WO2015123736A1

WO2015123736A1 - Sistema submarino de injeção de água do mar por meio de bomba centrífuga submersa

Info

Publication number: WO2015123736A1
Application number: PCT/BR2014/000052
Authority: WO
Inventors: Carlos Eduardo MAIA DE SOUZA; Rene Thiago CAPELARI ORLOWSK
Original assignee: Petroleo Brasileiro SA Petrobras
Current assignee: Petroleo Brasileiro SA Petrobras
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2014-02-19
Publication date: 2015-08-27
Anticipated expiration: 2016-08-19

Abstract

Sistema submarino de injeção de água do mar por meio de bomba centrífuga submersa, mais especialmente, trata de sistema submarino de injeção de água em aquíferos de reservatórios de petróleo ou gás, que necessitem de um método de recuperação secundária por meio de injeção de água. O sistema é formado por um tubo captador (2) que comporta e mantém alinhado longitudinalmente o conjunto de bombeio formado por bomba BCS (1), motor (11), peneira (3) ou filtros (6) e (8) ou (9) e medidor de vazão (14). O fluxo de água é filtrado por peneira (3) ou filtro (6), depois pelo filtro (8) ou (9) e segue em direção à sucção da bomba BCS (1). A sucção da bomba BCS (1) é isolada da descarga por meio de tubulação de descarga (12) ou por meio de uma camisa (10). O tubo captador (2) é flutuante por meio de boia (4) e amarras (7) ou é conectado/montado diretamente na ANM (22); é previsto painel de ROV (19) de conexão de cabos de energia e mangueiras de injeção de produtos químicos, quando necessário, além de possuir interfaces para operação de válvulas. A velocidade do motor (11), consequentemente sua vazão e pressão de descarga ser controlados por um variador de velocidade (20) disposto externamente ao tubo captador (2). A utilização do presente invento destina-se, principalmente, a poços injetores onde a injeção de água do mar não tratada não cause danos indesejados à formação. Sua aplicação está diretamente ligada à redução de plantas de injeção de água instaladas em unidades flutuantes.

Description

SISTEMA SUBMARINO DE INJEÇÃO DE ÁGUA DO MAR POR MEIO DE BOMBA CENTRÍFUGA SUBMERSA CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a sistema submarino de injeção de água do mar, por meio de equipamento especialmente desenvolvido e que emprega bomba centrífuga submersa. Esta tecnologia é destinada à área de exploração e produção de petróleo e assemelhados, especificamente na produção de campos novos, como um método de injeção de água em aquíferos de reservatórios de petróleo ou gás que neces- sitem de um método de recuperação secundária por meio de injeção de água. Sua utilização integral destina-se, principalmente, a poços injetores onde a injeção de água do mar não tratada não cause danos indesejados à formação. Sua aplicação está diretamente ligada à redução de plantas de injeção de água instaladas em unidades flutuantes. FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

É de conhecimento que, durante o tempo de operação de um poço de produção de hidrocarbonetos, é comum ocorrer a queda de pressão, ou seja, em algum momento haverá uma pressão subterrânea insuficiente para forçar o óleo à superfície. Para auxiliar a manutenção da pressão de extração são aplicados métodos de recuperação secundária. Eles contam com o fornecimento de energia externa para o reservatório na forma de injeção de fluidos para aumentar a pressão do reservatório, portanto, substituir ou aumentar o impulsor natural do reservatório com um meio artificial. Para tanto, utilizam-se bombas, tais como bombas elétricas submersíveis (electrícal submersible pumps, ESP), bombeamento centrífugo submerso - BCS e outras que são usadas para trazer o petróleo para a superfície.

Existem diversas técnicas para se obter um melhor aproveitamento dos reservatórios de petróleo, podendo cada vez mais aumentar a recuperação do óleo do reservatório. Uma dessas técnicas é chamada de recuperação secundária, utilizada com o objetivo de manter ou aumentar a pressão do reservatório. Existem, praticamente, dois tipos de recuperação secundária: injeção de água e injeção de gás. Em particular, para o presente invento tem-se que a água a ser injetada pode ser água captada ou água produzida junto com o óleo. Em ambos os casos deve ser tratada. A água pode ser injetada no próprio óleo ou no aquífero.

