BRPI0918770B1 - sistema e método para transferência de propante - Google Patents
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Abstract
sistema e método para transferência de propante método de transferir materiais propantes, em que o método inclui prover um primeiro contêiner pressurizado (102) contendo materiais propantes em uma primeira embarcação (106). o método também inclui conectar o primeiro contêiner pressurizado (102) na primeira embarcação (106) a um segundo recipiente (102) em uma segunda embarcação (114) e transferir pneumaticamente, os materiais propantes a partir do primeiro contêiner pressurizado (102) na primeira embarcação (106) para o segundo recipiente (102) na segunda embarcação (114). além disso, um método de transferir materiais propantes, o método incluindo remover um fluido de furo de poço compreendendo materiais propantes em excesso a partir de um poço, e separar os materiais propantes em excesso a partir do fluido de furo de poço. o método também inclui transferir os materiais propantes em excesso para um primeiro contêiner pressurizado (102) e transferir pneumaticamente, os materiais propantes em excesso a partir do primeiro contêiner pressurizado para um segundo contêiner pressurizado.
Description
SISTEMA E MÉTODO PARA TRANSFERÊNCIA DE PROPANTE ANTECEDENTES
Campo da Revelação
As modalidades aqui reveladas se referem geralmente aos métodos e sistemas para transferir materiais propantes entre recipientes pressurizados. Mais especificamente, as modalidades aqui reveladas se referem aos métodos e sistemas para transferir materiais propantes entre recipientes pressurizados como uma fase densa. Ainda mais especificamente, as modalidades aqui reveladas se referem aos métodos e sistemas para transferir materiais propantes entre recipientes pressurizados dispostos em embarcações de suprimento, embarcações de estímulo, e plataformas de produção offshore.
Fundamentos da Técnica
Tradicionalmente, métodos para transferir material seco, incluindo materiais propantes a partir de instalações baseadas em terra para embarcações e então para as plataformas de produção offshore, incluem levantar caixa ou sacos de material seco a partir de um primeiro local para um segundo local com um guindaste. Dependendo do volume de propante exigido para uma operação específica o número de operações de içamento por intermédio de guindaste e de viagens de barco pode ser substancial. Por exemplo, em uma operação típica, várias centenas de levantamentos de guindaste podem ser exigidas para transferir propantes suficientes de uma instalação baseada em terra para uma embarcação, para transferência para uma plataforma offshore.
Além de exigir várias ações de içamento por intermédio
2/30 de guindaste, obtenção e então transporte do propante para e a partir de uma plataforma de produção offshore também podem ser demoradas. Por exemplo, tipicamente, uma embarcação de estimulação que é configurada para misturar propante com substâncias químicas em um local de perfuração pega o propante a partir de uma instalação baseada em terra e se desloca por várias centenas de milhas até uma plataforma de solução offshore. Após misturar o propante seco com substâncias químicas a bordo da embarcação de estimulação, o líquido constituído é transferido a partir da embarcação de estimulação para a plataforma de produção. 0 fluido é então bombeado para dentro do furo de poço utilizando bombas de alta pressão na plataforma de produção ou bombeado diretamente a partir de uma bomba de alta pressão na embarcação de estimulação. Frequentemente, a quantidade de propantes exigida é mais do que uma única viagem de barco poderia suprir, de modo que após a misturação e injeção do propante, a embarcação de estimulação deve viajar de volta para a instalação baseada em terra, pegar mais propante, e então viajar de volta para a plataforma de produção offshore. A coleta de propante adicional requer levantamentos adicionais de guindaste, e dependendo da quantidade de propante exigida, esse processo poderia ser repetido algumas vezes para cada poço.
Além da natureza demorada dos mecanismos de transporte existentes de propante, o propante é inerentemente perigoso e o transporte de propante pode aumentar o risco associado com o propante seco. Em uma tentativa de diminuir o método demorado de utilizar múltiplas viagens de barco e levantamentos de guindaste, certos operadores começaram a
3/30 transferir o propante seco através de sucção. Em tal aplicação, um operador pode usar um vácuo para mover o propante seco de um primeiro local para um segundo local, diminuindo assim a necessidade de levantamentos de guindaste. Contudo, tais métodos resultam em uma elevada taxa de atrito, dano ao revestimento de resina nos materiais propantes, e criam mais partículas de poeira. Partículas de poeira de resina, em maior número a partir do propante podem, acima de certa concentração, resultar em uma explosão, se inflamadas. Assim, os métodos de transferir a vácuo o propante podem aumentar ainda mais os riscos de transferência de propante.
Para prevenir a explosão da poeira de resina a partir do propante seco, alguns operadores umedecem o propante, diminuindo assim a quantidade de poeira criada durante a transferência. Embora o umedecimento do propante faça com que as partículas se juntem, diminuindo assim a quantidade de poeira produzida, o umedecimento também diminui a eficácia do propante quando constituído em um fluido antes da injeção no furo de poço. Assim, os operadores tipicamente se deparam com a opção de escolha entre um processo perigoso lento de transferência de propante utilizando muitas operações de içamento por guindaste, ou diminuição da eficácia do produto final.
Consequentemente há a necessidade de sistemas e métodos para transferir propante entre instalações baseadas em terra, embarcações, e plataformas de produção offshore.
SUMÁRIO DA REVELAÇÃO
Em um aspecto, as modalidades aqui reveladas se referem a um método de transferir materiais propantes, o
4/30 método incluindo prover um primeiro contêiner pressurizado contendo materiais propantes em uma primeira embarcação. 0 método também inclui conectar o primeiro contêiner pressurizado na primeira embarcação a um segundo recipiente em uma segunda embarcação e transferir pneumaticamente, os materiais propantes a partir do primeiro contêiner pressurizado na primeira embarcação para o segundo recipiente na segunda embarcação.
