BRPI1001611A2

BRPI1001611A2 - multiphase hydrocarbon current separation system and method

Info

Publication number: BRPI1001611A2
Application number: BRPI1001611-2A
Authority: BR
Inventors: De Andrade Medronho Ricardo; Stein Soares Dutra Eduardo; Carrijo De Melo Darley; Antonio Parra Romeiro Rodrigo; Alvim Gomez Diego; Teixeira De Carvalho Aline; Antonio Jangelavicin Marcos
Original assignee: Petroleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2012-01-24
Also published as: BRPI1001611B1

Abstract

SISTEMA E MéTODO DE SEPARAçãO DE CORRENTES MULTIFáSICAS DE HIDROCARBONETOS. Refere-se a presente invenção a um sistema ciclónico e método de separação de corrente multifásica de hidrocarbonetos, proveniente de um poço petrolífero em que o referido sistema é capaz de separar a corrente multifásica em água, óleo, gás e sólidos. O sistema compreende uma primeira bateria de separadores ciclónicos, que recebe a corrente multifásica de hidrocarbonetos diretamente do poço produtor; uma segunda bateria de separadores ciclónicos, posicionada a jusante da saída da fase mais densa da primeira bateria; uma terceira bateria de separadores ciclónicos, posicionada à jusante da saída de fase menos densa da primeira bateria; um vaso separador gravitacional trifásico, posicionado a jusante da saída de fase menos densa da segunda bateria; um vaso depurador de gás, posicionado a jusante da saída de fase menos densa da terceira bateria. Também é descrito o método de separação que faz uso do sistema.SYSTEM AND METHOD OF SEPARATION OF HYDROCARBON MULTIPHASE CHAINS. The present invention relates to a cyclonic system and method of separating multiphase stream of hydrocarbons from an oil well in which said system is capable of separating multiphase stream in water, oil, gas and solids. The system comprises a first battery of cyclonic separators, which receives the multiphase stream of hydrocarbons directly from the producing well; a second battery of cyclonic separators, positioned downstream of the denser phase outlet of the first battery; a third battery of cyclonic separators, positioned downstream of the less dense phase output of the first battery; a three-phase gravitational separator vessel, positioned downstream of the less dense phase output of the second battery; a gas scrubber vessel, positioned downstream of the less dense phase outlet of the third battery. Also described is the method of separation that makes use of the system.

Description

SISTEMA E MÉTODO DE SEPARAÇÃO DE CORRENTES MULTIFÁSICAS DE HIDROCARBONETOSMULTI-PHASE HYDROCARBON CHAIN SEPARATION SYSTEM AND METHOD

CAMPO DA INVENÇÃOFIELD OF INVENTION

A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os sistemas e métodos para separar correntes multifásicas provenientes de poços de petróleo na etapa de processamento primário, sendo que os referidos poços de petróleo podem ser marítimos ou terrestres.The present invention finds its field of application among systems and methods for separating multiphase streams from oil wells in the primary processing step, said oil wells being either marine or terrestrial.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃOBACKGROUND OF THE INVENTION

Nos últimos anos, a indústria do petróleo e gás tem encontrado significativas reservas em ambientes marítimos (offshore). O custo associado à produção offshore é considerado elevado se comparado à produção em terra. Alguns dos componentes responsáveis por aumentar esse custo significativamente são o transporte e tratamento das correntes de óleo e gás produzidas.In recent years, the oil and gas industry has found significant reserves in offshore environments. The cost associated with offshore production is considered high compared to onshore production. Some of the components responsible for significantly increasing this cost are the transportation and treatment of the produced oil and gas streams.

A corrente proveniente de um poço de petróleo "offshore" geralmente é constituída por água, óleo, gás natural associado e sólidos em suspensão.The stream from an offshore oil well is usually water, oil, associated natural gas and suspended solids.

A separação dessa corrente multifásica água/óleo/gás/sólidos se faz necessária pelo fato da indústria ter grande interesse econômico apenas nas frações de óleo e gás.The separation of this multiphase water / oil / gas / solids stream is necessary because the industry has a major economic interest only in the oil and gas fractions.

Os sólidos devem ser removidos para que sejam reduzidos ou eliminados seus efeitos prejudiciais como erosão em tubulações, conexões, acessórios, bombas, equipamentos diversos, além de se acumularem em vasos e tanques, o que causa perda de volume útil desses vasos e tanques.Solids must be removed to reduce or eliminate their detrimental effects such as erosion in pipes, fittings, fittings, pumps, miscellaneous equipment, and build up in vessels and tanks, which causes these vessels and tanks to lose useful volume.

