Campo da Invenção

[0001] A presente invenção trata de um sistema e método de aquecimento para equipamentos submarinos de produção envolvidos no escoamento de fluidos e, aplicados na Indústria de Óleo & Gás, como por exemplo, válvulas e medidores de vazão, dentre outros. A presente invenção é destinada a auxiliar na remediação e no combate ao hidrato, que tenha sido formado e depositado no interior de tubulações e equipamentos, através de aplicação de potência elétrica a uma resistência, gerando e dissipando calor. Esta resistência é instalada internamente ao equipamento e recebe energia a partir do suprimento elétrico de um ROV (Remote Operated Vehicle).

Histórico da Invenção

[0002] Um dos maiores desafios encontrados na Indústria de Óleo & Gás, está relacionado à mitigação, combate e remediação de hidratos.

[0003] Hidratos de gás são sólidos cristalinos baseados em água fisicamente semelhantes ao gelo, em que pequenas moléculas não polarizadas estão capturadas dentro de "gaiolas" de moléculas de água unidas por ligações de hidrogénio. Em outras palavras, a água atua como uma molécula hospedeira e a molécula hóspede é tipicamente um gás.

[0004] Boa parte dos gases de baixo peso molecular, como por exemplo, O2, H2, N2, CO2, CH ₄ , H2S, Ar, Kr e Xe, bem como alguns hidrocarbonetos superiores e fréons podem formar hidratos sob condições adequadas de temperatura e pressão.

[0005] A formação e dissociação de hidratos ocorrem por meio de transições de fase de primeira ordem, e não reações químicas. Portanto, uma vez que não existe ligação entre as moléculas de água e do gás em questão, os hidratos não podem ser considerados compostos químicos.

[0006] Quando ocorre a formação de hidratos em um sistema de escoamento, um "plug" de bloqueio é formado impedindo o escoamento da produção. Tal bloqueio é extremamente difícil de ser revertido e os mecanismos normalmente empregados para o combate e dissociação dos hidratos e, consequentemente, a desobstrução do sistema, demandam diversos equipamentos e podem levar, eventualmente semanas, gerando enormes perdas e elevando os riscos envolvidos no processo, além do tempo em que a produção é interrompida.

[0007] Dessa forma, os sistemas são operados junto a medidas preventivas de forma a evitar a criação de condições favoráveis à formação de hidratos. Um exemplo amplamente utilizado nos sistemas é a injeção de um álcool, como por exemplo, o monoetilenoglicol (MEG), que possibilita que a temperatura de formação de hidrato seja deslocada para uma temperatura bem menor, mesmo quando as condições de pressão e temperatura são mantidas, eventualmente, viabilizando a continuidade da produção.

[0008] Uma vez formados, para que os hidratos sejam dissociados é preciso fazer com que ocorra a sua mudança de fase, modificando as variáveis pressão ou temperatura, ou até mesmo as duas. Entretanto, essas modificações só são possíveis com o uso de equipamentos específicos para o alívio da pressão, podendo exigir o uso de barcos de apoio, circulação de fluidos, entre outros, impactando na produção e no custo do processo.

[0009] Técnicas utilizadas para aquecer equipamentos submarinos externamente através de circulação de água quente ou mesmo circulação de corrente elétrica para remediação e combate ao hidrato objetivando a sua efetiva dissociação, são conhecidas. Entretanto não é descrito nenhum método ou sistema envolvendo a aplicação de calor internamente ao equipamento submarino.

[0010] A patente US 6,564,01 1 revela um sistema de aquecimento, para remediação de hidrato, aplicável a equipamentos submarinos para produção de óleo e gás, que é constituído de um cabo elétrico posicionado na parede externa do equipamento, protegido por uma camada de isolante térmico, e que gera calor pela circulação de corrente elétrica.

[0011] A patente US 5,424,608 revela um sistema de aquecimento, para remediação de hidrato, aplicável à equipamentos submarinos para produção de óleo e gás, que é constituído de uma tubulação posicionada na parede externa do equipamento, protegido por uma camada de isolante térmico, e que gera calor pela circulação de água quente.

[0012] Em ambos os documentos são descritos sistemas aplicáveis a equipamentos submarinos. Porém, ambos utilizam fontes de calor posicionadas nas paredes externas destes equipamentos.

[0013] Ainda, o uso de fontes de calor externas ao equipamento, tanto no caso da circulação de corrente elétrica quanto na circulação de água quente, não é um recurso muito eficiente. A transmissão de calor da parte externa para a parte interna pode não ocorrer da forma mais adequada, assim como o acoplamento térmico da parede externa do equipamento para o seu interior pode não ser bom. Além disto, a montagem do sistema permite muita troca de calor com o meio externo mesmo na presença de isolamento térmico.

