BRPI0401504B1 - sistema de deslocamento de "pig" e método de utilização do mesmo - Google Patents

Abstract

"sistema de deslocamento de 'pig' e método de utilização do mesmo. é descrito um sistema de deslocamento de 'pig' a partir de uma plataforma de produção de petróleo até um lançador submarino (2) por meio de uma linha colapsável (1) e de baixo custo. é também descrito um método de utilização do sistema que viabiliza o deslocamento de 'pigs' rígidos e que faz uso de água para deslocar um 'pig' até o lançador submarino (2) e de um outro líquido para introduzir o 'pig' na linha de produção (3) em operações de passagem de 'pig', enquanto é mantida a continuidade da produção de óleo.

Description

SISTEMA DE DESLOCAMENTO DE “P1G” E MÉTODO DE UTILIZAÇÃO DO

MESMO

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um sistema de deslocamento de “pig” por meio de uma linha colapsável e a um método de utilização do mesmo para lançamento de “pig” no interior de linhas e tubulações de instalações de produção de petróleo. Mais especificamente, o sistema compreende a instalação de uma linha colapsável para o deslocamento de “pigs” a partir de uma plataforma de produção até um lançador submarino de “pig”. O método viabiliza a passagem de “pigs” rígidos para remover depósitos das paredes internas das linhas e tubulações de produção de petróleo, sem precisar interromper a produção.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO A produção de óleo e gás a partir de poços submarinos, situados em águas profundas e ultraprofundas, vem obrigando a indústria de petróleo a buscar soluções técnicas que viabilizem tal produção, ainda limitada por custos proibitivos resultantes da especificação de sondas de perfuração e de equipamentos de produção e respectivos serviços de instalação associados, além de outros problemas de ordem ambiental e técnica.

Dentre os problemas técnicos, um dos entraves à produção desses poços de petróleo é a deposição de parafina nas paredes internas de linhas e tubulações de produção, que resulta na redução da área útil disponível ao escoamento e, conseqüentemente, da redução da produção de petróleo. Tal fato ocorre devido às baixas temperaturas existentes em águas profundas e ultraprofundas e à natureza e características do petróleo produzido.

Atualmente, o método mecânico é o mais empregado para remoção de depósitos internos em linhas de produção de petróleo, sendo realizado com alto grau de sucesso. Para a operação são utilizados dispositivos, chamados de “pigs”, que são raspadores mecânicos lançados para efetuar a limpeza de dutos. O uso de “pigs” constitui o procedimento mais usado e de mais baixo custo para remover depósitos de parafinas.

Em instalações submarinas, para lançar e receber “pigs”, uma plataforma de produção de petróleo deve estar equipada com um lançador e recebedor de “pigs”.

Os métodos e sistemas atuais para melhoria da produção de petróleo compreendem aplicações intencionalmente direcionadas para possibilitar instalação de equipamentos e realização de serviços específicos como ensina a literatura específica.

Assim, a patente US 5437302 trata de um equipamento modular que inclui uma válvula de controle conectada entre duas tubulações curvas, destinado a interconectar duas linhas flexíveis que se estendem entre uma instalação de produção submarina e uma instalação de superfície a fim de permitir a passagem de “pig” entre as ditas duas linhas flexíveis. Já a patente US 5267616 ensina um processo de passagem de “pigs” por dentro de linhas submarinas de poços de petróleo, através da linha a ser desobstruída na direção da cabeça de poço, em uma operação passo a passo. A operação se processa passando o “pig” ao longo de seções sucessivamente mais largas via fluxo reverso atrases da linha obstruída limitando a passagem à linha obstruída. O processo também engloba lançar um ou mais “pigs” a partir de uma câmara instalada no sistema de produção submarino em direção à plataforma, na superfície, varrendo inteiramente apenas cada linha obstruída, de uma única vez. A patente US 6022421 descreve um método para lançamento remoto de “pigs” submarinos em resposta à variação de pressão captada na cabeça do poço.

As patentes US 6536461, US 6537383, US 6475294 e US 6454492 tratam, respectivamente, de: equipamento para lançamento de um ou mais “pigs” submarinos, sistema dotado de equipamento para armazenagem e lançamento de “pigs” submarinos, sistema controlado por ROV (“Remotely Operated Vehicle”) para suprimento de “pigs” para um lançador submarino de “pigs” e método e sistema usando acumulador pressurizado e ROV para lançamento e recebimento de “pigs” submarinos.