A água deve ser removida devido à sua capacidade de formar emulsões, geralmente com viscosidades superiores à do petróleo desidratado, e hidratos em uma corrente constituída por gás natural, formando depósitos que podem reduzir o diâmetro da tubulação de transporte. A remoção da água evita o superdimensionamento do sistema de bombeio e transferência, além de evitar também danos às operações de processo nas refinarias. A água representa também um volume ocioso no transporte e armazenamento do petróleo e pode gerar problemas de incrustação e corrosão nos oleodutos de exportação.Water should be removed because of its ability to form emulsions, usually with higher viscosities than dehydrated petroleum, and hydrates in a natural gas stream, forming deposits that can reduce the diameter of the transport pipe. Removing water avoids oversizing of the pumping and transfer system and also prevents damage to refinery process operations. Water also represents an idle volume in oil transportation and storage and can lead to scale and corrosion problems in export pipelines.

Assim, deve ser efetuada a separação da corrente multifásica em óleo, gás, água e sólidos sob condições controladas, para que os hidrocarbonetos possam ser transportados para as refinarias, onde ocorre o processamento propriamente dito, e para que a água possa ser reinjetada ou descartada no mar.Thus, the multiphase current must be separated into oil, gas, water and solids under controlled conditions so that the hydrocarbons can be transported to the refineries where the actual processing takes place and the water can be reinjected or discarded. at sea.

Além do fato de a importância da separação estar voltada para o interesse econômico nas frações constituídas por hidrocarbonetos, a separação da corrente multifásica é também muito importante sob o ponto de vista da fase gás, uma vez que a presença de água junto com o gás no duto poderá promover a formação de hidratos, produzindo depósitos que reduzem o diâmetro da tubulação. Esta separação, realizada logo após a produção da corrente é conhecida como processamento primário.In addition to the fact that the importance of separation is focused on the economic interest of hydrocarbon fractions, the separation of the multiphase current is also very important from the gas phase point of view, since the presence of water along with the gas in the The pipeline may promote hydrate formation, producing deposits that reduce the pipe diameter. This separation, performed shortly after stream production is known as primary processing.

Geralmente, o processamento primário é realizado em plataformas com ajuda de equipamentos como separadores bifásicos ou trifásicos, bombas, compressores, vasos depuradores, filtros e colunas absorvedoras.Primary processing is usually performed on platforms with the help of equipment such as two-phase or three-phase separators, pumps, compressors, scrubbers, filters and absorber columns.

O objetivo do Processamento Primário de Petróleo é separar gás, óleo, água, sólidos e tratá-los, de maneira a especificá-los aos padrões de envio aos terminais e refinarias (óleo e gás) e de descarte (água oleosa e sólidos). Normalmente, a separação e o tratamento dessas fases são feitos numa planta de processamento, por meio do uso de produtos químicos, aquecimento e vasos separadores (dispostos em estágios), em função dos mecanismos envolvidos na separação.The goal of Primary Oil Processing is to separate gas, oil, water, solids and treat them to specify shipping standards for terminals and refineries (oil and gas) and disposal (oily water and solids). Normally, the separation and treatment of these phases are done in a processing plant by the use of chemicals, heating and separating vessels (arranged in stages), depending on the mechanisms involved in the separation.

Outro tipo de equipamento que também é usado no processamento primário de correntes multifásicas de petróleo são os separadores ciclônicos. A separação ciclônica se baseia na geração de um campo centrífugo, atuando de forma semelhante a separadores gravitacionais, mas com intensidade dezenas ou centenas de vezes maior, promovendo a separação de fluidos imiscíveis ou fluidos/sólidos de diferentes densidades.Another type of equipment that is also used in primary processing of multiphase petroleum streams is cyclonic separators. Cyclonic separation is based on the generation of a centrifugal field, acting similar to gravitational separators, but with tens or hundreds of times greater intensity, promoting the separation of immiscible fluids or fluids / solids of different densities.

Os separadores ciclônicos são classificados em função dos fluidos e/ou sólidos que manipulam. Se a fase contínua é um gás ou vapor, o dispositivo é denominado ciclone, se a fase contínua for um líquido, o mesmo é denominado hidrociclone, entretanto, o princípio de funcionamento e as principais características de ambos são muito semelhantes.Cyclonic separators are classified according to the fluids and / or solids they handle. If the continuous phase is a gas or vapor, the device is called a cyclone, if the continuous phase is a liquid, it is called a hydrocyclone, however the principle of operation and the main characteristics of both are very similar.

O funcionamento dos separadores ciclônicos se deve à alimentação tangencial na parte cilíndrica do mesmo. Com isso forma-se um movimento em espiral descendente, arrastando as fases mais densas e mais pesadas para a parede do ciclone e posteriormente para a saída de fase mais densa do equipamento, denominada "underflow". Já as partículas menores e fases menos densas são impelidas para a região central do equipamento, onde forma-se um movimento em espiral ascendente e estas saem por um orifício denominado "overflow", que representa a saída de fase menos densa.The operation of the cyclonic separators is due to the tangential feed in the cylindrical part of it. This forms a downward spiral movement, dragging the denser and heavier phases to the cyclone wall and then to the denser phase output of the equipment, called "underflow". Already the smaller particles and less dense phases are propelled to the central region of the equipment, where an upward spiral movement is formed and they exit through a hole called "overflow", which represents the less dense phase output.