Em outro aspecto, as modalidades aqui reveladas se referem a um método de transferir materiais propantes, o método incluindo remover um fluido de furo de poço compreendendo materiais propantes em excesso a partir de um poço, e fazer a triagem dos materiais propantes em excesso a partir do fluido de furo de poço. O método inclui também transferir os materiais propantes em excesso para um primeiro contêiner pressurizado e transferir pneumaticamente, os materiais propantes em excesso a partir do primeiro contêiner pressurizado para um segundo contêiner pressurizado.
Em outro aspecto, as modalidades aqui reveladas se referem a um método de transferir os materiais propantes como uma fase densa, o método incluindo transferir pneumaticamente, uma fração compreendendo materiais propantes a partir de um primeiro contêiner pressurizado para um segundo contêiner pressurizado e filtrar os materiais propantes para remover a poeira a partir de um ou mais do primeiro contêiner pressurizado e do segundo contêiner pressurizado.
Em outro aspecto, as modalidades aqui reveladas se referem a um sistema para transferir materiais propantes, o
5/30 sistema incluindo um primeiro contêiner pressurizado incluindo materiais propantes dispostos em uma primeira embarcação e um segundo contêiner pressurizado em comunicação de fluido com o primeiro contêiner pressurizado disposto em uma segunda embarcação. O método incluindo ainda o primeiro contêiner pressurizado sendo configurado para transferir os materiais propantes a partir do primeiro contêiner pressurizado para o segundo contêiner pressurizado como uma fase densa.
Outros aspectos e vantagens da invenção serão evidentes a partir da descrição seguinte e das reivindicações anexas.
| BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS | |||||
| A Figura 1 | é | uma | representação | esquemática | de |
| transferência de | propante | a partir de | uma instalação | ||
| baseada em terra | para | uma | embarcação de | suprimentos | de |
acordo com as modalidades da presente revelação.
A Figura 2 é uma representação esquemática da transferência de propante a partir de uma embarcação de suprimentos para uma embarcação de estimulação e para uma plataforma de produção de acordo com as modalidades da presente revelação.
A Figura 3 é uma representação esquemática da transferência de propante e transferência de propante em excesso entre a embarcação de suprimento e uma plataforma de produção offshore de acordo com as modalidades da presente revelação.
As Figuras 4A-4C ilustram diversas vistas de recipientes pressurizados de acordo com as modalidades da presente revelação.
6/30
As Figuras 5A-5D ilustram várias vistas de recipientes pressurizados de acordo com as modalidades da presente revelação.
As Figuras 6A-6B ilustram diversas vistas de recipientes pressurizados de acordo com as modalidades da presente revelação.
A Figura 7 mostra uma vista lateral de um dispositivo pneumático de transferência de acordo com as modalidades da presente revelação.
A Figura 8 mostra uma representação esquemática de transferência de propante entre recipientes pressurizados de acordo com as modalidades da presente revelação.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Em um aspecto, as modalidades aqui reveladas se referem aos métodos e sistemas para transferir materiais propantes entre recipientes pressurizados. Mais especificamente, as modalidades aqui reveladas se referem aos métodos e sistemas para transferir materiais propantes entre recipientes pressurizados como uma fase densa. Ainda mais especificamente, as modalidades aqui reveladas se referem aos métodos e sistemas para transferir materiais propantes entre recipientes pressurizados dispostos em embarcações de suprimento, embarcações de estimulação, e plataformas de produção offshore.
Geralmente, os materiais propantes são transferidos a partir de embarcações de suprimento para embarcações de estimulação, onde os materiais propantes são misturados com água e substâncias químicas para criar fluido para injeção em um furo de poço. Tipicamente, a transferência de tais materiais propantes pode ocorrer através do transporte de
7/30 caixa ou sacos nas embarcações de estimulação por intermédio de tanques de gravidade e correias transportadoras, onde os materiais propantes são misturados, e então transferidos ou bombeados para um poço de perfuração offshore para injeção. Tais operações podem exigir que a embarcação de estimulação retorne a uma instalação baseada em terra para obter suprimentos adicionais de materiais propantes, quando os suprimentos se esgotam. Cada vez que uma embarcação de estimulação deixa uma plataforma de produção offshore para providenciar suprimentos adicionais, a operação de perfuração/produção incorre em despesas adicionais incluindo o custo do transporte do propante, custos de combustível associados às viagens para a costa, e tempo perdido, uma vez que cada viagem para a costa e então de volta para a plataforma de produção pode exigir vários dias.
As modalidades aqui reveladas podem prover métodos e sistemas para diminuir a quantidade de viagens para a costa pela embarcação de estimulação, desse modo permitindo que uma operação de injeção de propante avance de uma maneira mais eficiente. Vantagens adicionais associadas à transferência pneumática de propante também podem ser realizadas, tal como vantagens relacionadas à saúde, segurança, e vantagens ambientais.
Com referência inicialmente à Figura 1, é mostrada uma representação esquemática de transferência de propante a partir de uma instalação baseada em terra para uma embarcação de suprimento de acordo com as modalidades da presente revelação. Nessa modalidade, os materiais propantes são originalmente fabricados em uma instalação
8/30
10. Na instalação 10, os materiais propantes podem ser armazenados em tanques de armazenamento de propante 101 antes de serem carregados nos recipientes pressurizados 102. Recipientes pressurizados exemplares serão discutidos em detalhe abaixo, mas aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que qualquer tipo de contêiner pressurizado capaz de permitir o transporte de materiais úmidos ou secos pode ser utilizado. Preferivelmente, os recipientes pressurizados estarão em uma estrutura ISO padrão 103, aumentando assim a facilidade de transporte.