A injeção de água no reservatório deve ser de forma seletiva para que a água entre nos intervalos de diferente permeabilidade que, no caso, é controlado por reguladores de fluxo que atuam de forma independente por intervalo. Na aplicação da recuperação secundária é necessário que se determine a vazão da injeção de cada intervalo, uma vez que valores muitos altos podem fraturar a formação.

ANÁLISE DO ESTADO DA TÉCNICA

O documento PI 0904009-9 (Weatherford) refere-se a um regulador de injeção de água em fundo de poço instalado em um mandril de bolso lateral, para regular o fluxo de fluido em uma completação de injeção de água. O regulador é dotado de um pistão interno e pode ser dotado de um dardo de retenção. O pistão e o dardo de retenção regulam o fluxo de fluido dentro do alojamento do regulador. As vedações no alojamento do regulador bloqueiam os orifícios de mandril que se comunicam com um anel circundante. Quando inicialmente instalado no mandril, o plugue cego na trava do regulador evita o fluxo de fluido através do regulador de maneira que o regulador aja como uma válvula falsa e permita que os operadores ajustem e testem os obturadores ou realizem outras operações. Para iniciar a operação de injeção de água, os operadores usam um cabo e guincho para remover o plugue cego disposto na trava. Com o plugue removido, a comunicação fluida da coluna de tubulação pode passar através da trava perfurada e no regulador onde o pistão e o dardo de retenção regulam o fluxo de fluido fora do anel. O documento PI 0708920-1 (Shell) se refere a um sistema e método de injeção de água compreendendo um poço perfurado dentro de uma formação do subsolo; uma instalação de produção em um lado de topo do poço; uma instalação de produção de água conectada com a instalação de produção; em que a instalação de produção de água produz água removendo alguns íons e adicionando um agente que aumenta a viscosidade da água e/ou aumenta a recuperação dos hidrocarbonetos da formação e injeta a água dentro do poço.

O documento PI 0404603 (PETROBRAS) trata de um sistema de captação e injeção de água de aquífero subterrâneo em reservatórios de hidrocarbonetos, mais especificamente, a um sistema de poços de captação de água em aquífero e poços injetores em reservatório de óleo (petróleo) e uma ou mais bombas.

O documento BR PI 0400926 (PETROBRAS) compreende um poço perfurado numa formação de subsolo, uma instalação de produção de um lado superior do poço com uma instalação de produção de água ligado à unidade de produção, em que a instalação de produção de água produz água através da remoção de alguns íons e adição de um agente que aumenta a viscosidade da água e / ou aumenta a recuperação de hidrocarbonetos, a partir da formação, injetando a água dentro do poço.

Outros documentos ilustram BCS aplicadas em equipamentos tubulares, tais como no documento US6382320 (MCDERMOTT MARINE) que trata de método e sistema para a produção offshore de hidrocarbonetos fluidos, ou no documento GB2347156 (BAKER HUGHES) e outros não especialmente dedicados ao objeto desta invenção os quais, porém, servem como exemplo do estado da técnica.

DOS PROBLEMAS ATUAIS

Sistemas de bombeamento centrífugo submerso - BCS - não são novos e têm sido largamente empregados dentro de poços de completação seca, no mar e em terra, onde são muito efetivos. Nestes casos, seu custo de substituição é considerado barato na indústria. Mas uma bomba defeituosa no fundo de um poço com completação molhada pode ser um problema logístico e de produção. Além dos custos de substituição da bomba, a dependência de recursos, como sonda marítima, que nem sempre estão prontamente disponíveis, pode significar a paralisação da produção. O desafio é aumentar a confiabilidade destas bombas e buscar arranjos alternativos que facilitem a intervenção quando elas falham, como instalar as bombas em alojadores no leito marinho ao invés do poço produtor.