As vazões do "underflow" e "overflow" são obtidas pelo diâmetro dos mesmos e pela pressão em que o equipamento é submetido para operar.Underflow and overflow flow rates are obtained by their diameter and the pressure at which the equipment is subjected to operate.

A separação de correntes multifásicas de poços de petróleo com o uso de separadores ciclônicos é vantajosa, pois a referida separação ocorre em questão de segundos além de ter vantagens claras com relação à área ocupada e o peso associado à unidade de produção. Esta vantagem se torna mais clara nos casos de unidades marítimas e flutuantes, onde o custo do espaço é majorado com relação às unidades terrestres.The separation of multiphase oil well currents with the use of cyclonic separators is advantageous, since this separation occurs in a matter of seconds and has clear advantages in relation to the occupied area and the weight associated with the production unit. This advantage becomes clearer in the case of marine and floating units, where the cost of space is increased over land units.

A patente EP 0537330 B1, intitulada "Hydrocyclone separator" apresenta um sistema e um processo para separar componentes de uma corrente produzida diretamente de um poço em que a referida corrente contém água, óleo e gás, em que o referido processo compreende a remoção parcial de gás da corrente em um primeiro separador e posteriormente a separação da corrente já isenta de gás em um hidrociclone líquido-líquido.EP 0537330 B1 entitled "Hydrocyclone separator" discloses a system and method for separating components of a stream produced directly from a well wherein said stream contains water, oil and gas, wherein said process comprises partial removal of gas from the stream in a first separator and then the separation of the already gas-free stream into a liquid-liquid hydrocyclone.

A invenção revelada na patente acima apresenta a desvantagem de não ser eficiente na separação de sólidos, além de não garantir que o gás esteja totalmente isento de líquidos, o que pode gerar a formação de hidratos e prejudicar o transporte do gás até o continente.The invention disclosed in the above patent has the disadvantage that it is not efficient in solids separation, and does not guarantee that the gas is completely free of liquids, which can generate hydrate formation and impair gas transport to the continent.

O documento de patente US 3.764.008 revela um sistema que faz uso de dispositivos separadores ciclônicos para separar uma corrente que contém água, hidrocarbonetos não adsorvidos e areia oleosa.US 3,764,008 discloses a system that makes use of cyclonic separating devices to separate a stream containing water, non-adsorbed hydrocarbons and oily sand.

O referido sistema contém um separador de hidrocarbonetos, dois separadores ciclônicos dispostos em série, sendo um segundo separador, identificado pela referência (7a), posicionado a jusante do "underflow" do primeiro separador, identificado por (7), e uma célula de flotação, sendo que as entradas dos separadores ciclônicos possuem bocais Venturi. Após separar os hidrocarbonetos não adsorvidos no separador de hidrocarbonetos, a areia é desolificada por meio de repetidas reentradas da corrente contendo água, areia e resíduos oleosos em um nos dois separadores ciclônicos dispostos em série até que se obtenham areia livre de óleo e uma corrente de água oleosa, que é separada na célula de flotação.Said system contains a hydrocarbon separator, two serially arranged cyclonic separators, a second separator, identified by reference (7a), positioned downstream of the first separator underflow, identified by (7), and a flotation cell , and the cyclonic separator inlets have Venturi nozzles. After separating the non-adsorbed hydrocarbons in the hydrocarbon separator, the sand is deolified by repeated reentries of the stream containing water, sand and oily residues into one of two serially arranged cyclonic separators until an oil-free sand and a stream of oil are obtained. oily water, which is separated in the flotation cell.

O fato de a corrente, em um primeiro momento, ser inserida no separador de hidrocarbonetos, que geralmente é um separador gravitacional, não permite que este tenha dimensões reduzidas, o que se traduz numa desvantagem caso o sistema seja instalado em unidades marítimas de produção. Outra desvantagem deste sistema é a impossibilidade da separação de sólidos com dimensões maiores, pois devido à redução nas dimensões das entradas dos ciclones pelos bocais Venturi o sistema estaria mais sujeito a entupimentos e paradas.The fact that the current is initially inserted into the hydrocarbon separator, which is generally a gravitational separator, does not allow it to be reduced in size, which is a disadvantage if the system is installed in marine production units. Another disadvantage of this system is the impossibility of separating larger solids, because due to the reduction in the size of the cyclone entries through the Venturi nozzles, the system would be more subject to clogging and shutdowns.

