BRPI0714138A2 - piping column device for conveying fluid from a vessel wellhead - Google Patents
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Abstract
DISPOSITIVO DE COLUNA DE TUBULAÇAO PARA TRANSPORTAR UM FLUIDO A PARTIR DE UMA CABEÇA DE POÇO PARA UMA EMBARCAÇAO. Um método e dispositivo de coluna de tubulação (1) para transportar um fluido a partir de uma cabeça de poço (2) até uma embarcação (8), o fluido na coluna de tubulação (1) precisando, por razões técnicas do poço, receber um impulso de fluxo, e a coluna de tubulação (1) sendo provida com pelo menos um ponto de Injeção para um fluido de acionamento, o ponto de injeção podendo ser constituído de um ejetor (20)PIPE COLUMN DEVICE FOR TRANSPORTING A FLUID FROM A WELL HEAD TO A VESSEL. A pipe column method and device (1) for transporting a fluid from a wellhead (2) to a vessel (8), the fluid in the pipe column (1) needing, for technical reasons from the well, to receive a flow impulse, and the pipe column (1) being provided with at least one Injection point for a driving fluid, the injection point being able to consist of an ejector (20)
Description
"DISPOSITIVO DE COLUNA DE TUBULAÇÃO PARA TRANSPORTAR UM FLUIDO A PARTIR DE UMA CABEÇA DE POÇO PARA UMA EMBARCAÇÃO""PIPE COLUMN DEVICE TO CARRY A FLUID FROM A WELL HEAD TO A BOAT"
Esta invenção se refere a uma coluna de tubulação. Mais especificamente, ela se refere a uma coluna de tubulação para transportar um fluido a partir de uma cabeça de poço para uma embarcação, na qual, por razões técnicas do poço, o fluido localizado na coluna de tubulação precisa receber um impulso de fluxo, e na qual a coluna de tubulação é provida ao longo de sua extensão com pelo menos um ponto de injeção para um fluido de acionamento. 0 ponto de injeção pode ser formado por um ejetor operado por fluido. A invenção também inclui um método para usar o dispositivo.This invention relates to a pipe column. More specifically, it refers to a pipe column for transporting fluid from a wellhead to a vessel, in which, for technical reasons of the well, the fluid located in the pipe column must receive a flow impulse, and wherein the tubing column is provided along its length with at least one injection point for a drive fluid. The injection point may be formed by a fluid operated ejector. The invention also includes a method for using the device.
Na perfuração e recuperação de petróleo é necessário, por razões técnicas de perfuração e do poço, utilizar um fluido de poço que seja adaptado para as condições no poço com relação à densidade e viscosidade, entre outras coisas. É comum, por exemplo, utilizar fluido de perfuração tendo uma densidade de aproximadamente 1,6 kg/l.In oil drilling and recovery it is necessary, for drilling and well technical reasons, to use a well fluid that is adapted to well conditions with respect to density and viscosity, among other things. It is common, for example, to use drilling fluid having a density of approximately 1.6 kg / l.
Durante a primeira fase da perfuração anteriormente era comum utilizar "fluido de perfuração descartável" e depositar os restos de efluente no leito marinho, o que é desfavorável para o meio ambiente e também significa custos aumentados.During the first phase of drilling previously it was common to use "disposable drilling fluid" and deposit waste effluent in the seabed, which is unfavorable for the environment and also means increased costs.
A Patente US 6.745.951 lida com trabalho desse tipo e descreve uma solução operada por bomba que pode recuperar e recircular o fluido de perfuração.US 6,745,951 deals with such work and describes a pump-operated solution that can recover and recirculate the drilling fluid.
Na perfuração em grandes profundidades, em alto mar, a cabeça a partir da embarcação de perfuração descendo até a formação de poço, pode se tornar tão grande que o fluido de perfuração penetra na formação. Tal fluxo de fluido de perfuração para dentro da formação é desvantajoso tanto devido à perda do fluido de perfuração, relativamente dispendioso, como também porque um influxo desse tipo pode reduzir a produtividade futura de um poço.In deep sea drilling, the head from the drilling vessel down to the well formation can become so large that drilling fluid penetrates the formation. Such flow of drilling fluid into the formation is disadvantageous both because of the loss of relatively expensive drilling fluid and because such an influx can reduce the future productivity of a well.
Um método que obteve algum fundamento nos poços em alto mar envolve o fluido de perfuração sendo bombeado, quando ele estiver retornando do furo de poço, para fora da cabeça de poço no leito marinho, então fluindo de volta para a embarcação por intermédio de um tubo separado.One method that has found some foundation in offshore wells involves drilling fluid being pumped when it is returning from the wellbore, out of the wellhead in the seabed, then flowing back to the vessel through a pipe. separate.
Desse modo, a pressão estática no furo de poço pode ser controlada, por exemplo, mediante controle da carga liquida no tubo ascendente, se o mesmo estiver instalado, entre a cabeça de poço e a embarcação.In this way the static pressure in the wellbore can be controlled, for example by controlling the net load on the riser, if installed, between the wellhead and the vessel.
