WO2018205002A1 - Sistema para circulação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas - Google Patents

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Anderson MOITA WITKA
Eduardo WONG CARDOSO
Heloisa Helena DA SILVA FOLHADELLA
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Definitions

  • the present invention is a system for injecting gases into annular spaces of rotating machines by means of an ejector, pump and motor.
  • This system can be used in subsea equipment, subsea pumping, subsea engines, subsea compressors, rotary machines.
  • Reservoir fluid production typically contains a mixture of hydrocarbons, gas and oil, together with water and sand.
  • the largest fraction of oil production is obtained, which is the most profitable component, while the fraction of water produced is minimal.
  • the production curve of a well over time describes a significant inversion with which fluid fractions are produced. Throughout the life of the well there is a need to use artificial lifting methods so that the recovered oil fraction remains profitable.
  • Submarine pumps have been used in deep water depths, for example, above 1000 m, and may be located inside the oil well or in an underwater bed. From the aforementioned applications, the adoption of the centrifugal pump may require a well drilled exclusively for its installation, which receives the production of reservoir fluids from the production well, and may also require gas to be separated to achieve contents. of gas remaining acceptable to enter the pump without causing any damage.
  • centrifugal pumps can tolerate around 20% of the volume fraction of gas in the production stream to be pumped. Intervention on equipment when it is installed inside a well is very costly compared to intervention on equipment when it is installed in a seabed, even causing production interruption.
  • the helical-axial hydraulic pumps have greater tolerance to the gas fractions to be pumped together with liquid fractions and, moreover, are installed in an underwater bed.
  • a pumping or compression system consists of a motor and a pump or compressor itself.
  • the motor rotor is coupled to the pump shaft and may be the same shaft in some applications.
  • the pump or compressor is also composed of a part rotary, coupled to the shaft, called impellers, which are components responsible for transferring energy to the fluid, in addition, the pump has static components, called diffusers, whose function is to condition the flow.
  • impellers a part rotary, coupled to the shaft
  • diffusers static components
  • Electric motors used to drive devices where pressurized process fluid is present must be designed to prevent process fluid from entering the motor.
  • One solution is to separate the motor and pump into individual housings so that any leaks are collected outside the system.
  • carcasses In an underwater system, carcasses generally communicate with each other, having a mechanical seal as a barrier between them. However, because it is a dynamic seal, a small leakage of fluid occurs from the high pressure side to the low pressure side. This seal is then pressurized by the engine side with a barrier fluid, causing a leak in the pump direction.
  • the barrier fluid should have controlled electrical characteristics, generally being a dielectric mineral oil, free of contaminants and with controlled water concentration. Some systems may use fluids of softer specifications, such as in coiled motors where the electrical characteristics of the fluid are not critical.
  • Barrier fluid can be either a fluid with well-defined electrical characteristics such as a dielectric mineral oil, or a fluid with milder specifications, such as where motor windings are wired. In addition to the main barrier function, this fluid also has the secondary engine cooling function.
  • the barrier fluid system requires that it be installed on topside facilities, a skid with hydraulic panels and an umbilical-connected mineral fluid reservoir for continuous supply of barrier fluid to subsea equipment. The need for a barrier fluid system results in operational supervision and cost of operation as the barrier fluid is consumable and needs periodic replacement.
  • barrier fluid has the disadvantage: the need for a dedicated surface unit fluid supply system, typically located on the platform Turrei, occupies umbilical lines with fluid transfer to the engine, requires Operators supervision and maintenance consumes platform energy.
  • barrier fluid which is most often a liquid, also presents significant losses due to the drag generated by the relative movement between the static and the rotating part. Therefore, the presence of a viscous fluid in the engine annulus may mean low efficiency for a large diameter or high speed motor and may make the machine operation impracticable.
  • a second solution is to drain the ring constantly, removing mainly gas.
  • the process fluid pressure is greater than the annular pressure, causing the process fluid to leak To void it, this drain is also responsible for removing this liquid and directing it to another point in the system.
