CAMPO DA INVENÇÃO

[0001 ] A presente invenção está relacionada a tecnologias de equipamentos submarinos de produção de petróleo. Mais particularmente, a presente invenção está relacionada a tecnologias para se combater a formação de hidrato em equipamentos submarinos de produção de petróleo.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[0002] A produção de petróleo obtida de cada poço submarino é escoada, individualmente ou combinadamente com a produção de outros poços, através de linhas e risers submarinos até uma unidade de produção, por exemplo: um FPSO (Floating Production Storage Offloading).

[0003] No entanto, na produção de petróleo em águas profundas existe risco de formação de hidrato, resultado do contato direto da água produzida com o gás natural, em condições, de alta pressão e baixa temperatura (por exemplo 20 Kg/cm ² e 4 ^S C).

[0004] Apesar dos méritos das diversas técnicas de produção de petróleo e prevenção de hidrato existentes, por vezes hidratos ocorrem sendo necessário o emprego de recursos navais, tais como embarcação sofisticada ou sonda, classificados e habilitados para receber hidrocarbonetos a bordo, para realizar operações de remediação de bloqueio de hidratos.

[0005] Além do alto custo destes recursos navais é necessário aguardar a disponibilidade e movimentação dos mesmos, podendo se passar dezenas de dias até ser possível executar tais operações, o que causa grandes prejuízos nessas operações.

[0006] Algumas soluções conhecidas do atual estado da técnica serão apresentadas à luz dos documentos a seguir.

[0007] O documento WO2014059501 A1 revela uma ferramenta para remoção de formações de hidrato de gás indesejadas da superfície do equipamento de produção e exploração de petróleo submarino, que compreende um recipiente principal provido com uma caixa e mantendo o volume interno cheio de gases.

[0008] Este documento descreve adicionalmente que no interior do recipiente principal é provido um dispositivo laser ligado a um colimador de foco ajustável por um cabo, com o comprimento de onda emitido pelo laser entre 200nm e 930nm, de modo que, quando a radiação atinge o equipamento de exploração submarino, causa seu aquecimento, o que, por sua vez, aquece o hidrato através da condução, quebrando a formação de hidratação de dentro para fora.

[0009] O documento WO2017048920A1 revela um sistema para prevenir a formação de hidrato em uma tubulação que inclui um invólucro de aquecedor, em que uma caixa do aquecedor tem um diâmetro externo dimensionado para se movimentar dentro da tubulação. Um conjunto de turbina é posicionado dentro da caixa do aquecedor. O conjunto da turbina tem uma pá que é rotacionada por um fluxo de fluido dentro da tubulação.

[0010] Ainda de acordo com este documento, o aquecedor elétrico é posicionado dentro da caixa do aquecedor e está conectado eletricamente ao conjunto da turbina.

[001 1] O documento GB2341628A revela um sistema para remoção de bloqueio de dutos por hidrato usando calor e anticoagulante por meio de aquecimento de um plug em uma extremidade enquanto se aplica um anticoagulante na outra extremidade. Também é prevista a movimentação de uma fonte de calor através do plug, de uma extremidade à outra. [0012] O documento WO2001050819A1 revela um sistema de aquecimento por micro-ondas incluindo um gerador de micro-ondas, uma tubulação de fluido e um conjunto guia de onda conectado ao gerador de micro-ondas.

[0013] De acordo com esse documento, o sistema de aquecimento por micro-ondas impede substancialmente bloqueios por hidrato na tubulação em distâncias estendidas do gerador de micro- ondas e também pode controlar simultaneamente um dispositivo posicionado remotamente em uma seção da tubulação.

[0014] O documento EP2225438B1 revela um método de remoção de hidrato em dutos que compreende o deslocamento de uma broca através do duto de modo que, quando a broca encontra a formação de hidrato, uma bomba bombeia fluido presente no local diretamente no contato da broca com o hidrato.

[0015] O documento US8794332B2 revela um sistema de cabeça de poço para produzir hidrocarbonetos de uma formação subterrânea que inclui tubulares concêntricos que formam um anular. O anular é ventilado fluindo fluido do próprio anular através de uma linha de sangramento com uma válvula que é seletivamente aberta e fechada. À montante da válvula da linha de sangramento, a linha de sangramento é rotacionada de forma adjacente a uma linha de fluxo de produção. Como a temperatura do fluido na linha de fluxo de produção é maior do que a temperatura do anular, a linha de sangramento é aquecida. Assim, a formação de hidrato na linha de sangramento é inibida pela energia térmica que recebe da linha de fluxo de produção.