As patentes US 5842816, US 5435338, US 4574830 e US 4528041, tratam, respectivamente, de um sistema para transporte e liberação de “pigs” compreendendo linhas de baixa pressão e de alta pressão entre uma instalação de recebimento de produto e linhas de produção de poços, um equipamento para interconexão de duas linhas para permitir a passagem de “pigs” e um método e equipamento para limpar fragmentos oriundos das superfícies internas de duas linhas de diâmetros diferentes utilizando uma linha de interconexão e duas linhas com duas válvulas de “by pass”.

Devido ao “pig-espuma” se adaptar à variação de diâmetros existente nas linhas por ele percorridas, eles são muito recomendados para remoção de parafinas depositadas internamente em linhas de produção de petróleo; usualmente sendo um “pig-espuma” lançado por uma linha de gás-lift.

Sabe-se, entretanto, que uma linha de “gas lift” tem por finalidade principal injetar gás na coluna de produção de um poço de petróleo, aliviando assim o peso desta coluna e fazendo com que a produção de óleo seja incrementada. Neste caso, é necessário que a linha de “gas lift” tenha o diâmetro o mais reduzido possível de modo a não comprometer os custos. A utilização de uma linha de “gas lift” para lançamento de “pig” a partir de uma plataforma de produção até a árvore de natal obriga repetidas paradas de produção, já que as operaçõés interrompem a injeção de gás e provocam redução na produção de petróleo.

Uma desvantagem adicional decorrente do uso das linhas de “gas lift” para deslocamento de “pigs” consiste em ocupar o compressor de gás para impulsionar o “pig”, sem que a energia dissipada no dito equipamento seja convertida em qualquer benefício à produção de fluidos.

Do ponto de vista ambiental, é grande o risco potencial de vazamento, com possibilidade de contaminação do ambiente submarino, de gases e outros hidrocarbonetos provenientes das linhas de “gas lift”. A depender da extensão, um vazamento pode afetar as condições de flutuabilidade na massa de água nas imediações da plataforma de produção e prejudicar a segurança operacional.

Um “pig-espuma”, apesar de remover boa parcela de depósitos de linhas e tubulações em instalações de produçãode petróleo, ele não apresenta a mesma eficiência de um “pig” rígido, sendo este o “pig” ideal para a operação de remoção de tais depósitos.

Porém, para utilizar um “pig” rígido na remoção de depósitos de linhas e tubulações de produção de petróleo, é necessário que as linhas e tubulações por onde percorre o “pig” possuam o mesmo diâmetro que o do “pig”. Este inconveniente é solucionado pela utilização do sistema de deslocamento de “pig” da presente invenção que faz uso de uma linha colapsável adicional.

Como se pode depreender do estado da técnica, os métodos e sistemas atuais não atendem totalmente às necessidades de passagem de “pigs” em dutos submarinos de produção de petróleo; ou eles são onerosos quando requerem o uso de sofisticados materiais e equipamentos tais como ROV, longas tubulações flexíveis de produção em ambientes submarinos; ou são limitados por condições específicas, como o uso de linhas de “gas lift” de diâmetro reduzido de forma a igualmente atender aos requisitos de peso e flutuabilidade; ou ainda utilizam detalhes e procedimentos absolutamente impraticáveis nas profundidades marítimas onde ocorre a deposição de sólidos nas paredes internas de linhas e tubulações de produção.

Portanto, a técnica ainda necessita de métodos e sistemas mais econômicos, mais rápidos e de maior confiabilidade e disponibilidade que os atualmente utilizados nas operações convencionais de remoção de depósitos das paredes internas de linhas de*'produção de petróleo, assim como o sistema descrito a seguir.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO O sistema de deslocamento de “pig” por meio de uma linha colapsável prevê uma plataforma de produção de petróleo equipada com lançador e recebedor de “pig” e equipamento gerador de diferencial de pressão para impulsionar um líquido de deslocamento do “pig”. O sistema compreende a instalação de: uma linha colapsável (1) interligada à plataforma e ao lançador submarino (2), para o deslocamento de um “pig” a partir da plataforma; uma linha (4) interligada à plataforma e ao lançador submarino (2), para o bombeio de um líquido a partir da plataforma e válvulas de controle (V1, V2, V3 e V4). O sistema é instalado de modo integrado a uma plataforma de produção de petróleo e a um lançador submarino (2) que se interliga a uma linha de produção (3). O líquido para deslocamento do “pig” pode ser água proveniente do ambiente em que está localizada a plataforma, sob um diferencial mínimo de pressão para deslocar o “pig” a partir da plataforma até o lançador submarino (2). O método de lançamento de “pigs” que utiliza um sistema de deslocamento de “pig”, compreende a passagem de “pigs” que possuem o mesmo diâmetro que o diâmetro interno de uma linha de produção (3) e o de um “riser” por onde o “pig” percorre até o recebedor de “pig” na plataforma.