  • the present invention relates to a system for injecting gas into the annular spaces of rotary machines ("a / r gap") (20), which system comprises the use of a pump (32), an engine (18) and a ejector (10).
  • the present invention has two embodiments.
  • the first embodiment features a system (30) which allows a reduction in fluid viscosity in the annular space ("a / r gap") (20) between the motor rotor (28) and stator (26) (18) wherein this low viscosity fluid (12) comes from the discharge (58) from the ejector (10), where this low viscosity fluid (12) is the result of mixing a gas (08) from the gas extraction unit. gas (24) from the pump (32) with a motivating fluid (48) from the discharge (14) from the pump (32).
  • the second embodiment features a system (40) that allows a reduction in fluid viscosity in the annular space ("a / r gap") (20) between the motor rotor (28) and stator (26) (18) wherein a gas (08) from a gas extraction unit (24) flows through the annular space ("a / r gap") (20) and thereafter through an ejector (10) the fluid (12) flows to the process line upstream of the pump (32).
  • the present invention describes systems for injecting gas into the annular spaces of rotary machines ("a / r gap") (20), such systems comprise the use of a pump (32), an engine (18) and an ejector ( 10).
  • a pump 32
  • an engine 18
  • an ejector 10
  • the present invention utilizes an ejector (10) which is an equipment for suctioning or pressurizing fluids, as can be seen in Figure 1, the ejector (10) consisting of a converging nozzle (02) which "nozzle”). it has a motivation inlet (22) and a narrowing (16) in its outlet, further provided with a perpendicular suction inlet (54), said converging nozzle (02) and suction inlet (54) both being interconnected to a throat ( 04) where the suction gas mixture (08) and the motivating fluid (48) occur and said throat (04) being continued by a diffuser (06), which is responsible for the pressurization of the gas mixture (08) and the motivating fluid (48) and therefore conditioning the discharge fluid (12) to the required pressure.
  • a diffuser which is responsible for the pressurization of the gas mixture (08) and the motivating fluid (48) and therefore conditioning the discharge fluid (12) to the required pressure.
  • the pressurized fluid (48), at certain Pm and Q m (motivation pressure and flow), is admitted to the motivation inlet (22) of the ejector (10) and when passing through the converging nozzle (02) its potential energy is converted in kinetic energy, due to the area narrowing (16) imposed by the nozzle (02), so that immediately after the nozzle (02) a low pressure zone (56) is generated.
  • the low pressure generated causes a pressure differential between the suction inlet (54) and the throat (04), admitting fluid at certain P s and Q s (suction pressure and flow) through the suction inlet (54).
  • the invention described below encompasses two embodiments using an ejector (10) to provide separate gas recirculating through the annular space (20) ("air gap").
  • the first embodiment of the system for injecting gas into the annular spaces of rotating machines (30), represented by the schematic in Figure 2, comprises an ejector (10) which uses the discharge line fluid (48) as a motivating fluid (48). 36) of the pump (32), said ejector (10) being connected to the discharge line (36) through the tube (44).
  • the embodiment of the system (30) also comprises a pump (32) having in its constitution a gas extraction unit (24) responsible for extracting from the fluid of the process line (34), the gas (08) to be used by the ejector (10).
  • the embodiment of the system (30) also has a motor (18) consisting of a stator (26) and a rotor (28), where this rotor (28) is coupled to the pump shaft (32), and where the rotor (28) surrounded by the stator (26) forms an annular space (20) ("air gap”).
  • a motor (18) consisting of a stator (26) and a rotor (28), where this rotor (28) is coupled to the pump shaft (32), and where the rotor (28) surrounded by the stator (26) forms an annular space (20) ("air gap”).
  • Gas (08) from the gas extraction unit (24) of the pump (32) is sucked through the ejector (10) via suction inlet (54), the ejector (10) and the unit gas extraction ports (24) are connected through the pipe (46).