Portanto, o sistema descrito e reivindicado neste documento apresenta uma alternativa vantajosa para separação de correntes multifásicas de poços de petróleo que contenham água, óleo, gás e sólidos.Therefore, the system described and claimed herein presents an advantageous alternative for separating multiphase streams from oil wells containing water, oil, gas and solids.

SUMÁRIO DA INVENÇÃOSUMMARY OF THE INVENTION

Refere-se a presente invenção a um sistema ciclônico e método de separação de corrente multifásica de hidrocarbonetos, proveniente de um poço petrolífero em que a referida corrente multifásica contém água, óleo, gás e sólidos em suspensão.The present invention relates to a cyclonic system and method of multiphase hydrocarbon stream separation from an oil well wherein said multiphase stream contains water, oil, gas and suspended solids.

A invenção prove a separação da dita corrente multifásica (11) em múltiplas etapas, sendo que o sistema compreende: uma primeira bateria de separadores ciclônicos (1), que recebe a corrente multifásica (11) de hidrocarbonetos diretamente do poço produtor; uma segunda bateria de separadores ciclônicos (2), posicionada a jusante da saída da fase mais densa da primeira bateria (1); uma terceira bateria de separadores ciclônicos (3), posicionada à jusante da saída de fase menos densa da primeira bateria (1); um vaso separador gravitacional trifásico (5), posicionado a jusante da saída de fase menos densa da segunda bateria (2); Um vaso (4) depurador de gás, posicionado a jusante da saída de fase menos densa da terceira bateria (3).The invention provides for the separation of said multiphase current (11) in multiple steps, the system comprising: a first battery of cyclonic separators (1), which receives the multiphase hydrocarbon current (11) directly from the producing well; a second battery of cyclonic separators (2) positioned downstream of the denser phase output of the first battery (1); a third battery of cyclonic separators (3) positioned downstream of the less dense phase output of the first battery (1); a three-phase gravitational separating vessel (5) positioned downstream of the less dense phase output of the second battery (2); A gas scrubber vessel (4) positioned downstream of the less dense phase outlet of the third battery (3).

O método de separação que utiliza o sistema proposto compreende as seguintes etapas: introduzir a corrente multifásica (11) na primeira bateria de separadores ciclônicos (1) de modo a separá-la em duas correntes, sendo uma corrente trifásica (12) com água, óleo e sólidos, e outra corrente (13) de gás úmido; introduzir a corrente trifásica (12) na segunda bateria de separadores ciclônicos (2) de modo a separá-la em uma corrente bifásica (15), contendo água e óleo, e em resíduos sólidos (16); introduzir a corrente de gás úmido (13) na terceira bateria de separadores ciclônicos (3) de modo a separá-la em uma corrente (14) de gás com baixo teor de líquido, e resíduos líquidos (20); introduzir as correntes bifásicas de água e óleo (15) e (20) em um vaso separador gravitacional trifásico (5) de modo a separá-la em água (18), óleo (17) e gás residual (21); introduzir as correntes de gás com baixo teor de líquido (14) e (21) em um vaso (4) depurador de gás de modo a se obter uma corrente de gás depurado (19), e eventualmente, resíduos líquidos (20).The separation method using the proposed system comprises the following steps: introducing the multiphase current (11) into the first cyclonic separator battery (1) so as to separate it into two currents, one being a three phase current (12) with water, oil and solids, and other wet gas stream (13); introducing the three phase current (12) into the second battery of cyclonic separators (2) so as to separate it into a biphasic current (15) containing water and oil and solid waste (16); introducing the wet gas stream (13) into the third cyclonic separator battery (3) so as to separate it into a low liquid gas stream (14) and liquid waste (20); introducing biphasic water and oil streams (15) and (20) into a three-phase gravitational separating vessel (5) so as to separate it into water (18), oil (17) and waste gas (21); introducing the low liquid gas streams (14) and (21) into a gas scrubber vessel (4) to obtain a scrubbed gas stream (19), and possibly liquid waste (20).

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURASBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

As características do sistema e método de separação de corrente multifásica de hidrocarbonetos, objeto da presente invenção, serão mais bem percebidas a partir da descrição detalhada, associada às figuras abaixo referenciadas, que representam as concretizações preferidas para a presente invenção, nas quais:The characteristics of the hydrocarbon multiphase current separation system and method, object of the present invention, will be better understood from the detailed description, associated with the below referenced figures, which represent the preferred embodiments for the present invention, in which:

A FIGURA 1 representa esquematicamente a concretização preferida do sistema de separação onde o gás residual separado no vaso separador gravitacional trifásico é introduzido na corrente de gás com baixo teor de líquido, à montante da entrada do vaso depurador.FIGURE 1 schematically depicts the preferred embodiment of the separation system wherein the separated residual gas in the three phase gravitational separator vessel is introduced into the low liquid gas stream upstream of the scrubber inlet.