Os “pigs” retornam à plataforma juntamente com os depósitos removidos das paredes internas dos dutos pelo emprego da pressão dos fluidos produzidos, sendo coletados no recebedor de “pigs” da plataforma, após percorrer internamente a linha de produção, e o “riser”.

Com a utilização da linha colapsável (1), o método da invenção também possibilita, de forma associada, a independência de operação de lançamento de “pigs” e de otimização de uma linha de “gas lift” para o uso exclusivo em injeção de gás na coluna de produção, e ainda possibilita manter a continuidade da produção de óleo durante as operações de passagem de “pigs” em instalações submarinas de produção de petróleo.

Desta forma, a invenção provê um método e um sistema de baixo custo para lançamento de “picfs” em linhas e tubulações em instalações submarinas de produção de petróleo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A FIGURA 1 anexa, ilustra esquematicamente o sistema de deslocamento de “pig” da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Uma plataforma de produção de petróleo abriga instalações de equipamentos para produção de fluidos, em ambientes marítimos, a uma profundidade variável de massa de água.

Na produção de petróleo, denomina-se água-profunda a massa de água cuja profundidade está compreendida entre 100 e 1000 metros e, água-ultraprofunda significa massa de água cuja profundidade é superior a 1000 metros. “Pigs” são dispositivos mecânicos que são lançados em linhas e tubulações de instalações de produção de petróleo para procedimentos de remoção de depósitos das paredes internas das ditas linhas e tubulações. O sistema de deslocamento de “pig” e a aplicação do método da invenção prevêm uma plataforma equipada com lançador e recebedor de “pig” e equipamento gerador de diferencial de pressão para impulsionar um líquido de deslocamento do “pig”. O sistema de deslocamento de “pig” será descrito com relação à figura anexa. O sistema da presente invenção compreende: a) uma linha colapsável (1) interligada à plataforma e ao lançador submarino (2), para o deslocamento de um “pig” a partir da plataforma; b) uma linha (4) interligada à plataforma e ao lançador submarino (2), para o bombeio de um líquido a partir da plataforma para o lançador submarino (2); c) uma válvula de controle (V1) instalada na linha (4) junto ao lançador submarino (2); c) uma válvula de controle (V2) instalada na linha de saída do lançador submarino (2) para uma linha de produção (3); d) uma válvula de controle (V3) instalada na linha colapsável (1) junto ao lançador submarino (2); e) uma válvula de controle (V4) instalada na linha de descarga do lançador submarino (2) . ' O diâmetro da linha colapsável (1) deve ser o mesmo que o diâmetro da linha de produção (3) e tubuláções por onde percorre o “pig” até o recebedor de pig na plataforma.

De acordo com o sistema da invenção, a linha colapsável (1) pode ser selecionada entre as linhas flexíveis, convencionais e de baixo custo, aplicáveis em instalações submarinas de produção de petróleo.

Deste modo, o sistema de deslocamento de “pig” da presente invenção compreende a instalação da linha colapsável (1) que viabiliza a utilização vantajosa de “pigs” rígidos para a remoção de depósitos das paredes internas de linhas de produção e do “riser”, enquanto é mantida a vazão de produção do poço de petróleo. O fluido usado para deslocamento do “pig” pode ser a água proveniente da massa de água do ambiente em que está localizada a plataforma de produção sob um diferencial mínimo de pressão para deslocar o “pig” a partir da plataforma até o lançador submarino (2).

Para um “pig” ser introduzido em uma linha de produção (3), segundo o método da presente invenção, toda a água salgada contida no interior do lançador submarino (2) de “pig” deve ser substituída por um líquido, inerte à massa de óleo, preferencialmente por álcool etílico. A admissão de álcool etílico se dá por meio da linha (4) que apresenta dimensões e resistência química e mecânica suficiente para o bombeio de um líquido a partir da plataforma para o lançador submarino (2).