  • gas (08) and motivating fluid (48) occurs at the throat (04) of the ejector (10) and is then pressurized by the diffuser (06) and injected into the annular space (20) between the rotor (28) and stator (26) by a tube (38).
  • the discharge fluid (12) of the ejector (10) contains very high GVF ("gas volume fraction"), this condition conditions the gas, along with some remaining fluid, to be mostly circulated by the annular space ("a / r gap (20) through a tube (38), and thus very low viscosity fluid in the annular space ("a / r gap") (20) is obtained, which implies minimal drag losses, which rotating and static surfaces would be subjected to.
  • GVF gas volume fraction
  • the second embodiment of the system for injecting gas into the annular spaces of rotary machines comprises an ejector (10) which uses the discharge line fluid (48) as a motivating fluid (48). 36) of the pump (32), said ejector (10) being connected to the discharge line (36) through the tube (44).
  • the embodiment of the system (40) also comprises a pump (32) having in its constitution a gas extraction unit (24) responsible for extracting the gas (08) from the process line fluid (34).
  • the embodiment of the system 40 also has a motor 18 which is constituted by a stator 26 and a rotor 28 where The rotor (28) is connected to the pump shaft (32), and where the rotor (28) surrounded by the stator (26) forms an annular space (20) ("air gap").
  • Said gas (08) from the gas extraction unit (24) is sucked by the ejector (10) via suction inlet (54) to circulate in the annular space (20) before being pressurized by the ejector. (10).
  • the gas extraction unit (24) is connected to the annular space (20) of the engine (18) through the tube (50), and the annular space (20) of the engine (18) is connected to the suction inlet (54) from the ejector (10) through the tube (52).
  • the ejector (10) is responsible for mixing the gas (08) from the annular space (20) with the motivating fluid (48), said mixing occurs in the throat (04) of the ejector (10) and is then pressurized by the diffuser. (06) and injected into the process line (34) through the tube (38) connecting the discharge (58) from the ejector (10) to said process line (34) upstream of the pump (32).
  • the gas (08) does not circulate with very high GVF, but when the annular space (20) sucks the gas (08) from the gas extraction unit (24), a low viscosity fluid circulates in the annular space. Therefore, this configuration can be used in systems when the operating pressure in the annular space ("a / r gap") (20) is approximately equal to the suction pressure of the pump (32).
  • barrier fluid system typically used to ensure the integrity and operation of the motor-hydraulic system
  • annular space separator gas (a / r gap) (20) from a separator upstream of rotating equipment or integrated with rotating equipment.

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Abstract

A presente invenção trata um sistema para recirculação de gás em espaços anulares de máquinas rotativas através de um ejetor(10), um motor(18) e uma bomba(32), consistindo em circular um gás(08) extraído de uma unidade de extração de gás(24), que está localizada na bomba(32). Esse gás circula no espaço entre o rotor(28) e estator(26) do motor(18). O rotor(28) do motor(18) está acoplado ao eixo da bomba(32), em uma realização o gás (08) da unidade de extração de gás(24) flui da bomba(32) para o ejetor(10) para ser injetado no espaço anular(20), espaço entre o rotor(28) e estator(26), e depois voltando a linha de processo(34). Em outra realização o gás(08) da unidade de extração de gás(24) flui da bomba(32) sendo injetado diretamente no espaço anular(20) e depois passando pelo ejetor(10) para recircular o gás na linha de processo(34).

Description

"SISTEMA PARA CIRCULAÇÃO DE GÁS EM ESPAÇOS ANULARES DE
MÁQUINAS ROTATIVAS"
Campo da Invenção
[001] A presente invenção trata-se de um sistema para injetar gases em espaços anulares de máquinas rotativas, através de um ejetor, bomba e um motor. Esse sistema pode ser utilizado em equipamentos submarinos, bombeio submarino, motores submarinos, compressores submarinos, máquinas rotativas.