Após os recipientes pressurizados 102 serem preenchidos com propante, os recipientes pressurizados 102 são carregados em caminhões 104 e transportados para uma instalação de carregamento baseado em terra 105. Na instalação de carregamento baseado em terra 105, os recipientes pressurizados 102 podem ser descarregados dos caminhões 104. Conforme aqui usado, a frase em uma embarcação de suprimento inclui recipientes pressurizados localizados no convés de uma embarcação de suprimento e/ou recipientes pressurizados localizados abaixo do convés. Ar pode ser então forçado para dentro dos recipientes pressurizados 102, permitindo assim a transferência pneumática dos materiais propantes a partir dos recipientes pressurizados 102 na instalação de carregamento baseado em terra 105 para os recipientes pressurizados 102 dispostos na embarcação de suprimento 106. Similarmente, em certas modalidades, os materiais; tal como propante em excesso; podem ser transferidos a partir dos recipientes pressurizados 102 dispostos na embarcação de suprimento 106 para os recipientes pressurizados 102 localizados na
9/30 instalação de carregamento baseado em terra 105. Após os recipientes pressurizados 102 localizados na instalação de carregamento baseado em terra 105 estar vazios, ou de outro modo cheio com outros materiais, tal como propante em excesso, os recipientes pressurizados 102 podem ser transportados de volta para a instalação de fabricação 100 ou para outros locais por intermédio de caminhões 104.
Além do carregamento de materiais propantes a partir da instalação de carregamento baseado em terra 105 para os recipientes pressurizados 102 na embarcação de suprimento 106, substâncias químicas secas a partir de uma área de armazenamento de substâncias químicas 108, ou substâncias químicas úmidas e/ou água a partir dos recipientes 109, também podem ser transferidas para a embarcação de suprimentos 106. A transferência de tais materiais adicionais pode ser por intermédio de transferência pneumática entre os recipientes pressurizados 102, ou em certas modalidades pode ser através de transferência por sucção convencional através do uso de um compressor pneumático 110 localizado na embarcação de suprimento 106. A determinação dos tipos de transferência pode depender em parte do tipo de materiais sendo transferidos, assim como do tipo de equipamento disponível em uma determinada instalação. Por exemplo, se a instalação for equipada com recipientes pressurizados 102 capazes de transferir materiais úmidos e materiais secos pneumaticamente como uma fase densa, os materiais podem ser transferidos utilizando tais recipientes. Contudo, em certas modalidades, as substâncias químicas úmidas e/ou secas podem não exigir o mesmo cuidado de manejo que o propante. Em tais
10/30 modalidades, transferência de fase magra ou por sucção tradicional pode ser uma alternativa para a transferência de fase densa de materiais por intermédio de recipientes pressurizados 102.
A transferência de materiais a partir da instalação de carregamento baseado em terra 105 para a embarcação de suprimento 106, seja utilizando transferência de fase densa ou de fase magra, pode ocorrer por intermédio de instalação de uma mangueira 111 a partir dos recipientes pressurizados 102 localizados na instalação baseada em terra 105 até a embarcação de suprimento 106. A embarcação de suprimento 106 também pode incluir uma plataforma basculante 112 para aperfeiçoar o fluxo de materiais a partir da instalação baseada em terra 105 para a embarcação de suprimento 106. Tais plataformas basculantes 112 podem ser usadas para conectar e regular o fluxo de ar e/ou materiais através da mangueira 111, e assim controlar o fluxo de material entre os recipientes pressurizados 102 e/ou recipientes de armazenamento 108 e 109.
Na embarcação de suprimento 106, a água pode ser transferida para um recipiente de armazenamento de água ou tanque de embarcação 113, enquanto que as substâncias químicas e os materiais propantes podem ser transferidos para recipientes pressurizados 102. Aqueles versados na técnica considerarão que em certas modalidades múltiplas mangueiras 111 podem ser estendidas entre a instalação baseada em terra 105 e a embarcação de suprimento 106, aumentando assim a velocidade de carregamento e descarregamento de água, substâncias químicas e do material propante. Adicionalmente, dependendo dos tipos de materiais
11/30 sendo transferidos, fluxos individuais de materiais podem ser mantidos separados, como fluxos discretos, para prevenir misturação e/ou ração prematura. Assim, em certos aspectos, a transferência pneumática de materiais utilizando recipientes pressurizados 102 e a transferência por sucção tradicional podem ser usadas para carregar e descarregar a embarcação de suprimentos 106.
Com referência à Figura 2, é mostrada uma representação esquemática de transferência de propantes em uma plataforma de produção de acordo com as modalidades da presente revelação. Nessa modalidade, uma embarcação de suprimento 106 incluindo recipientes pressurizados 102 chegou em uma plataforma de produção 115. Também na plataforma de produção 115 está uma embarcação de estimulação 114. A embarcação de estimulação 114 é uma embarcação que pode ser usada para misturar os materiais propantes com água e substâncias químicas para produzir um fluido de furo de poço usado em operações de produção. Inicialmente, uma mangueira 117 é estendida entre a embarcação de suprimento 106 e a embarcação de estimulação 114 para permitir a transferência de materiais propantes entre as mesmas. Através do acionamento de um compressor 110, o ar é introduzido nos recipientes pressurizados 102 na embarcação de suprimentos 106 e o material propante nos recipientes pressurizados 102 é transferido a partir da embarcação de suprimento 106 para os recipientes pressurizados 102 na embarcação de estimulação 114. Para conectar e regular o fluxo de propante entre a embarcação de suprimento 106 e a embarcação de estimulação 114, pode ser usada uma, ou mais, plataforma basculante 112, conforme
12/30 descrito acima.
Após o material propante ser transferido para a embarcação de estimulação 114, para dentro dos recipientes localizados na mesma, o propante é misturado com água e/ou substâncias químicas para produzir um fluido de furo de poço usado na operação de produção. Embora nesse aspecto, os recipientes na embarcação de estimulação 114 sejam ilustrados como recipientes pressurizados 102, aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que em certas modalidades os recipientes podem não ser pressurizados. Assim, a embarcação de suprimento 106 pode usar transferência de fase densa para transmitir o propante seco a partir da embarcação de suprimento 106 para a embarcação de estimulação 114, sem exigir atualizações de equipamento na embarcação de estimulação 114. Consequentemente, a transferência de fase densa pode ser usada com a infraestrutura existente nas embarcações de estimulação 114.
