais importante na produção de petróleo.

[08] Os separadores de produção são um dos equipamentos mais perturbados por instabilidades no escoamento dos fluídos advindos dos poços produtores de petróleo. Os separadores, além de promoverem a separação das fases (água, óleo e água), amortecem oscilações de produção. Por outro lado, as restrições de carga e espaço em unidades offshore exigem que os equipamentos sejam compactos, o que os torna mais sensíveis às oscilações da produção.

[09] Dentre os equipamentos de separação usuais, temos os hidrociclones, destinados a separar areia do fluído de entrada (desaneradores), de-waters. e/ou de-oilers. Atualmente, para contornar os problemas de campos que produzem muito água e evitar que essa água seja tratada em cima das plataformas ou de FPSOs (topside), sistemas de separação submarinos têm sido desenvolvidos. Porém, esses equipamentos necessitam de manutenção, e são instalados em ambientes hostis e de difícil acesso. São equipamentos que sofrem mais ainda perante as condições de operação com óleos pesados e que podem levar ao entupimento destes equipamentos.

[010J O objetivo desta invenção é desenvolver um sistema de separação óleo/água que atenue os problemas referentes à manutenção e espaço em equipamentos submarinos e que consista em módulos desarenadores, hidrociclones e/ou de-waters. Dessa forma, fornecerá uma opção diferenciada e aperfeiçoada para o tratamento de misturas, especialmente misturas provenientes do processo de produção do petróleo, como os óleos pesados.

[01 1 ] Em vista do aumento da utilização de óleos pesados na indústria produtora de petróleo, a presente invenção fornece um módulo recuperável para ambientes submarinos que proporciona facilidade de intervenção e/ou substituição do equipamento. Tal módulo pode ser aplicado a sistemas de separação de misturas e pode ser estendido a qualquer equipamento que se caracterize por compreender um vaso que contenha em seu interior hidrociclones, ou liners agrupados para executar um processo.

Breve Descrição das Figuras

[012] A presente invenção será a seguir descrita com referência às figuras em anexo, que representam de uma forma esquemática e não limitativa de seu escopo:

- Figura 1 - vista em corte longitudinal do módulo recuperável de acordo com a presente invenção,

- Figura 2 - vista em corte longitudinal do módulo recuperável de acordo com a presente invenção ilustrando a mobilidade do conjunto de liners,

- Figura 3 - vista em perspectiva da tampa do módulo recuperável (A); vista inferior da tampa do módulo (B); furacões para passagem do fluído (óleo) (C), - Figura 4 - vista em corte longitudinal da parte superior do módulo recuperável de acordo com a presente invenção,

- Figura 5 - vista em perspectiva da parte inferior do módulo do disco para fixação, e

- Figura 6 - vista em corte longitudinal da parte inferior do módulo recuperável de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da invenção

[013] Conforme esquematizado na Figura 1 , a presente invenção trata de um módulo recuperável para ambientes submarinos que consiste em um vaso separador (1 ) compreendendo uma entrada (2) e duas saídas underfíow (3) e overfiow ou rejeito (4), além de uma tampa (5) para fixação, em sua parte interna, de um conjunto de Hners removíveis (6). A Figura 2 mostra um detalhe ilustrativo da tampa (5) com o conjunto de Hners removíveis (6) sendo retirado do equipamento para eventual manutenção e/ou substituição.

[014] Os Hners removíveis (6) são rosqueados em orifícios (7) adequadamente providos na parte interna da tampa 5 (Figura 3B), sendo preferencialmente dispostos aos pares, ou seja, dois a dois. Dessa forma, o espaço interno ocupado por ditos Hners removíveis (6) será minimizado, possibilitando a alocação de maior número dessas unidades caso seja necessário. Além disso, a redução do espaço ocupado pelos ditos Hners removíveis (6) representa um grande diferencial frente aos equipamentos existentes no estado da técnica para aplicação em plataformas offshore e FPSOs, uma vez que normalmente não há muito espaço disponível.

[015] Â fixação dos referidos Hners removíveis (6) na parte interna da tampa promove a formação de um conjunto que pode ser facilmente removido e/ou trocado, como um todo (Figura 2).