Histórico da Invenção
[002] A produção de fluidos do reservatório contém tipicamente uma mistura de hidrocarbonetos, gás e óleo, juntamente com água e areia. No período inicial da produção de um poço obtém-se a maior fração de produção do óleo, cujo é o componente mais rentável, enquanto que a fração produzida de água é mínima. Porém, a curva de produção de um poço, ao longo do tempo descreve uma inversão significativa com que as frações dos fluidos são produzidas. Com o decorrer da vida do poço há a necessidade de fazer uso métodos artificiais de elevação de forma que a fração recuperada de óleo se mantenha ainda rentável.
[003] Normalmente métodos artificiais de elevação são utilizados em reservatórios de óleo com propriedades complexas, que dificultam a garantia de escoamento do poço até unidade de produção. O uso de "gas liff, injeção de água, injeção de gás ou vapor e bombeio submarino são algumas técnicas tipicamente aplicadas. [004] O bombeio submarino abrange diferentes tecnologias de motores e bombas, de maneira a adequar as funções do equipamento aos requisitos dos sistemas e suas características como diferencial de pressão requerido {"head"), composição do fluido, fração de gás {"gas volume fraction" - GVF), viscosidade, variações no WC {"watercuf), presença de emulsões e quantidades representativas de areia. A hidráulica hélico-axial e centrífuga tem sido adotada pelo mercado para o bombeio submarino.
[005] Bombas submarinas têm sido utilizadas em lâmina d'água profundas, por exemplo, acima de 1000 m, podendo estar localizadas no interior do poço de produção de petróleo ou em leito submarino. Das aplicações já citadas, a adoção da bomba centrífuga pode necessitar de um poço perfurado exclusivamente para sua instalação, o qual recebe a produção de fluidos do reservatório, vindo do poço de produção, e pode também necessitar que gás seja separado de forma a alcançar teores de gás remanescentes aceitáveis para ingressar na bomba sem que possa acarretar qualquer dano.
[006] É conhecido da indústria que bombas centrífugas podem tolerar em torno de 20% de fração volumétrica de gás na corrente de produção a ser bombeada. A intervenção no equipamento, quando este é instalado no interior de um poço, é de altíssimo custo, se comparado com a intervenção do equipamento quando este é instalado em leito marinho, ocasionando inclusive a interrupção da produção. Já as bombas de hidráulica hélico-axial, apresentam maior tolerância às frações de gás a serem bombeadas juntamente com frações de líquido e, além disso, são instaladas em leito submarino.
[007] De forma sucinta, um sistema de bombeio ou compressão é constituído de um motor e uma bomba ou compressor propriamente dito. O rotor do motor é acoplado ao eixo da bomba, podendo ser o mesmo eixo em algumas aplicações. A bomba ou compressor é composta também por uma parte rotativa, acoplada ao eixo, chamados de impelidores, que são componentes responsáveis por transferir energia para o fluido, além disto, a bomba possui componentes estáticos, chamados de difusores, cuja função é condicionar o escoamento. Outros acessórios e dispositivos podem estar montados no conjunto de acordo com necessidades específicas da aplicação.
[008] Motores elétricos utilizados para acionar dispositivos, onde existe fluido de processo pressurizado, como por exemplo, bombas e compressores, devem ser projetados de maneira a impedir o ingresso do fluido de processo no motor. Uma solução é a separação do motor e da bomba em carcaças individuais fazendo com que qualquer vazamento seja coletado externamente ao sistema. Em um sistema submarino, de maneira geral, as carcaças se comunicam entre si, possuindo um selo mecânico como barreira entre elas. Porém, por se tratar de um selo dinâmico, ocorre um pequeno vazamento de fluido do lado de alta pressão para o lado de baixa pressão. Este selo então é pressurizado pelo lado do motor com um fluido de barreira, provocando um vazamento na direção da bomba.