Em outros aspectos, a embarcação de suprimento 106 pode usar transferência de fase densa para transmitir materiais propantes a partir da embarcação de suprimento 106 para os recipientes pressurizados 102 na embarcação de estimulação 114. Após misturar o material propano com substâncias químicas e/ou água, o fluido de furo de poço pode ser transferido a partir dos recipientes pressurizados 102 na embarcação de estimulação 114 para plataforma de produção 115. Tal transferência pode ser através do acionamento de um compressor 110 na embarcação de estimulação, regulada por uma plataforma basculante 112, conforme descrito acima.
13/30
A partir da embarcação de estimulação 114, o fluido de furo de poço pode ser transferido para um poço por intermédio da mangueira 118. No poço, bombas 119 podem ser usadas para injetar o fluido de furo de poço no furo de poço. Em outros aspectos, o fluido de furo de poço pode ser transferido para recipientes pressurizados adicionais 102 dispostos na plataforma de produção 115. Recipientes pressurizados adicionais 102 podem ser usados para armazenar o fluido de furo de poço antes da injeção no furo de poço, ou alternativamente, podem ser usados para controlar o fluxo de fluido de furo de poço antes da injeção. Em ainda outros aspectos, os recipientes pressurizados 102 na plataforma de produção podem ser usados para armazenar materiais propantes secos no local de produção. 0 armazenamento de materiais propantes no local de produção pode permitir a transferência entre uma embarcação de estimulação 114 ou misturação no local em operações de injeção posteriores.
Com referência à Figura 3, é mostrada uma representação esquemática da transferência de propante entre uma embarcação de suprimento 106 e uma plataforma de produção 115 de acordo com as modalidades da presente revelação. Nessa modalidade, a embarcação de suprimento 106 está localizada próxima a uma plataforma de produção 115. Conforme descrito acima, em uma operação de descarregamento, materiais propantes podem ser transferidos a partir dos recipientes pressurizados 102 na embarcação de suprimento 106 quer seja para uma bomba 119 em uma cabeça de poço por intermédio da mangueira 120, ou para recipientes pressurizados 102 na plataforma de produção 115
14/30 (não mostrada). Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que em modalidades alternativas, a embarcação de suprimento 106 pode ser substituída por uma embarcação de estimulação, conforme descrito com relação à Figura 2, desse modo permitindo a transferência de um fluido de furo de poço diretamente para a bomba 119.
Após o fluido de furo de poço ser injetado no furo de poço, e o propante ser absorvido pela formação, o fluido de furo de poço em excesso contendo propante pode permanecer no fundo do poço. Para recuperar o fluido de furo de poço em excesso, não absorvido, o fluido pode ser retornado à plataforma de produção por intermédio de tubagem espiralada e direcionada para uma operação de separação. Uma operação de separação pode incluir um ou mais separadores vibratórios 120 (por exemplo, agitadores de xisto) que são configurados para separar os materiais propantes e o fluido de furo de poço que podem ser reutilizados a partir dos contaminantes. Após os materiais reutilizáveis serem recuperados, os materiais podem ser dirigidos para um dispositivo de transferência pressurizado 121. Um exemplo de um dispositivo de transferência pressurizado 121 que pode ser usado de acordo com as modalidades aqui reveladas inclui um soprador de aparas (CCB), tal como aquele disponível comercialmente através da M-I LLC, Houston, Texas.
À medida que os materiais recuperados são transferidos a partir dos separadores vibratórios 120 para o dispositivo de transferência pressurizado 121, o dispositivo de transferência pressurizado 121 pode ser acionado de modo a transmitir os materiais recuperados para os recipientes
15/30 pressurizados 102. Em um aspecto, conforme ilustrado, o dispositivo de transferência pressurizado 121 pode transferir os materiais recuperados para os recipientes pressurizados 102 dispostos na plataforma de produção 115; contudo, em outros aspectos, o dispositivo de transferência pressurizado 121 pode transferir os materiais recuperados diretamente para os recipientes pressurizados localizados em uma embarcação de estimulação 114 ou uma embarcação de suprimento 106. Os materiais recuperados posteriormente podem ser outra vez injetados no furo de poço, em operações subsequentes; podem ser reconstituídos com substâncias químicas, adicionais; e/ou água, conforme descrito acima, ou enviados de volta para uma instalação baseada em terra para armazenamento e/ou reutilização.
Nessa modalidade, os materiais recuperados são inicialmente transferidos a partir do dispositivo de transferência pressurizado 121 para os recipientes pressurizados 102 na plataforma de produção 115. Os materiais recuperados são então transferidos por intermédio de mangueira 122 para os recipientes pressurizados 102 localizados na embarcação de suprimento 106. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que como os materiais recuperados podem estar úmidos, e não secos, como os materiais propantes discutidos acima, a transferência pode ser transferência de fase magra ou transferência de fase densa. Além disso, o material recuperado pode ser transferido através do uso de compressores 110 em qualquer um entre embarcação de suprimento 106 ou plataforma de produção 115 (não mostrada) , e pode ser regulado através do uso de plataformas basculantes 112, conforme explicado
16/30 acima.
De acordo com os métodos de transferir materiais propantes entre instalações baseadas em terra, embarcações de suprimento, embarcações de estimulação, e plataformas de produção discutidas acima, diversas alterações no processo podem ocorrer devido à disponibilidade de equipamento. Por exemplo, em certos aspectos, recipientes pressurizados podem ser preenchidos com materiais propantes secos em uma instalação de fabricação, então os recipientes pressurizados podem ser dispostos diretamente em uma embarcação de suprimento através de operações de içamento por guindaste. Em outros aspectos, os materiais propantes podem ser armazenados em uma instalação baseada em terra; sendo então transferidos para os recipientes pressurizados utilizando, por exemplo, um dispositivo de transferência pressurizado; e então carregados em uma embarcação de suprimento por intermédio de operações de içamento por guindaste. Em qualquer um dos aspectos, os recipientes pressurizados contendo propante seco são providos a uma embarcação de suprimento.