[016] A manipulação facilitada do conjunto de Hners removíveis (6) permite que a sua manutenção e recuperação possa ser executada por um Remoted Operated Vehicíe (ROV). Esse novo procedimento até o momento não era possível para os equipamentos submarinos comercialmente disponíveis no estado da técnica. Essa característica é extremamente vantajosa uma vez que ditos liners removíveis (6) constantemente são foco de obstrução, sendo a facilitação de sua remoção para troca no caso de problemas de entupimento objeto de solução até o momento não encontrada nos equipamentos existentes.

[017] Outra vantagem proporcionada pela facilidade de acesso ao conjunto de liners removíveis (6) é a possibilidade de se adequar o material dos ditos liners aos fluídos processados, caso haja necessidade. Na ocorrência de interferências do material, o conjunto pode ser facilmente substituído e adequado às novas necessidades.

[018] Adicionalmente, a parte interna da tampa (5), compreende, uma estrutura dotada de orifícios tubulares (9) que propiciam a interligação entre os rejeitos dos ditos liners removíveis (6) de modo a assegurar a manutenção do fluxo de saída overflow ou rejeito (4). Essa concepção pode ser visualizada na Figura 4.

[019] A tampa pode ser produzida em diversos materiais não corrosivos, por exemplo, o titânio. A vantagem da utilização do titânio se dá na redução do peso final do equipamento quando comparado a outros materiais usualmente utilizados em equipamentos submarinos. Ao todo, o peso do conjunto removível composto por titânio pode ser, por exemplo, inferior a 500kg, preferencialmente, inferior a 150kg. A redução do peso final do equipamento contribui ainda tanto para a redução do impacto da carga na unidade offshore ao qual é aplicado, quanto para a mobilidade do equipamento, facilitando qualquer intervenção através de um ROV.

[020] A utilização do módulo recuperável de acordo com a invenção em um equipamento que estará em ambiente submarino exige que elementos de vedação (10) sejam incluídos para evitar o contato do fluído com o meio externo e também para evitar eventual mistura dos fluídos separados, por exemplo, no trajeto de fluxo do fluído (1 1 ) pelo overflow (4). Diversos materiais conhecidos e usualmente empregados para a vedação de equipamentos submarinos podem ser empregados. Especialmente, podem ser utilizados anéis O-ring e anéis de vedação KX para vedação metal/metal. Assim, a tampa (5) será fechada e energizará o anel de vedação através de, por exemplo, um clamp.

[021 J O alto nível de perturbação e/ou oscilação sofrido pelos separadores, principalmente aqueles que tratam óleos pesados, requer que os liners removíveis (6) sejam adicionalmente fixados na parte inferior do vaso de separação (1 ). Ou seja, além de serem rosqueados à tampa (5), na parte superior do vaso separador (1 ), ditos liners removíveis (6) são também fixados na porção inferior do vaso separador (1 ). A fixação na parte inferior evita que os ditos liners removíveis (6) se desenrasquem com a trepidação e vibração do ambiente.

[022] A fixação inferior dos liners removíveis (6) pode ser realizada pelo encaixe de porcas sextavadas (12) em um corpo cilíndrico em forma de disco (13) compreendendo orifícios tubulares (14) que impedem a movimentação dos mesmos. Além disso, elementos de vedação (15) impedem que o fluxo do overflow se misture com a câmara superior. Esse arranjo pode ser bem visualizado nas Figuras 5 e 6. Assim, o corpo cilíndrico em forma de disco (13) além de impedir que os liners removíveis (8) se desenrasquem, também é essencial para a separação do fluido de entrada do fluido de saída underfiov/ (3).

[023] O corpo cilíndrico em forma de disco (13) pode ser produzido em material com as características de pouca densidade e resistente a produtos químicos, sendo preferencialmente adequado um material elastomérico.

[024] Nesse sentido, o módulo recuperável para ambientes submarinos objeto da presente invenção foi desenvolvido para ser empregado vantajosamente em unidades submarinas proporcionando uma fácil manipulação dos conjuntos de liners e, consequentemente, fornecendo maior facilidade na manutenção e/ou troca de ditos conjuntos. Adicionalmente, o módulo recuperável para ambientes submarinos objeto da presente invenção poderá ser vantajosamente aplicado em qualquer processo que opere através de liners e não se limita a processo de separação de fases de uma mistura.