A FIGURA 2 representa esquematicamente uma possível concretização onde o gás residual separado no vaso separador gravitacional trifásico é introduzido na corrente de gás úmido à montante da entrada da terceira bateria.FIGURE 2 schematically represents a possible embodiment where the separated residual gas in the three-phase gravitational separator vessel is introduced into the wet gas stream upstream of the third battery inlet.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃODETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

A invenção provê a separação da dita corrente multifásica (11) em múltiplas etapas, utilizando equipamentos, como separadores ciclônicos, dispostos em um arranjo que permite obter vantagens, como dimensões reduzidas, e garantia da eficácia de separação.The invention provides for the separation of said multiphase current (11) in multiple steps using equipment, such as cyclonic separators, arranged in an arrangement that affords advantages such as small dimensions and a guarantee of separation efficiency.

A seqüência de operação do sistema é também disposta de modo a tornar a separação mais eficiente e alcançar resultados mais confiáveis.The system operating sequence is also arranged to make separation more efficient and achieve more reliable results.

Com o objetivo de facilitar o entendimento, a presente invenção será descrita com base nas figuras e nas referências numéricas a ela associadas.In order to facilitate understanding, the present invention will be described based on the figures and the associated numerical references.

A Figura 1 mostra uma representação esquemática da concretização preferida do sistema proposto pela presente invenção. Tal sistema compreende:Figure 1 shows a schematic representation of the preferred embodiment of the system proposed by the present invention. Such a system comprises:

a) Uma primeira bateria de separadores ciclônicos (1), que recebe a corrente multifásica (11) de hidrocarbonetos diretamente do poço produtor, com capacidade de separar a dita corrente multifásica (11) em duas correntes, sendo uma de gás úmido (13) e a outra uma corrente trifásica (12) contendo água, óleo e sólidos em suspensão.a) A first battery of cyclonic separators (1), which receives the multiphase hydrocarbon stream (11) directly from the producing well, capable of separating said multiphase stream (11) into two streams, one of wet gas (13) and the other a three phase current (12) containing water, oil and suspended solids.

b) Uma segunda bateria de separadores ciclônicos (2), posicionada a jusante da saída da fase mais densa (doravante referenciada pelo termo em inglês "underflow") da primeira bateria (1), com capacidade de separar os sólidos da corrente trifásica (12), resultando em uma corrente bifásica (15), contendo água e óleo, e outra corrente de resíduos sólidos (16) separados.(b) A second battery of cyclonic separators (2) positioned downstream of the denser phase output (hereinafter referred to as the underflow term) of the first battery (1), capable of separating solids from three-phase current (12). ), resulting in a biphasic stream (15) containing water and oil and another separate solid waste stream (16).

c) Uma terceira bateria de separadores ciclônicos (3), posicionada à jusante da saída de fase menos densa (doravante referenciada pelo termo em inglês "overflow") da primeira bateria (1), com capacidade de remover partículas de líquido remanescentes na corrente de gás úmido (13).(c) A third battery of cyclonic separators (3), positioned downstream of the less dense phase output (hereinafter referred to as the overflow term) of the first battery (1), capable of removing remaining liquid particles in the current stream. wet gas (13).

d) Um vaso separador gravitacional trifásico (5), posicionado a jusante do "overflow" da segunda bateria (2) com capacidade de separar a corrente bifásica (15) em água (18), óleo (17) e resíduos de gás (21) remanescentes.(d) a three-phase gravity separator vessel (5) positioned downstream of the second battery overflow (2) capable of separating the two-phase current (15) into water (18), oil (17) and gas residues (21 ) remnants.

e) Um vaso (4) depurador de gás, posicionado a jusante do "overflow" da terceira bateria (3), contendo uma saída de gás depurado (19) e uma saída de líquido (20).e) A gas scrubber vessel (4) positioned downstream of the third battery overflow (3) containing a scrubbed gas outlet (19) and a liquid outlet (20).

A primeira bateria de separadores ciclônicos (1) é constituída por pelo menos um ciclone degaseificador. Em concretizações em que a primeira bateria (1) contém mais de um ciclone, considera-se o "overflow" desta bateria como a junção das saídas de fase menos densa de seus ciclones, de maneira que a corrente que resulta do processamento na primeira bateria (1) seja conduzida à próxima etapa de separação por uma linha única.The first battery of cyclonic separators (1) consists of at least one degassing cyclone. In embodiments where the first battery (1) contains more than one cyclone, the overflow of this battery is considered as the junction of the less dense phase outputs of its cyclones, so that the current that results from processing in the first battery (1) be led to the next step of separation by a single line.

De maneira análoga, o "underflow" da primeira bateria (1) corresponde à junção das saídas de fase mais densa de cada ciclone degaseificador de modo que a corrente resultante seja também conduzida por uma linha única.Similarly, the underflow of the first battery 1 corresponds to the junction of the denser phase outputs of each degassing cyclone so that the resulting current is also driven by a single line.