[0014] Devido à falta de eficiência dos sistemas ora existentes, a quantidade de energia demandada para o aquecimento é muito elevada. Normalmente, para esses casos a única fonte capaz de fornecer a energia necessária para o sistema se encontra na superfície, uma vez que, dificilmente um ROV possui essa quantidade de energia disponível, o que encarece e operacionalmente dificulta muito mais os sistemas que utilizam essas soluções.

[0015] Dessa forma, faz-se necessário o desenvolvimento de novos métodos e sistemas alternativos mais viáveis e eficientes na remediação e combate ao hidrato objetivando a sua efetiva dissociação, aplicável a equipamentos submarinos, promovendo a sua desobstrução, permitindo o seu correto funcionamento e viabilizando a garantia de escoamento da produção.

[0016] Objetivando solucionar os problemas do estado da técnica, acima citados, foi desenvolvido um sistema capaz de gerar e dissipar calor na área interna do equipamento, utilizando a energia do suprimento elétrico de um ROV.

Breve Descrição da Figura

[0017] A presente invenção será a seguir descrita em referência à figura em anexo, que representa de uma forma esquemática e não limitativa o seu escopo. [0018] A Figura 1 representa uma forma esquemática parcial do corte transversal de um equipamento submarino de acordo com a presente invenção ilustrando seus componentes principais.

Descrição Detalhada da Invenção

[0019] Em um primeiro aspecto a presente invenção fornece um sistema de aquecimento interno para equipamentos submarinos, através da aplicação de potência elétrica. De acordo com a presente invenção torna-se possível promover a remediação de hidratos formados no interior do equipamento através do fornecimento de aquecimento.

[0020] Dito sistema é formado por uma cavidade (B) disposta no corpo de um equipamento submarino (A), preenchida com um fluido adequado para transferência de calor (thermal fluid - fluido térmico) (I) e na qual é instalado um penetrador (C) acoplado a uma resistência encapsulada (D). Dito penetrador (C) atua como uma barreira para o ambiente externo e garante que a cavidade (B) fique com a pressão atmosférica devido a uma barreira de vedação tipo O-ring (J).

[0021] O outro lado do penetrador (C) é interligado a uma mangueira compensada (E) para suportar a pressão do fundo mar, dotada fios elétricos internos (G) e sendo preenchida com óleo dielétrico (H).

[0022] O lado oposto da mangueira é terminado em um conector elétrico "subseawet mate connector" adequado para operar com um ROV (F), funcionando como ponto de contato com a fonte de energia (K) recebida a partir do dito ROV.

[0023] A energia recebida é então transformada em calor por meio do efeito Joule, de forma que a exposição da resistência à energia elétrica por um determinado período de tempo resultará na produção de energia térmica, segundo as equações abaixo:

P (watts) = E x I = E ^* 2/R (i)

R = E ^* 2/P (ii) onde P = watts; E = volts; I = amperes; e R = Ω (ohms).

[0024] Como pode ser apreciado pelos versados no assunto, os documentos do estado da técnica acima citados revelam métodos em que o calor é gerado em um local fora daquele onde deve agir para então ser direcionado ao local onde se encontra o hidrato ser dissociado, o que ocorre por condução. Na presente invenção o sistema atua de forma mais localizada, a qual é capaz de gerar calor internamente ao equipamento e dissipá-lo pelo seu entorno atingindo com mais eficiência o aglomerado de hidratos. Dessa forma, a presente invenção evita os problemas apresentados pelos métodos do estado da técnica, como, por exemplo, perda de calor, alta demanda energética, baixa eficiência, dentre outros inconvenientes.

[0025] Em um segundo aspecto, a presente invenção fornece um método para remediação e combate ao hidrato objetivando a sua efetiva dissociação, aplicável a um equipamento submarino e compreendendo as etapas de:

i) prover o acoplamento de uma fonte de energia a um conector elétrico do sistema de aquecimento elétrico submarino;

ii) prover o fornecimento de potência elétrica a uma resistência elétrica interna encapsulada;

iii) transformar dita energia elétrica em energia térmica através da referida resistência elétrica;

iv) proporcionar a propagação da energia térmica por todo o ambiente interno do equipamento e em seu entorno.

[0026] Em um terceiro aspecto, a presente invenção trata do uso do sistema de aquecimento elétrico submarino de acordo com a presente invenção para remediação e combate ao hidrato objetivando a sua efetiva dissociação, em sistemas de escoamento de fluídos na indústria de Indústria de Óleo & Gás.