[0016] O documento W02004083595A2 revela uma linha de produção para produzir hidrocarbonetos a partir de um poço submarino que é constituído por um umbilical compósito tubular substancialmente neutro e flutuante. A linha de produção descrita pode possuir um meio de aquecimento elétrico dentro das paredes tubulares do umbilical composto tubular para evitar que hidratos se formem dentro da linha de produção e bloqueiem a linha de produção.

[0017] O documento W02007055592A1 revela um sistema para evitar a formação de bloqueio por hidrato em uma linha de transporte de hidrocarbonetos, ou para remover tais bloqueios que já foram formados. Para tal, o documento utiliza um sistema de aquecimento por indução.

[0018] De acordo com este documento, a energia para o sistema de aquecimento é fornecido pelo redirecionamento de energia a partir de uma fonte de energia, livre para fornecer energia devido ao desligamento de um sistema normalmente alimentado pela fonte de energia.

[0019] O documento W02002016732A1 revela um dispositivo de aquecimento para prevenir a formação de hidratos de alcano em um componente de equipamento de produção de petróleo e gás submarino, que compreende cabo de aquecimento, uma fonte de energia elétrica e uma camada de isolamento.

[0020] O documento WO2015004532A2 revela um método para o aquecimento de um duto para remover o depósito de hidrato no fundo do mar que envolve o direcionamento de luz de laser azul, a partir de aparelhos submarinos, para impactar na superfície exterior do duto para irradiar calor através duto contendo hidrato, com o objetivo de liquefazer o hidrato.

[0021 ] Na costa da Noruega são utilizadas estruturas que envolvem os equipamentos submarinos, porém com finalidade diversa, ou seja, proteger os equipamentos submarinos de danos devido a dispositivos de pesca. Exemplos deste tipo de estrutura podem ser encontrados nos pedidos de patente: WO 2016/085352 e US 4273472. [0022] Assim, apesar de o estado da técnica já revelar uma grande diversidade de sistemas para combater a formação de hidrato em equipamentos submarinos de produção de hidrocarbonetos, esses sistemas são complexos, o que dificulta sua aplicação em uma série de aplicações.

[0023] Em adição, esses sistemas não podem ser aplicados de forma eficiente no combate à formação de hidrato em equipamentos como as árvores de natal molhadas (ANM) devido ao seu formato.

[0024] Assim, o estado da técnica carece de um sistema de combate à formação de hidrato em equipamentos submarinos que seja de simples operação e que possibilite sua aplicação de forma eficiente em dispositivos de ANM.

[0025] Como será mais bem detalhado a seguir, a presente invenção visa a solução dos problemas do estado da técnica acima descrito de forma prática e eficiente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0026] O objetivo da presente invenção é o de prover um dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos que compreenda um funcionamento simples e que possa ser aplicado para a remoção de hidratos de uma ANM.

[0027] De forma a alcançar o objetivo acima descrito, a presente invenção provê um dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos compreendendo uma campânula com uma abertura inferior, em que a campânula compreende internamente pelo menos um elemento aquecedor, e em que a campânula é adaptada para envolver pelo menos parcialmente um equipamento submarino, no qual será combatido hidrato.

[0028] A presente invenção soluciona em parte a dificuldade de identificar o local e extensão do hidrato no equipamento submarino, já que o aquecimento é quase integral no equipamento submarino.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0029] A descrição detalhada apresentada adiante faz referência às figuras anexas e seus respectivos números de referência.

[0030] A figura 1 ilustra uma vista de um dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos sendo instalado em uma ANM de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0031] A figura 2 ilustra uma vista de um dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos em posição assentada em uma ANM de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0032] A figura 3 ilustra o dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos da figura 2 mantida um longo tempo sobre uma ANM, com a função de prover um isolamento térmico e eventual energização para mitigação de hidrato.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0033] Preliminarmente, ressalta-se que a descrição que se segue partirá de uma concretização preferencial da invenção. Como ficará evidente para qualquer técnico no assunto, no entanto, a invenção não está limitada a essa concretização particular.