A segunda bateria de separadores ciclônicos (2), é composta por pelo menos um hidrociclone sólido-líquido e a terceira bateria de separadores ciclônicos (3), por pelo menos um ciclone para suspensão gás-líquido. Da mesma forma que na primeira bateria (1), em concretizações em que a segunda e a terceira baterias (2) e (3) contenham mais de um separador ciclônico cada, o "underflow" e o "overflow" correspondem à junção das saídas de fase mais densa e menos densa respectivamente. A quantidade de separadores ciclônicos em cada bateria é determinada em função da vazão da corrente multifásica (11) a ser separada.The second battery of cyclonic separators (2) comprises at least one solid-liquid hydrocyclone and the third battery of cyclonic separators (3) with at least one cyclone for gas-liquid suspension. As with the first battery (1), in embodiments where the second and third batteries (2) and (3) contain more than one cyclonic separator each, the underflow and overflow correspond to the junction of the outputs. dense and less dense phases respectively. The amount of cyclonic separators in each battery is determined as a function of the multiphase current flow (11) to be separated.

O Método de separação de uma corrente multifásica (11) proveniente de um poço petrolífero, que faz uso do sistema acima descrito, compreende as seguintes etapas:The method of separating a multiphase stream (11) from an oil well using the system described above comprises the following steps:

a) Introduzir a corrente multifásica (11) na primeira bateria de separadores ciclônicos (1) de modo a separá-la em duas correntes, sendo uma corrente trifásica (12) contendo água, óleo e sólidos, removida pelo "underflow" da primeira bateria (1), e outra corrente (13) de gás úmido, removida pelo "overflow" da primeira bateria (1).a) Insert the multiphase current (11) into the first battery of cyclonic separators (1) so as to separate it into two currents, one being a three phase current (12) containing water, oil and solids, removed by the underflow of the first battery. (1), and another wet gas stream (13) removed by overflow of the first battery (1).

b) Introduzir a corrente trifásica (12) na segunda bateria de separadores ciclônicos (2) de modo a separá-la em uma corrente bifásica (15), contendo água e óleo, removida pelo "overflow" da segunda bateria (2), e resíduos sólidos (16), removidos pelo "underflow" da segunda bateria (2).(b) introduce the three-phase current (12) into the second battery of cyclonic separators (2) so as to separate it into a biphasic current (15) containing water and oil removed by the overflow of the second battery (2), and solid waste (16) removed by the underflow of the second battery (2).

c) Introduzir a corrente de gás úmido (13) na terceira bateria de separadores ciclônicos (3) de modo a separá-la em uma corrente (14) de gás com baixo teor de líquido, removida pelo "overflow" da terceira bateria (3), e resíduos líquidos (20), removidos pelo "underflow" da terceira bateria (3).c) Introduce the stream of wet gas (13) into the third battery of cyclonic separators (3) so as to separate it into a low liquid gas stream (14), removed by the overflow of the third battery (3). ), and liquid waste (20) removed by the underflow of the third battery (3).

d) Introduzir a corrente bifásica (15) em um vaso separador gravitacional trifásico (5) de modo a separá-la em água (18), óleo (17) e gás residual (21), não separado no primeiro separador (1).d) Introduce the two-phase current (15) into a three-phase gravitational separating vessel (5) so as to separate it into water (18), oil (17) and residual gas (21), not separated into the first separator (1).

e) Introduzir a corrente de gás com baixo teor de líquido (14) em um vaso (4) depurador de gás de modo a se obter uma corrente de gás depurado (19), removida pela saída (41) de gás depurado e, eventualmente, resíduos líquidos (21), removidos pela saída (42) de líquido do vaso depurador (4).e) Introduce the low liquid gas stream (14) into a scrubber vessel (4) to obtain a scrubbed gas stream (19), removed by the scrubbed gas outlet (41) and optionally liquid debris (21) removed by liquid outlet (42) from the scrubber vessel (4).

Diferentemente de outros métodos de separação que usam separadores ciclônicos, o método objeto desta invenção, em sua primeira etapa de separação, separa o gás do restante da corrente multifásica (11).Unlike other separation methods using cyclonic separators, the method object of this invention, in its first separation step, separates the gas from the rest of the multiphase stream (11).

A redução ou eliminação do gás da corrente (11) na primeira etapa proporciona uma substancial redução de volume requerido para o vaso separador gravitacional trifásico (5), o que conseqüentemente permite que as dimensões deste vaso separador sejam também reduzidas, de modo que se possam construir sistemas compactos, com possibilidade de serem instalados em áreas reduzidas.The reduction or elimination of gas from stream (11) in the first step provides a substantial volume reduction required for the three-phase gravitational separator vessel (5), which consequently allows the dimensions of this separator vessel to be reduced so that they can be reduced. build compact systems that can be installed in small areas.