[009] Na maior parte dos motores, o fluido de barreira deve possuir características elétricas controladas, sendo geralmente um óleo mineral dielétrico, livre de contaminantes e com a concentração de água controlada. Alguns sistemas podem utilizar fluidos com especificações mais brandas, como por exemplo, em motores enrolados a cabo, onde as características elétricas do fluido não são críticas.
[010] O fluido de barreira pode ser tanto um fluido com características elétricas bem definidas, como um óleo mineral dielétrico, quanto pode ser um fluido com especificações mais brandas, como no caso onde os enrolamentos do motor são feitos a cabo. Além da função principal de barreira, este fluido também apresenta a função secundária de refrigeração do motor. O sistema de fluido de barreira requer que seja instalado nas facilidades topside, um skid com painéis hidráulicos e um reservatório de fluido mineral ligado ao umbilical para abastecimento contínuo do fluido de barreira no equipamento submarino. A necessidade de sistema de fluido de barreira acarreta supervisão operacional e custo à operação, visto que o fluido de barreira é consumível e necessita de reposição periódica.
[011] A utilização de fluido de barreira tem como desvantagem: a necessidade de um sistema dedicado ao suprimento do fluido na unidade de superfície, tipicamente localizado no Turrei da plataforma, ocupa linhas do umbilical com a transferência do fluido para o motor, requer a supervisão e manutenção de operadores, consome energia da plataforma.
[012] Além disso, a utilização de fluido de barreira, que na maioria das vezes é um líquido, também apresenta perdas significativas devido ao arrasto gerado pelo movimento relativo entre a parte estática e a rotativa. Portanto, a presença de um fluido viscoso no anular do motor pode significar uma baixa eficiência para um motor de grandes diâmetros ou que opere a altas velocidades, podendo ainda, inviabilizar a operação da máquina.
[013] Uma solução para este problema é a utilização de um gás comprimido neste anular, porém, o circuito deste gás deve ser tal que a diferença de pressão provoque um vazamento constante de gás pelo selo em direção ao fluido de processo, o que requer uma pressão no anular maior do que a da interface entre fluidos. No caso de uma bomba, por exemplo, se a descarga for a parte mais próxima ao anular, a pressão precisa ser maior que a pressão de descarga, o que pode exigir um sistema de compressão dedicado para o gás do anular.
[014] Uma segunda solução é drenar o anular constantemente, removendo, principalmente, gás. Porém, nesta situação, a pressão do fluido de processo é maior que a pressão do anular, fazendo com que o fluido de processo vaze para o anular, com isso, este dreno também é responsável por remover este líquido e direcioná-lo para outro ponto do sistema.
Descrição Resumida da Invenção
[015] A presente invenção trata de um sistema para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas ("a/r gap") (20), esse sistema compreende na utilização de uma bomba (32), um motor (18) e um ejetor (10). A presente invenção apresenta duas realizações.
[016] A primeira realização apresenta um sistema (30) que permite uma redução da viscosidade do fluido no espaço anular ("a/r gap") (20) entre o rotor (28) e estator (26) do motor (18), no qual esse fluido de baixa viscosidade (12) é proveniente da descarga (58) do ejetor (10), onde esse fluido de baixa viscosidade (12) é o resultado da mistura de um gás (08) proveniente da unidade de extração de gás (24) da bomba (32) com um fluido de motivação (48) proveniente da descarga (14) da bomba (32).
[017] A segunda realização apresenta um sistema (40) que permite uma redução da viscosidade do fluido no espaço anular ("a/r gap") (20) entre o rotor (28) e estator (26) do motor (18), no qual um gás (08) proveniente de uma unidade de extração de gás (24) circula através do espaço anular ("a/r gap") (20) e posteriormente através de um ejetor (10) o fluido (12) escoa para a linha de processo à montante da bomba (32).