[0034] A figura 1 ilustra uma vista de um dispositivo 50 para remoção de hidrato em equipamentos submarinos sendo instalado por uma embarcação de apoio 14 em um equipamento submarino 6, opcionalmente uma ANM (Árvore de Natal Molhada), de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0035] Observa-se que o dispositivo 50 para remoção de hidrato da invenção compreende uma campânula 1 com uma abertura inferior, em que a campânula 1 compreende internamente pelo menos um elemento aquecedor 3.

[0036] A abertura inferior e a campânula 1 podem compreender diversos tamanhos, em que a campânula é adaptada para envolver pelo menos parcialmente um equipamento submarino, no qual será combatido hidrato.

[0037] Opcionalmente, na campânula 1 podem ser instalados e integrados os seguintes componentes: pelo menos um selo inflável por água 2; pelo menos um conector guia 4; pelo menos um sensor de temperatura 5; pelo menos um hot stab 17; pelo menos um conector de potência 18; e pelo menos uma alça de içamento 19.

[0038] Observa-se ainda que todos os elementos utilizados pelo sistema de produção de hidrocarbonetos são ilustrados, os quais: o conjunto de ANM 6, a cabeça de poço 7, a linha de produção 8, o umbilical eletro hidráulico 9, a linha de anular 10, a unidade de processamento (FPSO) 1 1 , o cabo de potência elétrica 12, e o cabo de içamento 13. Ainda são indicados o fundo do mar 15 e a superfície do mar 16, para facilitar a visualização da invenção.

[0039] Assim, a campânula 1 pode ser içada a partir da embarcação de apoio 14 com o auxílio de um cabo de içamento 13 fixado à alça de içamento 19. Desta forma, o posicionamento da campânula sobre o equipamento submarino 6 se dá de modo simples e rápido. Esse processo pode ser auxiliado por um mergulhador ou um ROV, o que será determinado a cada aplicação.

[0040] Em adição, a energia necessária para o funcionamento do dispositivo 50 da invenção pode ser fornecida pelo cabo de potência elétrica 12 conectado ao conector de potência elétrica 18 da campânula 1 . Em configurações alternativas, a energia poderá ser fornecida por um ROV, ou por um cabo submarino de uma embarcação de apoio, ou por um cabo de potência de sistemas de bomba instaladas no poço, ou pelo próprio umbilical eletro hidráulico do poço de petróleo ou qualquer outro meio conectado ao conector de potência elétrica 18, de modo que esta característica não representa um limitante ao escopo da invenção descrita.

[0041 ] Conforme conhecido, um conjunto de ANM 6 é um equipamento de segurança e controle de poço submarino composto por diversas válvulas, entre elas: válvula master de produção M1 , válvula master de anular M2, válvula swab de produção S1 , válvula swab de anular S2, válvula wing de produção W1 , válvula wing de anular W2, válvula cross over XO e válvula pig cross over PXO.

[0042] A figura 2 ilustra uma vista de um dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos em posição assentada em uma ANM 6 de acordo com uma configuração opcional da presente invenção.

[0043] A figura 3 ilustra o dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos da figura 2 que pode ficar residente, isto é, instalado por longo período de tempo ou descido somente quando ocorrer algum bloqueio de hidrato na ANM.

[0044] Como pode ser observado, devido ao formato da campânula 1 , a maior parte dos elementos da ANM 6 é envolvida pela campânula 1 .

[0045] O funcionamento do dispositivo para remoção de hidrato 50 será descrito a seguir.

[0046] Inicialmente é realizado o posicionamento da campânula 1 no equipamento submarino (opcionalmente uma ANM 6). Quando a campânula estiver devidamente posicionada, é iniciada a pressurização do selo inflável 2, através do elemento hot stab 17, para melhorar o confinamento da água contida pela campânula 1 , e é provido o fornecimento de calor ao equipamento submarino 6 através do elemento aquecedor 3.

[0047] Opcionalmente, o selo inflável 2 pode ser posicionado na parede interna da campânula 1 em uma região da abertura inferior da campânula 1 , em que o selo inflável 2 é acionado pelo bombeamento de água local. Assim, quando o selo inflável 2 é acionado, a água interna à campânula 1 é confinada no interior da campânula 1 , de modo que a troca de água entre a região interna da campânula 1 e a região externa é significantemente reduzida e o aquecimento se torna mais eficiente.