Por outro lado, os sistemas submarinos de injeção de água com captação próxima ao leito marinho apresentam diversos inconvenientes e dificuldades devido à sua atual configuração. A principal dificuldade está associada à complexidade do sistema e quantidade de equipamentos que precisam ser instalados. Começando pelo primeiro componente a ser instalado, conhecido como base de fluxo. Este é responsável pelo recebimento e suporte de todos os demais equipamentos que compõe a estação submarina de bombeio. A base de fluxo é projetada para ser acomodada no leito marinho e, portanto, possui uma estrutura de fundação com geometria projetada e construída para manter o nivelamento correto de todos os equipamentos, independentemente dos aclives ou declives do solo. Como se trata de uma estrutura metálica fixa, caso exista alguma diferença de nível não prevista ou mesmo uma necessidade de relocação da estação de bombeio, a estrutura da base terá que sofrer modificações para se ajustar às novas condições de solo. Isto provoca grandes impactos no projeto, com atrasos e aumento de custos. Outra opção de fundação para a base é utilizar uma sub-base torpedo ao invés de uma base fixa. Contudo, esta solução também apresenta outros inconvenientes, já que requer uma etapa de instalação a mais, anterior ao lançamento da base de fluxo, o que acarreta aumento de custos. Além disso, existe o acréscimo de custo devido à estrutura do torpedo. Após a instalação da base de fluxo, são instalados sobre a mesma os demais módulos de equipamentos, cada qual requerendo uma etapa de instalação. O módulo de bombeio que abriga o conjunto moto- bomba e demais equipamentos possuem requisitos de instalação mais restritivos, requerendo uma instalação com uso de compensadores de heave.

As embarcações que dispõem deste tipo de compensador são consideradas recursos mais críticos, possuindo menor disponibilidade e custo de diária mais alta. Além disso, após sua conexão, este módulo exige uma série de interconexões com outros equipamentos, as quais são feitas através de cabos ou mangueiras individuais e necessitam de assistência de ROV {Remote Operated Vehicle) para suas conexões. Além do custo de instalação, a unidade de moto-bomba é em si um equipamento de grande porte e que possui alto custo se comparado às bombas do tipo BCS (Bomba Centrífuga Submersa).

Devido à configuração atualmente adotada para a estação de bombeio, são necessários ao menos outros cinco módulos de equipamentos, sendo quatro deles instalados na base de fluxo e outro na Árvore de Natal Molhada - ANM. Para conexão das linhas de sucção e descarga na bomba são necessários três módulos de conexão (podendo ser vertical ou horizontal), sendo dois módulos para a linha que conecta a descarga da bomba à ANM e outro de sucção que conecta a linha de captação à sucção da bomba. Estes módulos também são instalados a cabo e, devido ao seu porte, apresentam dificuldades durante a instalação. Além dos três módulos de conexão, existem mais dois módulos de terminação de umbilical, um para o umbilical de potência, que leva energia elétrica da Unidade Flutuante até a bomba e outro de suprimento de potência hidráulica necessária para acionamento de válvulas na estação submarina e também suprimento de fluido de barreira. Atualmente, o fluido de barreira representa um grande problema, tanto operacional quanto de logística. As mangueiras que transportam este fluido no umbilical hidráulico devem ser de um tipo especial e requerem várias etapas de limpeza para preservar a qualidade do fluido. Além disso, durante a instalação, não deve haver nenhuma contaminação com água, o que torna a operação mais difícil.

O fluido de barreira também requer uma unidade de suprimento instalada na Unidade Flutuante e que também requer cuidados mais rigorosos com o risco de contaminação por água. O fluido, quando possui especificação restrita, muitas vezes pode ser fornecido por apenas um fabricante, representando um problema do ponto de vista de suprimentos.