A redução da quantidade de gás na corrente multifásica também reduz a velocidade desta corrente, o que a torna menos suscetível a processos erosionais e menos propensa à formação de emulsões além de elevar a qualidade da posterior separação água-óleo. Outro benefício da remoção do gás é a redução na formação de espuma e a conseqüente redução ou eventual eliminação de custos com tratamentos químicos.Reducing the amount of gas in the multiphase stream also reduces the velocity of this stream, which makes it less susceptible to erosion processes and less prone to emulsion formation and increases the quality of subsequent water-oil separation. Another benefit of gas removal is the reduction in foaming and the consequent reduction or eventual elimination of chemical treatment costs.

A corrente de gás úmido (13) que deixa o "overflow" da primeira bateria (1) ainda pode apresentar teores de líquidos considerados elevados de acordo com certos padrões de qualidade. A introdução desta corrente de gás (13) na terceira bateria (3) objetiva realizar uma pré-depuração do gás úmido (13), o que permite reduzir consideravelmente as dimensões do vaso depurador e melhorar a qualidade do gás.The wet gas stream (13) leaving the overflow of the first battery (1) may still have liquid contents considered high according to certain quality standards. The introduction of this gas stream (13) into the third battery (3) aims to pre-purify the wet gas (13), which considerably reduces the size of the scrubber vessel and improves gas quality.

A separação dos sólidos na segunda bateria (2) objetiva principalmente retirar da corrente os elementos que podem causar danos, por meio de corrosão ou erosão, a equipamentos como válvulas, tubulações e até mesmo ao próprio vaso separador gravitacional trifásico (5). A remoção dos sólidos reduz a necessidade de intervenção nos vasos e, conseqüentemente, reduz os custos e os riscos operacionais de manuseio de sólidos com teores de hidrocarbonetos em espaços confinados.The separation of solids in the second battery (2) mainly aims to remove from the chain the elements that may cause damage, through corrosion or erosion, to equipment such as valves, pipelines and even to the three-phase gravity vessel itself (5). Removal of solids reduces the need for vessel intervention and consequently reduces the costs and operational risks of handling hydrocarbon solids in confined spaces.

O gás residual (21) separado no vaso separador gravitacional trifásico (5) pode ser introduzido na corrente de gás com baixo teor de líquido (14) à montante da entrada do vaso (4) depurador ou na corrente de gás úmido (13) à montante da entrada da terceira bateria (3).The residual gas (21) separated in the three-phase gravitational separator vessel (5) may be fed into the low liquid gas stream (14) upstream of the scrubber vessel (4) inlet or the wet gas stream (13) at amount of input of the third battery (3).

A Figura 2 mostra uma representação esquemática do sistema em questão onde o gás residual (21) é introduzido na corrente de gás úmido (13).Figure 2 shows a schematic representation of the system in question where waste gas (21) is introduced into the wet gas stream (13).

Os resíduos líquidos (20) separados tanto pela terceira bateria (3) quanto pelo vaso depurador (4), são preferencialmente introduzidos na corrente bifásica (15) à montante do vaso separador gravitacional trifásico (5). Isto reduz a formação de resíduos do processo de separação tornando-o mais efetivo. O presente sistema e método apresentam as seguintes vantagens frente aos métodos de separação atualmente usados:The liquid waste (20) separated by both the third battery (3) and the scrubber vessel (4) is preferably fed into the biphasic stream (15) upstream of the three phase gravitational separator vessel (5). This reduces the formation of waste from the separation process making it more effective. The present system and method have the following advantages over currently used separation methods:

a) possibilidade de instalação em ambientes compactos, devido à capacidade de trabalhar com vasos de dimensões reduzidas;a) possibility of installation in compact environments, due to the ability to work with small vessels;

b) economicidade, por reduzir (e em alguns casos eliminar) a necessidade de tratamentos químicos;b) economicality, as it reduces (and in some cases eliminates) the need for chemical treatments;

c) proteção de linhas, válvulas e outros equipamentos e elementos, devido à remoção dos sólidos nas primeiras etapas do método;c) protection of lines, valves and other equipment and elements due to the removal of solids in the early stages of the method;

d) garantia de eficácia de separação, principalmente no que diz respeito ao gás e aos sólidos, devido às múltiplas etapas de separação;(d) ensuring separation efficiency, especially for gas and solids, due to multiple separation steps;

e) redução de riscos operacionais com eliminação de manuseio de sólidos com altos teores de hidrocarbonetos no interior de vasos considerados como espaços confinados.e) reduction of operational risks by eliminating the handling of high hydrocarbon solids within vessels considered to be confined spaces.