[0048] Opcionalmente, o elemento aquecedor 3 é do tipo elétrico, mas qualquer tipo de elemento aquecedor 3 poderá ser adotado. Mais particularmente, o elemento aquecedor 3 pode ser um sistema de aquecimento elétrico, indutivo através de pelo menos uma bobina ou resistivo através resistências, disposto na parede interna da campânula.

[0049] É importante ressaltar que o aquecimento do equipamento submarino 6 é do tipo direto ou indireto (indutivo) ou ambos. No caso do indireto, em que o elemento aquecedor 3 aquece a água retida no interior da campânula 1 e a água aquece o equipamento submarino 6. A invenção também prevê opcionalmente que a campânula 1 compreenda pelo menos um sensor de temperatura 5 associado a um dispositivo de controle (não ilustrado), em que o dispositivo de controle é adaptado para controlar a potência do elemento aquecedor 3 em resposta à informação provida pelo sensor de temperatura 5. Assim, a temperatura interna à campânula 1 pode ser controlada para assegurar a devida remoção de hidrato do equipamento submarino 6.

[0050] Janelas de visualização transparentes, não mostradas nas figuras, podem ser adicionadas na campânula 1 para permitir monitoramento em componentes da ANM, enquanto a campânula estiver instalada.

[0051 ] A campânula 1 é construída preferencialmente de material leve, por exemplo fibra de carbono com isolamento térmico que também funciona como flutuador, de forma a tornar a campânula 1 com peso quase neutro quando totalmente imersa na água. Isto reduz risco de danos em caso de colisão entre a campânula e o equipamento submarino no momento da instalação ou recuperação, além de reduzir o tamanho da embarcação de apoio para a operação.

[0052] A campânula 1 pode ter diferentes formatos, por exemplo: cilíndrico, ou cónico ou volume composto, para facilitar o envolvimento do equipamento submarino com um volume total otimizado.

[0053] Para a retirada do dispositivo 50, e consequente liberação do equipamento submarino 6, o selo inflável deve ser despressurizado, para liberar a movimentação do dispositivo 50.

[0054] Opcionalmente, a campânula 1 compreende isolamento térmico associado, com o objetivo de se reduzir as perdas térmicas para o ambiente externo. O isolamento térmico pode ser integrado ao material do qual a campânula é fabricada, ou então pode ser adicionada uma camada de material isolante interna e/ou externamente à campânula.

[0055] Portanto, a partir do descrito anteriormente, o dispositivo para remoção de hidrato revelado promove a mitigação de bloqueios de hidrato através de operação de aquecimento do equipamento submarino de uma forma extremamente simplificada em relação ao estado da técnica.

[0056] Em especial, a mitigação da formação de hidrato é eficazmente combatida em equipamentos com geometria complexa, como uma ANM, uma vez que a invenção provê um sistema térmico de mitigação de hidrato que atua, de forma uniforme e continua, sobre todos os componentes do conjunto da ANM.

[0057] Assim, com uma maior eficácia na prevenção e mitigação de hidratos, as perdas de produção são minimizadas, pela redução do tempo de paradas, uma vez que não é necessário aguardar disponibilidade e movimentação de recursos críticos tais como embarcações sofisticadas e sondas marítimas.

[0058] Em adição, uma grande vantagem apresentada pelo dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos descrito neste relatório se encontra na simplicidade da montagem do conjunto, uma vez que o dispositivo da invenção compreende a integração de componentes e tecnologias consagradas, tanto nos equipamentos submarinos como nos sistemas e ferramentas operadas remotamente com auxílio de ROV (quando este for o caso).

[0059] Por fim, a operação do dispositivo para remoção de hidrato em equipamentos submarinos é realizada de forma totalmente segura e limpa, sem necessidade de desconexão ou retirada de fluidos. Consequentemente, sem risco de vazamentos para o meio ambiente, e sem qualquer impacto ambiental.

[0060] Inúmeras variações incidindo no escopo de proteção do presente pedido são permitidas. Dessa forma, reforça-se o fato de que a presente invenção não está limitada às configurações/concretizações particulares acima descritas.