De maneira a especificar melhor a situação atual, segue abaixo a relação de equipamentos utilizados para a realização de injeção de água com captação próxima ao leito submarino. Conforme já adiantado, esta injeção de água é feita através de sistemas de bombeio submarinos instalados no leito marinho próximo à AN de injeção. Os principais componentes para o funcionamento adequado destes sistemas são:

• Base de fluxo - Posicionada no leito marinho, pode utilizar uma estrutura do tipo mud mat projetada para acomodar a inclinação do solo ou mesmo ser instalada sobre uma sub-base do tipo torpedo, a qual deve estar previamente cravada. A base de fluxo serve de guia e alojamento para os demais equipamentos que compõe a estação de bombeio submarina. Nela também existem tubulações que interligam a sucção e descarga da bomba aos respectivos conectores da linha de captação de água até a base de fluxo e a linha de injeção da base de fluxo até a ANM.

• Módulo de bombeio - é o módulo no qual reside o conjunto moto- bomba, módulo recuperável de filtro com sistema de retro lavagem, painel de ROV, receptáculos com conectores para cabos de alimentação, válvulas, medidor de vazão e choke. A bomba utilizada para injeção de água é uma bomba rotodinâmica do tipo centrífuga. Módulos de conexão - As linhas que interligam a estação de bombeio à ANM e ao captador utilizam módulos de conexão para se conectar à base de fluxo. Estes módulos podem ser do tipo horizontal ou vertical. Tradicionalmente a PETROBRAS, ora requerente da presente solicitação, utiliza módulos de conexão vertical com travamento hidráulico. Na extremidade de cada linha existe um módulo de conexão. Os módulos que fazem a conexão da linha entre a ANM e a base de fluxo são os módulos de descarga da bomba. O módulo instalado na extremidade da linha de captação de água conecta esta última à sucção da bomba através da tubulação da base de fluxo. Módulo de Terminação de Umbilicais (MTU) - Para levar energia necessária para alimentação do motor elétrico do conjunto moto- bomba, é necessário um umbilical de potencia que parte da Unidade Flutuante até a bomba. Este umbilical se conecta a base de fluxo por meio de um MTU. Da mesma forma, para levar energia hidráulica para acionamento e controle de válvulas submarinas, existe um umbilical que conecta uma Unidade de Potência Hidráulica (UPH) instalada na Unidade Flutuante à base de fluxo. Este umbilical também possui linhas hidráulicas para transporte de fluido de barreira necessário à proteção do motor elétrico. A conexão deste umbilical com a base de fluxo é feita através de um MTU.

Linha de captação de Água - Trata-se de uma linha flexível que possui, em uma das extremidades, uma boia submersa que a eleva e mantém até certa altura em relação ao leito marinho. Nesta extremidade a captação é feita através de um bocal de admissão com peneira e suporte para fixação na boia. A linha então desce e antes de tocar o leito marinho perfaz uma leve catenária. Parte da linha fica assentada no fundo e vai em direção ao módulo de conexão da sucção da bomba.

• Unidades de Potência Hidráulica - Para os sistemas de bombeio no leito marinho usados atualmente para injeção de água são necessárias duas unidades de potência hidráulica. Uma UPH de fluido de controle e outra de fluido de barreira, ambas instaladas na Unidade Flutuante. A primeira é responsável pelo suprimento de fluido hidráulico para acionamento e controle de válvulas submarinas, já a segunda é responsável pelo suprimento de fluido de barreira para o motor elétrico do conjunto moto-bomba.

• Variador de Frequência VSD (Variable Speed Driver) - Este equipamento instalado na superfície é responsável pelo controle de rotação da bomba, necessário ao ajuste de vazão.

• Painéis elétricos - Fazem parte do conjunto de equipamentos de superfície os painéis elétricos necessários ao controle e funcionamento da bomba.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

A estrutura e operação da invenção, juntamente com vantagens adicionais da mesma, podem ser mais bem entendidas mediante referência aos desenhos em anexo e à seguinte descrição:

A Figura 1 representa, em perspectiva, uma das construtividades preferenciais para o equipamento utilizado no sistema submarino de injeção de água do mar inovado, o qual emprega boia de sustentação;

As figuras 2, 3 e 4 representam perspectivas em construções alternativas do equipamento que emprega boia de sustentação;

As figuras 5 e 6 ilustram modelos do equipamento do sistema submarino de injeção de água do mar inovado utilizando, em lugar da boia, um filtro aplicado na extremidade superior do tubo de captação; A figura 7 ilustra, através de perspectiva, a primeira opção de instalação do equipamento inovado no topo da ANM;