A descrição que se fez até aqui do presente sistema ciclônico e método de separação de corrente multifásica de hidrocarbonetos deve ser considerada apenas como uma possível concretização, e quaisquer características particulares devem ser entendidas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem ser consideradas Iimitantes da invenção, a qual está limitada apenas ao escopo das reivindicações que seguem.The description to date of the present cyclonic system and method of multiphase hydrocarbon current separation should be considered as a possible embodiment only, and any particular characteristics should be understood as having been described for ease of understanding. Accordingly, they cannot be construed as limiting the invention, which is limited only to the scope of the following claims.

Claims

1. A multi-phase hydrocarbon current separation system from an oil well, wherein said multiphase current contains water, oil, gas and suspended solids, comprising: (a) a first battery of cyclonic separators (1); It receives the multiphase hydrocarbon stream directly from the producing well, with the ability to separate the multiphase stream (11) into two streams, one of wet gas (13) and a three-phase stream (12) containing water, oil and suspended solids. (b) A second battery of cyclonic separators (2) positioned downstream of the denser phase output (hereinafter referred to as the underflow term) of the first battery (1), capable of separating solids from three-phase current (12). ), resulting in a biphasic stream (15) containing water and oil and separate solid waste (16). (c) A third battery of cyclonic separators (3), positioned downstream of the less dense phase output (hereinafter referred to as the overflow term) of the first battery (1), capable of removing remaining liquid particles in the current stream. wet gas (13). (d) a three-phase gravity separator vessel (5) positioned downstream of the second battery overflow (2) capable of separating the two-phase current (15) into water, oil and remaining gas residues (21). e) A gas scrubber vessel (4) positioned downstream of the third battery overflow (3) containing a scrubbed gas outlet and a liquid outlet.

MULTI-PHASE HYDROCARBON CURRENT SEPARATION SYSTEM according to Claim 1, characterized in that the first battery of cyclonic separators (1) consists of at least one degassing cyclone.

MULTI-PHASE HYDROCARBON CURRENT SEPARATION SYSTEM according to claim 1, characterized in that the second battery of cyclonic separators (2) is composed of at least one solid-liquid hydrocyclone.

Multi-phase hydrocarbon current separation system according to claim 1, characterized in that the third cyclonic separator battery (3) comprises at least one gas-liquid suspension cyclone.

Multi-phase hydrocarbon current separation system according to claim 1, characterized in that said denser phase output of each underflow cyclonic separator battery corresponds to the junction of the denser phase outputs of their cyclonic separators, when said battery contains more than one separator.

A multi-phase hydrocarbon current separation system according to claim 1, characterized in that said less dense phase output of each overflow cyclonic separator battery corresponds to the junction of the less dense phase outputs of its cyclonic separators, when said battery contains more than one separator.

Multi-phase hydrocarbon current separation system according to claim 1, characterized in that the amount of cyclonic separators in each battery is determined according to the flow of the multiphase current to be separated.

8. METHOD OF SEPARATING A MULTIFASTIC CURRENT FROM AN OIL WELL, USING THE ABOVE SYSTEM, INCLUDING THE FOLLOWING STEPS: a) Insert the multiphase current (11) into the first battery of cyclonic separators (1) so to separate it into two streams, one being a three-phase current (12) containing water, oil and solids, removed by the underflow of the first battery (1), and another wet gas stream (13), removed by the overflow of the first battery. first battery (1). (b) introduce the three-phase current (12) into the second battery of cyclonic separators (2) so as to separate it into a biphasic current (15) containing water and oil removed by the overflow of the second battery (2), and solid waste (16) removed by the underflow of the second battery (2). c) Introduce the stream of wet gas (13) into the third battery of cyclonic separators (3) so as to separate it into a low liquid gas stream (14), removed by the overflow of the third battery (3). ), and liquid waste (20) removed by the underflow of the third battery (3). d) Introduce the two-phase current (15) into a three-phase gravitational separating vessel (5) so as to separate it into water (18), oil (17) and residual gas (21), not separated into the first separator (1). e) Introducing the low liquid gas stream (14) into a gas scrubber vessel (4) to obtain a scrubbed gas stream (19), removed by the scrubbed gas outlet (41) and possibly liquid debris (21) removed by liquid outlet (42) from the scrubber vessel (4).

Method for separating a multiphase stream according to Claim 8, characterized in that the residual gas (21) separated in the three-phase gravitational separating vessel (5) is introduced into the upstream low-gas stream (14). from the inlet of the scrubber vessel (4).

Method for separating a multiphase stream according to claim 8, characterized in that the residual gas (21) separated in the three-phase gravitational separator vessel (5) is introduced into the wet gas stream (13) upstream of the third inlet. battery (3).

Method for separating a multiphase current according to claim 8, characterized in that the liquid waste (20) separated by the third battery (3) is fed into the biphasic stream (15) upstream of the three-phase gravity separator vessel (5) .

Method for separating a multiphase stream according to claim 8, characterized in that the liquid waste (20) separated by the scrubber vessel (4) is introduced into the biphasic stream (15) upstream of the three-phase gravity separator vessel (5) .