Breve Descrição das Figuras
[018] A presente invenção poderá ser bem compreendida a partir das figuras ilustrativas em anexo, as quais de uma forma esquemática e não limitativa de seu escopo representam:
- Figura 1 - Ejetor e seus componentes;
- Figura 2 - Esquemático da circulação de fluido com alto GVF da
descarga do ejetor pelo espaço anular {"air gap"); e
- Figura 3 - Esquemático da circulação pelo espaço anular {"airgap") de gás succionado pelo ejetor.
Descrição Detalhada da Invenção
[019] A presente invenção descreve sistemas para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas ("a/r gap") (20), esses sistemas compreendem na utilização de uma bomba (32), um motor (18) e um ejetor (10). A presente invenção, à título ilustrativo, descreverá duas realizações.
[020] A presente invenção utiliza um ejetor (10) que é um equipamento para succionar ou pressurizar fluidos, como pode ser visto na Figura 1 , o ejetor (10) sendo constituído por um bocal convergente (02) { "nozzle") que apresenta uma entrada de motivação (22) e um estreitamento (16) em sua saída, provido ainda de uma entrada de sucção (54) perpendicular, ditos bocal convergente (02) e entrada de sucção (54) sendo ambos interligados a uma garganta (04) onde ocorre a mistura do gás succionado (08) e o fluido de motivação (48) e a referida garganta (04) sendo continuada por um difusor (06), que é responsável pela pressurização da mistura do gás (08) e do fluido de motivação (48) e, portanto, condicionando o fluido de descarga (12) à pressão requerida. O fluido pressurizado (48), a determinadas Pm e Qm (pressão e vazão de motivação), é admitido na entrada de motivação (22) do ejetor (10) e ao passar pelo bocal convergente (02) a sua energia potencial é convertida em energia cinética, devido ao estreitamento (16) de área imposto pelo bocal (02), de forma que logo após o bocal (02) é gerado uma zona de baixa pressão (56). A baixa pressão gerada provoca um diferencial de pressão entre a entrada de sucção (54) e a garganta (04), admitindo fluido a certa Ps e Qs (pressão e vazão de sucção) pela entrada de sucção (54).
[021] As vazões de motivação e sucção são somadas na garganta (04) do ejetor (10), o que condiciona aumento de velocidade da mistura dos fluidos. À jusante da garganta (04), um difusor (06) é responsável por converter velocidade, novamente, em pressão, e assim a pressão na descarga (58) do ejetor (10) pode ser dimensionada de forma a intermediária a pressão de motivação e pressão de sucção.
[022] A invenção descrita a seguir abrange duas realizações utilizando-se um ejetor (10), de forma a prover gás separado recirculando pelo espaço anular (20) {"air gap").
[023] A primeira realização do sistema para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas (30), representado pelo esquemático na Figura 2, compreende um ejetor (10) que utiliza como fluido de motivação (48) o fluido da linha de descarga (36) da bomba (32), dito ejetor (10) sendo conectado à linha de descarga (36) através do tubo (44). A realização do sistema (30) compreende também uma bomba (32) que apresenta em sua constituição uma unidade de extração de gás (24) responsável por extrair do fluido da linha de processo (34), o gás (08) a ser utilizado pelo ejetor (10). A realização do sistema (30) apresenta também um motor (18) que é constituído por um estator (26) e um rotor (28), onde este rotor (28) está acoplado ao eixo da bomba (32), e onde o rotor (28) circundado pelo estator (26) forma um espaço anular (20) {"air gap"). [024] O gás (08), proveniente da unidade de extração de gás (24) da bomba (32), é succionado, pelo ejetor (10), via entrada de sucção (54), o ejetor (10) e a unidade de extração de gás (24) estão conectados através do tubo (46). A mistura do gás (08) e do fluido de motivação (48) ocorre na garganta (04) do ejetor (10) e depois é pressurizada pelo difusor (06) e injetada no espaço anular (20) entre o rotor (28) e estator (26) por um tubo (38).