A figura 8 representa uma segunda opção de configuração, onde o equipamento é instalado no mandril de injeção; e

As Figuras 9 e 9A ilustram uma terceira configuração de instalação, onde o equipamento situa-se sobre uma sub-base torpedo com uma linha de injeção interligando-a com a ANM; as figuras 9 e 9A ilustram duas versões de posicionamento do equipamento na forma de tubo captador com conjunto de bombeio utilizado no presente sistema.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

Embora a presente invenção possa ser suscetível a diferentes modalidades, é mostrada nos desenhos e na seguinte discussão detalhada uma modalidade preferida com o entendimento de que a presente descrição deve ser considerada uma exemplificação dos princípios da invenção e não pretende limitar ao que é ilustrado e descrito aqui.

Esta tecnologia é destinada à área de exploração e produção de petróleo e assemelhados, especificamente na produção de campos novos, como um método de injeção de água em aquíferos de reservatórios de petróleo ou gás que necessitem de um método de recuperação secundária por meio de injeção de água. Sua utilização integral destina-se, principalmente, a poços injetores onde a injeção de água do mar não tratada não cause danos indesejados à formação. Sua aplicação está diretamente ligada à redução de plantas de injeção de água instaladas em unidades flutuantes.

Segundo a presente invenção, o inovado sistema de injeção de água com bombeamento obtido por bomba centrífuga submersa - BCS é formado por um equipamento (E1 ) composto por um tubo captador (2), constituído de um tubo de aço de comprimento que pode chegar até 50m e com diâmetro suficiente para comportar os principais componentes do sistema de bombeio inseridos em seu interior e que, além disso, também possui função estrutural.

O tubo captador (2) é totalmente aberto na extremidade superior (2a) e é parcialmente fechado na extremidade inferior (2b) recebendo, ainda, um funil guia (2c) que envolve o conector (2d) idealizado para as montagens diversas, tal como sobre ANM (22) (figura 7) ou base (24) disposta no solo marinho (figuras 8 e 9); na extremidade superior (2a) do tubo captador e externamente a esta, é instalado um primeiro dispositivo de filtro que, numa opção pode ser configurada por peneira (3) associada a uma boia (4) (figuras de 1 a 4) ou pode ser um módulo (5) provido de peneira (6) e filtro (8) ou (9) instalado em seu interior (figuras 5 e 6), cada qual responsável por reter partículas de maior porte e impedir a entrada de vida marinha no interior do tubo captador (2). A boia (4) é responsável pelo tensionamento da estrutura ou suspensão de todo o equipamento (E1 ) em determinadas configurações de montagem, tratadas mais adiante, tensionamento este permitido por meio de cabos de amarração (7). A boia (4) é opcional, uma vez que depende do arranjo ou instalação escolhida.

No interior do tubo captador (2) é alojado um filtro com retrolavagem (8) ou filtro ciclônico (9), cada qual sendo responsável pela filtragem de partículas com granulometrias menores que podem danificar a formação do reservatório, consequentemente reduzindo a injetividade. Estas partículas, devido ao seu tamanho, não são retidas na peneira (3) ou no filtro (6).

No interior do tubo captador (2) é, ainda, instalada a Bomba

Centrífuga Submersa ou BCS (1 ), podendo, em função da configuração necessária, ser apenas uma BCS ou várias montadas em série com a descarga da primeira direcionada para a sucção da segunda, e assim por diante. Mencionada bomba BCS (1 ) é responsável pelo aumento da pressão e vazão necessárias à injeção. A BCS ou as várias montadas em série são alinhadas, centralizadas ou organizadas dentro do tubo captador através de suporte da bomba (W) que tem a função de centralizar, sustentar e absorver a vibração da BCS, além de alinhar e organizar no caso de múltiplas bombas.