No interior das linhas e tubulações de produção, o “pig” percorre toda a extensão sob ação do próprio fluido que está sendo escoado.

De acordo com o conceito da invenção, os dispositivos utilizados na operacionalização do sistema de deslocamento de “pig” são aqueles conhecidos do estado da técnica, aplicáveis em instalações submarinas de produção de petróleo, não se constituindo em objetos da presente invenção. O controle e monitoração das operações envolvidas no método da presente invenção são diretamente executados remotamente da plataforma, segundo as variáveis de poço que possam afetar a operação. A seguir é descrito o método de lançamento de “pigs” em linhas e tubulações de produção de petróleo que utiliza um sistema de deslocamento de “pig” da presente invenção.

Após ser instalado o sistema de deslocamento de “pig” interligado a uma plataforma de produção de petróleo e a um lançador submarino (2), um “pig” rígido pode ser lançado a partir do lançador de “pig” da plataforma. O “pig” é impulsionado com o emprego de água sob uma pressão suficiente para deslocá-lo internamente ao longo de toda a extensão da linha colapsável (1) até atingir o lançador submarino (2). Nesta etapa, estão fechadas a válvula de controle (V1) da linha (4) e a válvula de controle (V2) da linha de saída do lançador submarino (2), e estão abertas a válvula de controle (V3) da linha de entrada do lançador submarino e a válvula de controle (V4) da linha de descarga do lançador submarino (2).

Após o “pig” ter sido posicionado no lançador submarino (2), é interrompido o bombeio da água de deslocamento do “pig” para dar início ao bombeio de um líquido, preferencialmente álcool etílico, por meio da linha (4) para remoção de toda água contida no lançador submarino (2). Nesta etapa é fechada a válvula de controle (V3) da linha colapsável (1) e abertas: a válvula de controle (V1) da linha (4) de entrada de líquido e válvula de controle (V4) de descarga do lançador submarino (2).

Quando toda água contida no lançador submarino (2) for substituída pelo líquido bombeado pela linha (4), fecha-se a válvula de controle (V4) da linha de descarga, equaliza-se a pressão do lançador submarino (2) com a da linha de produção (3) e abre-se a válvula de controle (V2) da linha de saída do lançador submarino (2). Nesta etapa, bombeia-se o líquido da linha (4) sob pressão superior a da linha de produção (3), para permitir a introdução do “pig”.

Após a introdução do “pig” na linha de produção (3) fecham-se a válvula de controle (V2) da linha de saída do lançador submarino (2) e a válvula de controle (V1) da linha (4). A partir desse momento, o deslocamento do “pig” no interior da linha de produção (3) se dá sob ação da pressão dos próprios fluidos que escoam nas linhas e tubulações de produção.

Ao percorrer o interior das linhas e tubulações de produção, o “pig” cumpre sua finalidade que é a de executar a remoção mecânica dos depósitos existentes nas paredes internas das mesmas.

Esses depósitos lao arrastados pelo “pig” ao longo de toda a linha e tubulação de produção e, após o retorno do “pig” para a plataforma, os depósitos e o “pig” são recolhidos no recebedorde “pig” localizado na plataforma. É facilmente compreensível para os especialistas ser possível, dentro do conceito da invenção, aumentar a vazão de produção de um poço de petróleo em virtude da flexibilidade proporcionada pelo uso do sistema e método da presente invenção, que é independente da existência de uma linha de “gas lift” na instalação submarina de produção de petróleo. O método e o sistema propostos na invenção possibilitam melhorar a produtividade dos poços produtores de petróleo, vantajosamente, sem ocasionar paradas de produção. A prática da invenção vale-se de equipamentos convencionais mais simples, mais econômicos e mais eficazes que aqueles usualmente empregados no deslocamento de “pigs” em operações de remoção de depósitos em linhas e tubulações de produção.

De acordo com o conceito da invenção, observa-se uma redução significativa dos custos com a instalação de um sistema de deslocamento de “pig” por meio de uma linha colapsável (1) e de baixo custo quando comparada com a técnica atual de deslocamento de “pig” por uma linha de “gás lift”.