[025] O fluido de descarga (12) do ejetor (10) contém altíssimo GVF {"gas volume fraction"), esta característica condiciona o gás, juntamente com algum fluído remanescente, a ser majoritariamente circulado pelo espaço anular ("a/r gap") (20) através de um tubo (38), e dessa forma, obtém-se fluido de baixíssima viscosidade no espaço anular ("a/r gap") (20), o que implica em perdas mínimas por arraste, o qual as superfícies rotativas e estáticas estariam submetidas.
[026] Após o fluido de descarga circular pelo espaço anular (20), o mesmo é injetado na linha de processo (34) através de um tubo (42) à montante da bomba (32). Esta configuração poderá ser utilizada em sistemas que requerem que um fluido seja circulado com pressão elevada pelo espaço anular ("a/r gap") (20), e da mesma forma que certa quantidade de liquido possa ser admitido e drenado do espaço anular {"air gap") (20).
[027] A segunda realização do sistema para injetar gás nos espaços anulares de máquinas rotativas (40), representado pelo esquemático na Figura 3, compreende um ejetor (10) que utiliza como fluido de motivação (48) o fluido da linha de descarga (36) da bomba (32), dito ejetor (10) sendo conectado à linha de descarga (36) através do tubo (44). A realização do sistema (40) compreende também uma bomba (32) que apresenta em sua constituição uma unidade de extração de gás (24) responsável por extrair do fluido da linha de processo (34), o gás (08). A realização do sistema (40) apresenta também um motor (18) que é constituído por um estator (26) e um rotor (28), onde este rotor (28) está conectado ao eixo da bomba (32), e onde o rotor (28) circundado pelo estator (26) forma um espaço anular (20) {"air gap").
[028] O referido gás (08), da unidade de extração de gás (24), é succionado pelo ejetor (10), via entrada de sucção (54), para circular no espaço anular (20) antes de ser pressurizado pelo ejetor (10). A unidade de extração de gás (24) está conectada ao espaço anular (20) do motor (18) através do tubo (50), e o espaço anular (20) do motor (18) está conectado à entrada de sucção (54) do ejetor (10) através do tubo (52). O ejetor (10) é responsável por misturar o gás (08) proveniente do espaço anular (20) com o fluido de motivação (48), a referida mistura ocorre na garganta (04) do ejetor (10) e depois é pressurizada pelo difusor (06) e injetada na linha de processo (34) através do tubo (38) que conecta a descarga (58) do ejetor (10) a referida linha de processo (34) à montante da bomba (32).
[029] Nessa realização (40) o gás (08) não circula com altíssimo GVF, porém quando o espaço anular (20) succiona o gás (08) da unidade de extração de gás (24), um fluido de baixa viscosidade circula no espaço anular. Portanto, esta configuração poderá ser utilizada em sistemas quando a pressão operacional no espaço anular ("a/r gap") (20) é aproximadamente igual à pressão de sucção da bomba (32).
[030] Os efeitos e vantagens relacionados às realizações são:
- o aumento da eficiência do motor (18);
- a diminuição das perdas devido ao arrasto;
- o fato de dispensar um sistema de fluido de barreira, tipicamente utilizado para garantir a integridade e funcionamento do sistema motor- hidráulica;
- diminuir o custo operacional do sistema de bombeamento/compressor submarino; - simplificar a interface entre o motor (18) e a unidade de superfície com a redução das linhas de fluido de barreira;
- diminuir o espaço requerido na plataforma para adotar sistemas de bombeamento submarino;
- utilizar um equipamento compacto, sem partes móveis, capaz de mobilizar fluido de baixa viscosidade à baixa pressão, e condicioná-lo a recirculação;
- utilizar um fluido de processo, separado, pressurizado por um equipamento ou dispositivo submarino de forma a promover a recirculação deste gás pelo espaço anular {"air gap") (20) entre o estator (26) e rotor (28); e
- utilizar um gás separador para circulação no espaço anular ("a/r gap") (20), a partir de um separador à montante do equipamento rotativo ou integrado ao equipamento rotativo.