Numa das extremidades da bomba BCS (1 ) é acoplada uma camisa ou Shroud (10), necessária em algumas configurações de montagem do equipamento (E1 ), a qual é responsável por conduzir a água que entra no captador (2) até a sucção da BCS (1 ) fazendo com que o fluxo de água captada (F1 ) passe pelo exterior do motor (1 1 ) ajudando a refrigerá-lo. No caso de duas ou mais bombas em série, a descarga de uma bomba é conectada com a sucção da outra.

Acoplado, por sua vez, na outra extremidade da bomba BCS (1 ) é prevista tubulação de descarga (12) que direciona o fluxo da descarga (F2) da bomba (1 ) diretamente ao medidor de vazão (13). Esta tubulação não está presente em algumas configurações. Mencionado medidor de vazão (13) é responsável por medir o valor de vazão à descarga da bomba (1 ), necessário ao controle de injeção e operação da bomba. O equipamento (E1 ) ainda emprega válvula choke (14) responsável pelo controle de vazão de injeção.

Pelo menos uma linha com tubulação de retrolavagem (15) é equipada com pelo menos uma válvula de retenção (16) que impede fluxos reversos. A tubulação de retrolavagem (15) é necessária para realizar a retrolavagem do filtro (8) ou (9) e que também funciona como linha de recirculação. É prevista válvula de retrolavagem (17) que controla o fluxo de retrolavagem. Ainda são empregados cabos elétricos (18) necessários para fornecer energia ao motor da bomba BCS (1 ) e também acionadores elétricos de válvulas, todos interligados a um painel de ROV (19). No mencionado painel (19), além dos cabos de energia (18) são instaladas mangueiras de injeção de produtos químicos, quando necessário, além de possuir interfaces para operação de válvulas.

O equipamento (E1 ) é interligado a um painel VSD (Variable Speed Driver) (20), que compreende o variador de velocidade usado para controlar a velocidade do motor (1 1 ) e consequentemente sua vazão e pressão de descarga.

Todos os equipamentos que compõem o sistema de injeção estão instalados no interior do tubo captador (2) em série, com exceção do VSD (20), instalado na superfície de uma unidade flutuante de produção.

Como pode ser visto nas figuras anexas, existem diversas configurações possíveis de montagem da BCS (1 ) no interior do tubo captador (2). Em todas as montagens, a água do mar 'in natura' entra pela parte superior do tubo captador (2) e é bombeada por meio de uma BCS (1 ) localizada em seu interior, saindo pela parte inferior deste mesmo tubo captador (2) com vazão e pressão de descarga ajustadas pela rotação do motor (1 1 ), a qual por sua vez é controlada por um VSD (20).

Na montagem da figura 1 , a bomba (1 ) é montada e acoplada à camisa (10) que envolve a sucção da bomba e o motor (1 1 ), obrigando o fluxo de água (F1 ), que vai em direção à sucção da bomba, a passar externamente ao motor (1 1 ), ajudando na sua refrigeração. A camisa (10) na montagem da figura 1 é aberta na extremidade inferior.

Conforme montagem da figura 2 existe a possibilidade de não ser utilizada a camisa (10), com a bomba (1 ) montada na posição invertida, de cabeça para baixo, com o motor (1 1 ) montado acima da sucção e o fluxo de descarga da bomba direcionado diretamente para o medidor de vazão (13). A figura 2 ainda apresenta o suporte da bomba (W) que centraliza e absorve as vibrações da bomba. Este dispositivo terá variações de acordo com o tipo de montagem, porém sua função permanece a mesma. Na montagem da figura 3 o fluxo (F1 ), após sair da peneira (3), passa pelo filtro (8) ou (9) e entra diretamente na camisa (10) e, após sair pela tubulação de descarga (12) da bomba (1 ), vai para o espaço entre a camisa (10) e o interior do tubo captador (2).

Existe ainda a possibilidade do tubo captador (2) exercer apenas o papel estrutural (figura 4), onde o fluxo vindo do filtro (8) ou (9) entra na camisa (10) e segue direto para a sucção da BCS (1 ), montada na posição invertida, saindo pela tubulação de descarga (12) direcionando o fluxo na descarga da bomba diretamente para o medidor de vazão (13). Nesta montagem não há fluxo no interior do tubo captador (2).