Em ainda outras modalidades, os recipientes pressurizados sendo filtros de poeira podem ser usados para aumentar a segurança do manejo dos materiais propantes secos. Como explicado acima, os materiais propantes secos utilizando métodos tradicionais de transferência podem resultar na produção de partículas de poeira. A produção de partículas de poeira aumenta o potencial de explosões. Assim, para aumentar a segurança do manejo dos materiais propantes secos, os recipientes pressurizados podem incluir dispositivos de filtração, tais como filtros de poeira.
17/30
Consequentemente, cada transferência de materiais propantes secos entre recipientes pressurizados que têm filtros de poeira pode resultar na coleta de partículas de poeira, aumentando assim a segurança do manejo dos materiais.
Os recipientes pressurizados podem incluir diversos modelos e configurações, desde que os recipientes pressurizados permitam a transferência pneumática de materiais secos. Mais especificamente, os recipientes pressurizados são configurados para permitir a transferência pneumática positiva de materiais entre um primeiro contêiner pressurizado e um segundo recipiente, seja o segundo recipiente um contêiner pressurizado ou inclua uma câmara atmosférica de recebimento. Vários exemplos de recipientes pressurizados que podem ser usados de acordo com as modalidades da presente revelação são discutidos em detalhe abaixo.
Com referência às Figuras 4A a 4C, é mostrado um contêiner pressurizado de acordo com as modalidades da presente revelação. A Figura 4A é uma vista superior de um contêiner pressurizado, enquanto que as Figuras 4B e 4C são vistas laterais. Um tipo de contêiner pressurizado que pode ser usado de acordo com os aspectos aqui revelados inclui ISO-PUMP™, comercialmente disponível através de M-I LLC, Houston, Texas. Em tal modalidade, um contêiner pressurizado 200 pode ser encerrado dentro de uma estrutura de suporte 201. A estrutura de suporte 201 pode conter o contêiner pressurizado 200 para proteger e/ou permitir a transferência do recipiente, por exemplo, a partir de uma embarcação de suprimento para uma plataforma de produção. Geralmente, o contêiner pressurizado 200 inclui um
18/30 recipiente 202 que tem uma seção inclinada inferior 203 para facilitar o fluxo de materiais propantes entre o contêiner pressurizado 200 e outro equipamento de processamento e/ou transferência (não mostrado). Uma descrição adicional dos recipientes pressurizados 200 que pode ser usada com as modalidades da presente revelação é discutida na Patente dos Estados Unidos 7.033.124, atribuída ao cessionário do presente pedido, e aqui incorporada mediante referência. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que geometrias alternativas dos recipientes pressurizados 200, incluindo aquelas concessões inferiores que não são cônicas, podem ser usadas em certas modalidades da presente revelação.
contêiner pressurizado 200 inclui também uma entrada de material 204 para receber material propante, assim como uma entrada e saída de ar 205 para injetar ar no recipiente 202 e evacuar o ar para a atmosfera durante a transferência. Certos recipientes podem ter uma entrada de ar secundária 206, permitindo a injeção de pequenas rajadas de ar para dentro do recipiente 202 para separar os materiais secos nesse lugar que podem se tornar compactados devido à sedimentação. Além das entradas 204, 205 e 206, o contêiner pressurizado 200 inclui uma saída 207 através do qual os materiais propantes secos podem sair do recipiente 202. A saída 207 pode ser conectada à mangueira flexível, desse modo permitindo que o contêiner pressurizado 200 transfira os materiais, tais como propantes secos, entre os recipientes pressurizados 200 ou contêineres na atmosfera.
Com referência às Figuras 5A a 5D, é mostrado um contêiner pressurizado 500 de acordo com as modalidades da
19/30 presente revelação. A Figura 5A e a Figura 5B mostram vistas superiores do contêiner pressurizado 500, enquanto que as Figuras 5C e 5D mostram vistas laterais do contêiner pressurizado 500.
Com referência agora especificamente à Figura 5A, é mostrada uma vista esquemática superior de um contêiner pressurizado 500 de acordo com o aspecto da presente revelação. Nessa modalidade, o contêiner pressurizado 500 tem uma geometria externa circular e várias saídas 501 para descarregar através das mesmas o material propante. Adicionalmente, o contêiner pressurizado 500 tem vários defletores internos 502 para direcionar o fluxo de propantes para uma saída específica 501. Por exemplo, quando os materiais propantes são transferidos para o contêiner pressurizado 500, os materiais podem ser divididos em vários fluxos discretos, de tal modo que certo volume de material é descarregado através de cada uma das várias saídas 501. Assim, o contêiner pressurizado 500 tendo uma pluralidade de defletores 502, cada um correspondendo a uma das saídas 501, pode aumentar a eficiência do descarregamento dos materiais propantes a partir do contêiner pressurizado 500.
Durante operação, os materiais propantes transferidos para o contêiner pressurizado 500 podem exibir um comportamento plástico e começar a coalescer. Em recipientes de transferência tradicionais tendo uma única saída, os materiais coalescidos poderíam bloquear a saída, desse modo impedindo o fluxo de materiais através da mesma. Contudo, a presente modalidade é configurada de tal modo que mesmo se uma única saída 501 se tornar bloqueada pelo
20/30 material coalescido, o fluxo de material para fora do contêiner pressurizado 500 não será completamente inibido. Além disso, defletores 502 são configurados para ajudar a impedir a coalescência dos materiais propantes. Ã medida que os materiais fluem descendentemente através do contêiner pressurizado 500, o material contatará os defletores 502, e se dividirá em fluxos discretos. Assim, os defletores que dividem os materiais em múltiplos fluxos discretos podem adicionalmente impedir que o material coalesça e bloqueie uma ou mais saídas 501.
Com referência à Figura 5B, é mostrada uma vista em seção transversal do contêiner pressurizado 500 a partir da Figura 5A de acordo com um aspecto da presente revelação. Nesse aspecto, o contêiner pressurizado 500 é ilustrado incluindo várias saídas 501 e vários defletores internos 502 para direcionar um fluxo de material propante através do contêiner pressurizado 500. Nesse aspecto, cada uma das saídas 501 é configurada para fluir em uma linha de descarga 513. Assim, quando os materiais fluem através do contêiner pressurizado 500, eles podem contatar um ou mais dos defletores 502, se dividirem em fluxos discretos, e então sair através da saída específica 501 correspondendo a um ou mais dos defletores 502. Tal modalidade pode permitir uma transferência mais eficiente de material através do contêiner pressurizado 500.