Portanto, o método e sistema da presente invenção permitem que sejam atingidas maiores vazões dos poços produtores de petróleo, em águas profundas e ultraprofundas, e prevê o emprego de equipamentos convencionais e de baixo custo para operações de remoção de depósitos de linhas e tubulações de produção de petróleo em instalações submarinas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (8)

1- Sistema de deslocamento de "pig" interligado a uma plataforma de produção de petróleo, equipada com lançador e recebedor de "pig" e com gerador de diferencial de pressão, e a um lançador submarino (2) que se interliga a uma linha de produção (3), caracterizado por compreender: a) uma linha colapsável (1) interligada à plataforma e ao lançador submarino (2), para o deslocamento de um "pig" a partir da plataforma; b) uma linha (4) interligada à plataforma e ao lançador submarino (2), para o bombeio de um líquido a partir da plataforma para o lançador submarino (2); c) uma válvula de controle (V1) instalada na linha (4) junto ao lançador submarino (2); d) uma válvula de controle (V2) instalada na linha de saída do lançador submarino (2) para uma linha de produção (3); e) uma válvula de controle (V3) instalada na linha colapsável (1) junto ao lançador submarino (2); f) uma válvula de controle (V4) instalada na linha de descarga do lançador submarino (2).

2- Sistema de deslocamento de "pig" de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a linha colapsável {1) ter o mesmo diâmetro interno que o da linha de produção {3) e tubulações por onde o "pig" percorre até o recebedor de "pig" na plataforma.

3- Sistema de deslocamento de "pig" de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a linha colapsável (1) ser selecionada entre as linhas flexíveis aplicáveis em instalações submarinas de produção de petróleo.

4- Método de utilização do sistema de deslocamento de "pig" definido na reivindicação 1, para permitir o deslocamento de um "pig" a partir de uma plataforma de produção de petróleo até um lançador submarino (2) e introdução e passagem do "pig" em uma linha de produção (3} e tubulações até o recebedor de "pig" na plataforma, caracterizado pelas seguintes etapas: a) a partir de um lançador de "pig" de uma plataforma, um "pig" é impulsionado com o emprego de água sob uma pressão suficiente para deslocá-lo ínternamente ao longo de toda a extensão da linha colapsável (1) até atingir o lançador submarino (2); nesta etapa, estão fechadas a válvula de controle (V1) da linha (4) e a válvula de controle (V2) da linha de saída do lançador submarino (2), e estão abertas a válvula de controle (V3) da linlia colapsável (1) e a válvula (V4) da linha de descarga do lançador submarino (2); b) após o "pig" ser posicionado no lançador submarino (2), é interrompido o bombeio da água de deslocamento do "pig" para dar inicio ao bombeio de um liquido por meio da linha (4) para remoção de toda água remanescente no lançador submarino (2); nesta etapa é fechada a válvula de controle (V3) da linha colapsável (1) e são abertas a válvula de controle (V1) da linha (4) e válvula de controle (V4) de descarga do lançador submarino (2); c) quando toda água contida no lançador submarino for substituída pelo líquido bombeado pela linha (4), fecha-se a válvula de controle (V4) de descarga, equalíza-se a pressão do lançador submarino (2) com a da linha de produção (3) e abre-se a válvula (V2) da linha de saída do lançador submarino (2); nesta etapa, bombeia-se líquido sob pressão superior a da linha de produção (3), permitindo assim a introdução do "pig” na dita linha de produção (3); d) após a introdução do "pig" na linha de produção (3) fecham-se a válvula de controle (V2) da linha de saída do lançador submarino (2} e a válvula de controle (V1) da linha (4); e) a partir desse momento, a passagem do "pig" no interior da linha de produção (3) se dá sob ação da pressão dos próprios fluidos que escoam nas linhas e tubulações de produção; f) no interior das linhas e tubulações de produção, o "pig" executa a remoção mecânica dos depósitos das paredes internas, que sio arrastados pelo "pig" ao longo de toda a linha e tubulação de produção; e g) no retorno do "pig" para a plataforma, os depósitos removidos e o "pig" são recolhidos no reoebedor de "pig" localizado na plataforma.

5- Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a água de deslocamento do "pig" (3) ser proveniente do ambiente onde está localizada a plataforma.

6- Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o líquido bombeado pela linha (4) ser o álcool etílico.

7- Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o "pig", a linha colapsávei (1), a linha de produção (3) e tubulações possuírem um mesmo diâmetro.

8- Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por que o "pig" ser do tipo rígido.