Apesar das diversas configurações, o fluxo sempre passa primeiro pela peneira (3), depois pelo filtro (8) ou (9) e vai em direção à sucção da bomba BCS (1 ), a qual sempre estará isolada da descarga, ou por meio de uma tubulação de descarga (12) ou por meio de uma camisa (10) que isola a sucção da descarga.

Existem apenas três situações possíveis, que são: a sucção aberta para o tubo captador (2) e a descarga isolada com uma tubulação (12) que vai para o bloco do medidor de vazão (13) ou a sucção isolada do tubo captador (2) por meio de uma camisa (10) que recebe o fluxo vindo do mar, estando a descarga da bomba (1 ) direcionada para o interior do tubo captador (2) ou a sucção e a descarga da bomba (1 ) isoladas do tubo captador (2) por meio de camisa (10) e tubo de descarga (12) respectivamente, sendo que neste caso, o tubo captador (2) serve apenas como componente estrutural.

Após a descarga da BCS (1 ) vem o bloco do medidor de vazão onde se encontra o medidor de vazão (13) monofásico propriamente dito e uma pequena tubulação (21 ) que descarrega para o mar. Nesta tubulação existe uma válvula choke (14) responsável pelo controle de vazão. Parte desta tubulação (21 ) da linha de recirculação ou retrolavagem (15) é responsável pelo fluxo usado para limpeza do filtro (8) ou (9).

As figuras 5 e 6 apresentam uma alternativa de montagem na qual o filtro (8) ou (9) é colocado em um módulo recuperável acoplado na extremidade do tubo captador (2), podendo ser recolhido e substituído sem a necessidade de desacoplamento ou recuperação do restante do sistema. Para realizar a conexão da linha de retrolavagem (21 ), esta pode ser feita diretamente por uma interface entre o módulo e o tubo captador (X), ou através de uma mangueira (Y) instalada por ROV (Remote Operated Vehicle). Por fim, as figuras 7, 8, 9 e 9A representam que o tubo captador (2) pode ser instalado conforme três configurações diferentes: (i) A primeira configuração, figura 7, é a instalação no topo da ANM (22) no lugar da Treecap. Neste caso, a injeção é feita com as válvulas da ANM que permitem a injeção aberta para acesso à coluna de injeção; (ii) a segunda configuração, figura 8, é a instalação do sistema com o equipamento (E1 ) no mandril de injeção (23). Neste caso, a injeção é feita com as válvulas da ANM que permitem a injeção aberta; e iii) a terceira configuração é a instalação deste sistema e equipamento (E1 ) em um equipamento ou sistema de fundação, que pode ser, entre outros, uma mini estaca torpedo (24), conectada ao equipamento (E1 ) flutuando à profundidade preestabelecida e preso através de tendão (Z) com uma linha de injeção (25) interligando-a com a ANM (22), ou montado no leito marinho diretamente sobre uma sub-base torpedo (24) ou outro sistema de fundação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 ) "SISTEMA SUBMARINO DE INJEÇÃO DE ÁGUA DO MAR POR MEIO DE BOMBA CENTRÍFUGA SUBMERSA", mais especialmente trata de sistema submarino de injeção de água em aquíferos de reservatórios de petróleo ou gás que necessitem de um método de recuperação secundária por meio de injeção de água; caracterizado por o sistema ser formado por :

- um tubo captador (2) que comporta e mantém alinhado longitudinalmente o conjunto de bombeio formado por bomba BCS (1 ), suporte da bomba (W), motor (1 1), peneira (3) ou filtros (6) e (8) ou (9) e medidor de vazão (13);

- o fluxo de água ser filtrado por peneira (3) ou filtro (6), depois pelo filtro (8) ou (9) e seguir em direção à sucção da bomba BCS (1 );

- a sucção da bomba BCS (1 ) ser isolada da descarga por meio de tubulação de descarga (12) ou por meio de uma camisa (10);

- o tubo captador (2) ser flutuante por meio de boia (4) e amarras (7) ou ser conectado/montado diretamente na ANM (22) ou sobre sistema de fundação (24);

- prever painel de ROV (19) de conexão de cabos de energia e mangueiras de injeção de produtos químicos, quando necessário, além de possuir interfaces para operação de válvulas;

- a velocidade do motor (11 ), consequentemente, sua vazão e pressão de descarga ser controlados por um variador de velocidade (20) disposto externamente ao tubo captador (2).

2) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a sucção ser aberta (2a) em direção o tubo captador (2) e a descarga ser isolada com uma tubulação (12) que vai para o bloco do medidor de vazão (13).

3) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 e numa variação construtiva, caracterizado por a sucção ser isolada do tubo captador (2), por meio de uma camisa (10) que recebe o fluxo vindo do mar após passagem por peneira (3) ou filtro (6) e filtros (8 ou 9), estando a descarga da bomba (1 ) direcionada para o interior do tubo captador (2).

4) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o tubo captador (2) ser aberto na extremidade superior (2a) e ser fechado na extremidade inferior (2b) recebendo, ainda, uma funil guia (2c); na extremidade superior (2a) do tubo captador e externamente a esta é instalado um dispositivo de filtro (3) ou (6) retentor de partículas de maior porte e de impedimento da entrada de vida marinha no interior do tubo captador (2); abaixo dos filtros (3) ou (6) e disposto no interior do tubo captador (2) é alojado um filtro com retrolavagem (8) ou um filtro ciclônico (9) para partículas com granulometrias menores.

5) "SISTEMA", de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizado por o tubo de captação (2) receber uma BCS (1 ) alinhada com o motor

(11 )-

6) "SISTEMA", de acordo com as reivindicações 1 e 4 e numa opção construtiva em relação à reivindicação 3, caracterizado por o tubo de captação (2) receber várias BCSs (1 ) montadas em série com a descarga da primeira direcionada para a sucção da segunda, e assim por diante.

7) "SISTEMA", de acordo com as reivindicações 1 e 4 e numa opção construtiva, caracterizado por o fluxo (F1 ) de água que entra no tubo captador (2) até a sucção da bomba (1 ) envolver e refrigerar o motor (11 ) alojado no tubo (2), propriamente dito, ou em uma camisa (10) acoplada numa das extremidades da bomba BCS (1 ).

8) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o tubo captador (2) ser constituído de um tubo de aço de comprimento que pode chegar até 50m e com diâmetro suficiente para comportar os principais componentes do sistema de bombeio inseridos em seu interior.

9) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o conjunto de bombeio incluir uma válvula choke (14) responsável pelo controle de vazão de injeção.

10) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o conjunto de bombeio incluir tubulação de retrolavagem (15) com válvula de retrolavagem (17) de controle do fluxo de retrolavagem e válvulas de retenção (16) de fluxos reversos.

1 1 ) "SISTEMA", de acordo com a reivindicações 1 e 10, caracterizado por a tubulação de retrolavagem (15) atuar como linha de recirculação.

12) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por painel de ROV (15) onde se conectam cabos de energia e mangueiras de injeção de produtos químicos quando necessário, além de possuir interfaces para operação de válvulas.

13) "SISTEMA", de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o equipamento (E1 ) do sistema eliminar a necessidade de base de fluxo no solo marinho.

14) "SISTEMA", de acordo com as reivindicações de 1 a 12, caracterizado por conjunto motor (11 ) e bomba BCS (1 ), alojados no interior do tubo captador (2), eliminar o uso de fluido de barreira, o uso de umbilical hidráulico e de módulo de terminação, além da unidade de potência hidráulica de fluido de barreira.

15) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 e numa primeira configuração de montagem, caracterizado por o equipamento (E1 ) ser instalação no topo da ANM (22).

16) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 e numa segunda configuração de montagem, caracterizado por o equipamento (E1 ) ser instalado no mandril de injeção (23) da ANM (22).

17) "SISTEMA", de acordo com a reivindicação 1 e numa terceira configuração de montagem, caracterizado por o equipamento (E1 ) ser instalado em uma sub-base torpedo (24) com uma linha de injeção (25) interligando-a com a ANM (22).