Com referência agora à Figura 5C, é mostrada uma vista esquemática superior de um contêiner pressurizado 500 de acordo com uma modalidade da presente revelação. Nessa modalidade, o contêiner pressurizado 500 tem geometria externa circular e uma pluralidade de saídas 501 para
21/30 descarregar materiais propantes através das mesmas. Adicionalmente, o contêiner pressurizado 500 tem vários defletores internos 522 para direcionar um fluxo de material para uma saída específica das saídas 501. Por exemplo, quando os materiais são transferidos para o contêiner pressurizado 500, o material pode ser dividido em uma pluralidade de fluxos discretos, de tal modo que certo volume de material é descarregado através de cada uma das várias saídas 501. O contêiner pressurizado 500 tendo vários defletores 502, cada um deles correspondendo a uma das saídas 501, pode ser útil em descarregar materiais propantes a partir do contêiner pressurizado 500.
Com referência à Figura 5D, é mostrado uma vista em seção transversal do contêiner pressurizado 500 a partir da Figura 5C de acordo com um aspecto da presente revelação. Nesse aspecto, o contêiner pressurizado 500 é ilustrado incluindo várias saídas 501 e vários defletores internos 502 para dirigir um fluxo de materiais propantes através do contêiner pressurizado 500. Nessa modalidade, cada uma das saídas 501 é configurada para fluir discretamente para dentro de uma linha de descarga 503. Assim, quando os materiais fluem através do contêiner pressurizado 500, eles podem contatar um ou mais dos defletores 502, se dividirem em fluxos discretos, e então sair através de uma saída específica 501 correspondendo a um ou mais dos defletores 502. Tal modalidade pode permitir uma transferência mais eficiente de materiais através do contêiner pressurizado 500.
Como as saídas 501 não combinam antes de se unir com a linha de descarga 503, o bloqueio de uma ou mais das saídas
22/30
501 devido ao material coalescido pode ser ainda mais reduzido. Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que a configuração específica dos defletores 502, e das saídas 501, pode variar sem se afastar do escopo da presente revelação. Por exemplo, em uma modalidade, um contêiner pressurizado 500 tendo duas saídas 501 e um único defletor 502p ode ser usado, enquanto que em outras modalidades um contêiner pressurizado 500 tendo três ou mais saídas 501 e defletores 502 pode ser usado. Adicionalmente, o número de defletores 502 e/ou fluxo discreto criado dentro do contêiner pressurizado 500 pode ser diferente do número de saídas 501. Por exemplo, em um aspecto, o contêiner pressurizado 500 pode incluir três defletores 502 correspondendo a duas saídas 501. Em outras modalidades, o número de saídas 501 pode ser maior do que o número de defletores 502.
Além disso, aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que a geometria dos defletores 502 pode variar de acordo com as exigências de projeto de um determinado contêiner pressurizado 500. Em um aspecto, os defletores
502 podem ser configurados em uma geometria triangular, enquanto que em outras modalidades, os defletores 502 podem ser substancialmente cilíndricos, cônicos, troncônicos, piramidais, poligonais, ou de geometria irregular. Além disso, o arranjo dos defletores 502 no contêiner pressurizado 500 também pode variar. Por exemplo, os defletores 502 podem ser arranjados de forma concêntrica em torno de um ponto central do contêiner pressurizado 500, ou podem ser dispostos de forma arbitrária dentro do contêiner pressurizado 500. Além disso, em certas modalidades, a
23/30 disposição dos defletores 502 pode ser em um arranjo alveolar para adicionalmente aperfeiçoar o fluxo de materiais através dos mesmos.
Aqueles de conhecimento comum na técnica considerarão que a configuração exata dos defletores 502 dentro do contêiner pressurizado 500 pode variar de acordo com as exigências de uma operação de transferência. Como a geometria dos defletores 502 é variada, a geometria das saídas 501 correspondendo aos defletores 502 também pode ser variada. Por exemplo, conforme ilustrado nas Figuras 5A-5D, as saídas 501 têm uma geometria geralmente cônica. Em outras modalidades, as saídas 501 podem ter geometria troncônica, poligonal, cilíndrica, ou outra geometria que permita que a saída 501 corresponda a um fluxo de material propante no contêiner pressurizado 502.
Com referência agora às Figuras 6A a 6B, são mostrados recipientes pressurizados alternativos de acordo com os aspectos da presente revelação. Especificamente, a Figura 6A ilustra uma vista lateral de um contêiner pressurizado, enquanto que a Figura 6B mostra uma vista de extremidade de um contêiner pressurizado.
Nesse aspecto, o contêiner pressurizado 600 inclui um recipiente 601, disposto dentro de uma estrutura de suporte 602. O recipiente 601 inclui várias seções cônicas 603, as quais terminam em um ápice plano 604, formando assim várias porções de tremonha de saída 605. O contêiner pressurizado 600 inclui também uma entrada de ar 606 configurada para receber um fluxo de ar, e entradas de material 607, configuradas para receber um fluxo de materiais, tal como propante seco. Durante a transferência de materiais para
24/30 e/ou a partir do contêiner pressurizado 600, o ar é injetado na entrada de ar 606, e passa através de um elemento de filtração 608. 0 elemento de filtração 608 permite que o ar seja limpo, removendo assim as partículas de poeira e impurezas a partir do fluxo de ar antes de contato com o material dentro do recipiente 601. Uma válvula 609 no ápice 604 pode ser então aberta, permitindo desse modo um fluxo de materiais a partir do recipiente 601 através da saída 610. Exemplos de recipientes pressurizados dispostos horizontalmente 600 são descritos em detalhe na Publicação de Patente dos Estados Unidos 2007/0187432 para Brian Snowdon, e é pelo presente incorporado mediante referência.