Claims

Reivindicações
1 . SISTEMA PARA CIRCULAÇÃO DE GÁS EM ESPAÇOS ANULARES DE MÁQUINAS ROTATIVAS, caracterizado pelo fato de compreender uma bomba (32), provida de uma unidade de extração de gás (24) e acoplada ao rotor (28) do motor (18) por meio de seu eixo, dito rotor (28) circundado por um estator (26) formando um espaço anular (20) entre o dito rotor (28) e o dito estator (26), referido sistema (30) compreendendo ainda um ejetor (10) constituído de um bocal convergente (02), o qual é provido de uma entrada de motivação (22) e um estreitamento (16) em sua saída, dito bocal convergente (02) sendo conectado à linha de descarga (36) de uma bomba (32) através do tubo (44), dito ejetor (10) sendo ainda provido de uma entrada de sucção (54) perpendicular, dita entrada de sucção (54) sendo conectada à unidade de extração de gás (24) através do tubo (46), ditos bocal convergente (02) e entrada de sucção (54) sendo ambos interligados a uma garganta (04) onde ocorre a mistura do fluido de motivação (48) e o gás (08) proveniente da unidade de extração de gás (24), a referida garganta (04) sendo continuada por um difusor (06) onde a mistura do fluido de motivação (48) e o gás (08) é pressurizada; dito sistema (30) compreendendo ainda o fato de que:
- a unidade de extração de gás (24) da bomba (32) separa o gás do fluido de processo da linha de processo (34);
- o espaço anular (20) está conectado à descarga (58) do ejetor (10) através do tubo (38); e
- o espaço anular (20) está conectado à linha de processo (34) à montante da bomba (32) através do tubo (42).
2. SISTEMA, de acordo com as reivindicações 1 , caracterizado pelo fato do fluido da descarga (12) do ejetor (10) conter altíssima fração de gás - GVF e baixíssima viscosidade.
3. SISTEMA PARA CIRCULAÇÃO DE GÁS EM ESPAÇOS ANULARES DE MÁQUINAS ROTATIVAS, caracterizado pelo fato de compreender uma bomba (32), provida de uma unidade de extração de gás (24) e acoplada ao rotor (28) do motor (18) por meio de seu eixo, dito rotor (28) circundado por um estator (26) formando um espaço anular (20) entre rotor (28) e o estator (26), referido sistema (40) compreendendo ainda um ejetor (10) constituído de um bocal convergente (02), o qual é provido de uma entrada de motivação (22) e um estreitamento (16) em sua saída, dito bocal convergente (02) sendo conectado à linha de descarga (36) da bomba (32) através do tubo (44), dito ejetor(10) sendo ainda provido de uma entrada de sucção (54) perpendicular, dita entrada de sucção (54) sendo conectada ao espaço anular (20) através do tubo (52), ditos bocal convergente (02) e entrada de sucção (54) sendo ambos interligados a uma garganta (04) onde ocorre a mistura do fluido de motivação (48) e o gás (08) proveniente do espaço anular (20), a referida garganta (04) sendo continuada por um difusor (06) onde a mistura do fluido de motivação (48) e o gás (08) é pressurizada; dito sistema (40) compreendendo ainda o fato de que:
- a unidade de extração de gás (24) da bomba (32) está conectada ao espaço anular (20) através do tubo (50);
- a descarga (58) do ejetor (10) está conectada à linha de processo (34) à montante da bomba (32) através do tubo (38); e
- o ejetor (10) succiona o gás (08) do espaço anular (20) pela entrada de sucção (54).
4. SISTEMA, de acordo com as reivindicações 3, caracterizado pelo fato do gás (08) que circula pelo espaço anular (20) ser de baixa viscosidade.
5. SISTEMA, de acordo com as reivindicações 1 ou 3, caracterizado por ser utilizado em equipamentos submarinos, bombeio submarino, motores submarinos, compressores submarinos ou máquinas rotativas.
Figura 1
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