Com referência agora à Figura 7, é mostrado um dispositivo de transferência pressurizado, de acordo com as modalidades da presente revelação. O dispositivo de transferência pressurizado 700 pode incluir uma calha de alimentação 701 através da qual os materiais propantes podem ser alimentados pela ação da gravidade. Após os materiais propantes terem sido carregados no corpo 702 do dispositivo, uma válvula de entrada 703 é fechada, criando assim uma vedação hermética de pressão em torno da entrada. Quando vedado, o corpo é pressurizado, e o ar comprimido pode ser injetado através da entrada de ar 704, de tal modo que o material seco no corpo 702 é descarregado a partir do dispositivo de transferência pressurizado em um lote. Em certos aspectos, o dispositivo de transferência pressurizado 700 também pode incluir entrada de ar secundária 705 e/ou dispositivos de vibração (não mostrados) dispostos em comunicação com a calha de
25/30 alimentação 701 para facilitar a transferência de material através da calha de alimentação 701 por intermédio da ruptura dos materiais coalescidos.
Durante operação, o dispositivo de transferência pressurizado 700 pode ser conectado mediante fluido aos recipientes pressurizados, tais como aqueles descritos acima, desse modo permitindo que os materiais propantes sejam transferidos entre os mesmos. Como os materiais são transferidos no modo em lotes, o material se desloca em porções, ou lotes de material, através de uma mangueira conectada a uma saída 706 do dispositivo de transferência pressurizado. Tal modo de transferência é uma forma de transferência de fase densa, pelo que os materiais se deslocam em porções, mais propriamente do que fluem livremente através das mangueiras, como ocorre com a transferência tradicional de material de fase magra.
Com referência à Figura 8, é mostrada uma representação esquemática de recipientes pressurizados durante a transferência de material. Nesse aspecto, um primeiro contêiner pressurizado 800, tal como um dos recipientes pressurizados discutidos acima, está em comunicação de fluido com um segundo contêiner pressurizado 801 por intermédio de uma linha de fluxo 802. A linha de fluxo 802 pode incluir múltiplos segmentos, incluindo segmentos de mangueira flexível 803, assim como tubulação rígida 804. Tais segmentos de linha de fluxo 802 podem ser usados para controlar o fluxo de material através da linha, facilitando assim a transferência de material. Em um aspecto, um segmento da linha de fluxo 802 é suspenso a partir de um guindaste. Contudo, a operação de içamento
26/30 vertical usada nesse aspecto pode não ser necessária em todos os aspectos, uma vez que a exigência de uma transferência específica pode variar.
O contêiner pressurizado 800 inclui também um compressor 806 para introduzir ar pressurizado no recipiente 800, de modo a pressionar o material propante para fora da parte interior do recipiente através da saída 807. Em uma extremidade de recebimento do contêiner pressurizado 801, um filtro 805 é disposto e configurado para coletar partículas de poeira que podem ser misturadas com ar durante a transferência de material. Em certos aspectos, quando o material tal como propante seco é transferido a partir do contêiner pressurizado 800 para o contêiner pressurizado 802, uma porção do material pode ser misturada com o ar em uma poeira. Quando o material entra no contêiner pressurizado 801, as partículas de poeira podem ser coletadas no filtro de poeira 805, impedindo assim que as partículas de poeira sejam ventiladas para a atmosfera a partir do contêiner pressurizado 801, se concentrem e criem condições explosivas potenciais dentro do contêiner pressurizado 8 01, ou de outro modo sejam assentadas e coalesçam com o material dentro do recipiente. Assim, através de transferência do material por intermédio do sistema pressurizado, a poeira que de outro modo permanecería dentro do sistema pode ser removida, aumentando a segurança de manejo do material.
Em certas modalidades, múltiplas operações de transferência podem ser usadas incluindo múltiplos recipientes pressurizados tendo filtros de poeira para aumentar a segurança de manejo do material. Por exemplo, em
27/30 um aspecto, o propante pode ser transferido a partir de uma instalação baseada em terra para um contêiner pressurizado em uma embarcação de suprimento, desse modo removendo as partículas de poeira a partir do material. Subsequentemente, o propante pode ser transferido a partir do contêiner pressurizado na embarcação de suprimento para um contêiner pressurizado tendo um filtro de poeira em uma embarcação de estimulação, desse modo removendo adicionalmente a poeira a partir do material. Assim, múltiplas etapas de coleta de poeira podem ocorrer, removendo adicionalmente as partículas de poeira a partir do material. Em certos aspectos, a transferência intermediária de propante também pode ocorrer, tal como a transferência de propante para um terceiro, quarto ou quinto contêiner pressurizado tendo um filtro de poeira, para remover adicionalmente as partículas de poeira a partir do material. Tais etapas de coleta de poeira podem ocorrer em embarcações, tal como embarcações de suprimento e/ou estimulação, em plataformas de produção, ou em instalações baseadas em terra.
Vantajosamente, as modalidades da presente revelação podem permitir a transferência de propante entre instalações baseadas em terra e embarcações de suprimento de uma maneira eficiente. Em tais modalidades, a transferência pneumática de propante utilizando recipientes pressurizados impede riscos potenciais a partir do uso de guindastes e caixas ou sacos de propante. Como as caixas ou sacos de propante podem resultar no pessoal ficando preso entre as caixas ou sacos, as caixas ou sacos que caem durante as operações de içamento por guindaste, riscos de
28/30 deslocamento pelo fato de ter as caixas ou sacos em embarcações de suprimento, e erros na operação de içamento por guindaste, as modalidades aqui providas podem fornecer um método mais seguro de transferir o propante do que é tipicamente usado. Adicionalmente, o uso de transferência pneumática pode diminuir o número de operações de içamento por guindaste, necessárias para transferir o propante de uma instalação baseada em terra para uma embarcação de suprimento. Mesmo se os recipientes pressurizados forem içados para sobre uma embarcação de suprimentos a partir de uma embarcação baseada em terra, o número de operações de içamento por guindaste será inferior à transferência de um número de caixas ou sacos de propante equivalendo ao mesmo volume. Assim, a utilização de recipientes pressurizados no transporte de propante a partir de instalações baseadas em terra para embarcação, entre múltiplas embarcações, e entre embarcações e uma plataforma de produção é mais segura e mais eficiente.
Adicionalmente, mediante provisão de métodos de transferência de propante entre uma embarcação de suprimento e uma embarcação de estimulação, os métodos aqui revelados permitem que a embarcação de estimulação permaneça localizada em uma plataforma de produção offshore mais propriamente do que retorne a uma instalação baseada em terra onde mais propante é exigido. Tradicionalmente, a embarcação de estimulação teria que retornar para pegar suprimentos adicionais de propante quando os suprimentos na plataforma se esgotarem. Contudo, as modalidades da presente revelação podem permitir que uma embarcação de suprimento transfira pneumaticamente o propante a partir de
29/30 uma embarcação de suprimento para uma embarcação de estimulação, de modo que a embarcação de suprimento pode fazer múltiplas viagens até uma instalação baseada em terra para obter propante adicional, enquanto a embarcação de estimulação permanece na plataforma de produção. Como a embarcação de estimulação permanece na plataforma de produção, pode ser diminuída a quantidade de tempo que leva para misturar e injetar um volume apropriado de propante em um furo de poço, desse modo diminuindo os custos associados com a operação. Além disso, como a embarcação de estimulação não está fazendo múltiplas viagens, custos podem ser economizados mediante diminuição do número exigido de operações de içamento por guindaste assim como economizando os custos tipicamente associados ao combustível usado para transportar a embarcação de estimulação entre a plataforma e a instalação baseada em terra.
Os métodos e sistemas aqui descritos também podem vantajosamente permitir o manejo mais seguro do propante. Tipicamente, mediante uso de sucção para transportar o propante, a sucção resulta em uma taxa de atrito superior, e maior geração de partículas de poeira, aumentando assim a probabilidade de explosão de um recipiente. Como os recipientes pressurizados aqui revelados podem incluir filtros de poeira que coletam a poeira durante a transferência do propante, o risco de explosão devido à geração de poeira é diminuído. Além disso, mediante diminuição da quantidade de partículas de poeira, a eficácia do propante quando reconstituído pode ser aumentada. Como a poeira no propante seco pode diminuir a
30/30 eficácia do propante, podem ser realizadas diversas operações de transferência para diminuir as partículas de poeira, aumentando assim a segurança do propante enquanto aumentando também a eficácia do propante.
Embora a presente revelação tenha sido descrita com relação a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, com o benefício dessa revelação, considerarão que outras modalidades podem ser concebidas as quais não se afastam do âmbito da revelação conforme aqui 10 descrita. Consequentemente, o escopo da revelação deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.
Claims (13)
1. Método de transferir materiais propantes, o método caracterizado por compreender:
remover um fluido de furo de poço compreendendo materiais propantes em excesso a partir de um poço;
fazer a triagem dos materiais propantes em excesso a partir do fluido de furo de poço;
transferir os materiais propantes em excesso para um primeiro contêiner pressurizado (102, 800);
transferir pneumaticamente, os materiais propantes em excesso a partir do primeiro contêiner pressurizado (102, 800) para um segundo contêiner pressurizado (102, 201).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda:
misturar os materiais propantes em excesso em um segundo fluido de furo de poço na embarcação.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por compreender ainda:
transferir pneumaticamente, o segundo fluido de furo de poço tendo os materiais propantes em excesso para a plataforma de produção (115).
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro contêiner pressurizado (102, 800) está em uma plataforma de produção (115) e o segundo contêiner pressurizado (102, 801) está em uma primeira embarcação.
5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender ainda:
fornecer um terceiro contêiner pressurizado (102) compreendendo materiais propantes em uma segunda
Petição 870190069786, de 23/07/2019, pág. 11/13
2/3 embarcação ;
conectar o terceiro contêiner pressurizado (102) ao segundo contêiner pressurizado (102, 801); e transferir pneumaticamente, os materiais propantes a
instalação de carregamento baseado em terra (105) para o terceiro contêiner pressurizado (102) .
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por compreender ainda:
transferir materiais propantes a partir de um segundo contêiner pressurizado (102, 801) para o primeiro contêiner pressurizado (102, 800).
8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a segunda embarcação compreende uma embarcação de suprimento (106), e a primeira embarcação compreende uma embarcação de estimulação (114) .
9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender ainda:
coletar partículas de poeira a partir do segundo contêiner pressurizado (102, 801) durante a transferência de materiais propantes.
10. Sist ema para transferir materiais propantes, o sistema caracterizado por compreender:
um primeiro contêiner pressurizado (102, 800) compreendendo materiais propantes dispostos em uma primeira embarcação (106); e
Petição 870190069786, de 23/07/2019, pág. 12/13
3/3 um segundo contêiner pressurizado (102, 801) em comunicação de fluido com o primeiro contêiner pressurizado (102, 800) disposto em uma segunda embarcação (114);
em que o primeiro contêiner pressurizado (102, 800) é configurado para transferir os materiais propantes a partir do primeiro contêiner pressurizado (102, 800) para o segundo contêiner pressurizado (102, 801) como uma fase densa.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda:
um terceiro contêiner (102) em comunicação de fluido com o segundo contêiner pressurizado (102, 801) disposto em uma plataforma de produção (115).
12. Sist ema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por compreender ainda:
um filtro de poeira disposto em um ou mais dentre o primeiro contêiner pressurizado (102, 800) e do segundo contêiner pressurizado (102, 801).
13. Sist ema, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender ainda:
uma bomba de alta pressão disposta na plataforma de produção (115), em que a bomba de alta pressão é configurada para transferir os materiais propantes para dentro de um furo de poço.
14. Sist ema, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a primeira embarcação (106) compreende uma embarcação de suprimento e a segunda embarcação (114) compreende uma embarcação de estimulação.
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