A Patente NO 319213 (W02005052307) descreve um método dirigido ao controle da pressão de liquido no poço mediante enchimento da porção superior do tubo ascendente com um fluido tendo uma densidade relativa diferente da densidade do fluido de perfuração.Patent No. 319213 (WO2005052307) describes a method directed to controlling the liquid pressure in the well by filling the upper portion of the riser with a fluid having a relative density different from the drilling fluid density.
Em profundidades marinhas relativamente grandes, na qual o tubo de retorno necessariamente é longo, a pressão necessária da bomba no leito marinho é relativamente elevada devido à densidade e viscosidade do fluido de perfuração. Comprovou-se ser difícil obter a taxa de fluxo necessária sem se ter que utilizar tubulação de um diâmetro relativamente grande, o que acarreta maior peso de tubo e, assim, custos de investimento consideravelmente superiores.At relatively large sea depths, where the return pipe is necessarily long, the required pump pressure in the seabed is relatively high due to the density and viscosity of the drilling fluid. It has been found to be difficult to obtain the required flow rate without having to use relatively large diameter tubing, which results in higher pipe weight and thus considerably higher investment costs.
A invenção tem como seu objetivo aliviar ou reduzir pelo menos uma das desvantagens da técnica anterior.The invention aims to alleviate or reduce at least one of the disadvantages of the prior art.
0 objetivo é alcançado através de recursos especificados na descrição abaixo e nas reivindicações a seguir.The objective is achieved through resources specified in the description below and in the following claims.
Uma coluna de tubulação, de acordo com a invenção, para transportar um fluido a partir de uma cabeça de poço para uma embarcação, na qual o fluido localizado na coluna de tubulação precisa, por razões técnicas do poço, receber um impulso de fluxo, é caracterizada pela coluna de tubulação sendo provida ao longo de sua extensão com pelo menos um ponto de injeção para um fluido de acionamento.A pipe column according to the invention for transporting a fluid from a wellhead to a vessel in which the fluid located in the pipe column needs, for technical reasons of the well, to receive a flow impulse is characterized by the pipe column being provided along its length with at least one injection point for a drive fluid.
0 ponto de injeção é constituído mais vantajosamente de um ejetor operado a fluido.The injection point is more advantageously comprised of a fluid operated ejector.
Um ou mais desses pontos de injeção pode ser disposto em intervalos adequados ao longo da coluna de tubulação a partir do leito marinho e para cima até a embarcação. A coluna de tubulação forma um percurso de fluxo separado em relação a um possível tubo ascendente.One or more of these injection points may be arranged at appropriate intervals along the pipeline from the seabed and up to the vessel. The pipe column forms a separate flow path relative to a possible riser pipe.
Quando o ponto de injeção é constituído por um ejetor, um possível ejetor localizado acima aliviará o ejetor localizado abaixo, de modo que esse ejetor começa uma alimentação de fluxo do ejetor localizado acima com fluido.When the ejector point consists of an ejector, a possible ejector located above will relieve the ejector located below, so that this ejector begins a fluid feed from the above ejector.
Alternativamente, uma bomba pode ser arranjada, bombeando o fluido através da coluna de tubulação, um ou mais ejetores na porção superior da coluna de tubulação formando aparelhos auxiliares para que seja obtida uma taxa de fluxo suficiente através da coluna de tubulação.Alternatively, a pump may be arranged by pumping fluid through the pipe column, one or more ejectors into the upper portion of the pipe column forming auxiliary apparatus so that a sufficient flow rate through the pipe column is obtained.
Tipicamente, o fluido de acionamento tem uma densidade inferior a do fluido localizado na coluna de tubulação. Desse modo, na injeção de um segundo fluido a pressão de líquido total dentro da coluna de fluido no leito marinho será reduzida.Typically, the drive fluid has a lower density than the fluid located in the piping column. Thus, upon injection of a second fluid the total liquid pressure within the fluid column in the seabed will be reduced.
Se o segundo fluido compreende um gás, o gás pode se expandir à medida que ele sobe na coluna de tubulação, desse modo reduzindo ainda mais a pressão total de líquido dentro da coluna de tubulação no leito marinho.If the second fluid comprises a gas, the gas may expand as it rises into the pipeline, thereby further reducing the total liquid pressure within the pipeline in the seabed.
A coluna de tubulação pode ser ancorada no leito marinho, e ser provida com corpos de flutuação em sua porção superior, ou pode ser suspensa a partir da embarcação a qual então carrega o peso da coluna de tubulação.The pipe column may be anchored to the seabed and provided with floating bodies at its upper portion, or it may be suspended from the vessel which then carries the weight of the pipe column.
0 dispositivo e método de acordo com a invenção podem prover uma taxa de fluxo satisfatória na coluna de tubulação, mesmo com o uso de uma coluna de tubulação de um diâmetro relativamente pequeno.The device and method according to the invention can provide a satisfactory flow rate in the pipeline even with the use of a relatively small diameter pipeline.
No que se segue, é descrito um exemplo de uma modalidade e método preferidos que são visualizados nos desenhos anexos, nos quais:In the following, an example of a preferred embodiment and method is shown in the accompanying drawings, in which:
A Figura 1 mostra esquematicamente uma embarcação que é provida com uma coluna de tubulação de acordo com a invenção; eFigure 1 schematically shows a vessel which is provided with a pipe column according to the invention; and
A Figura 2 mostra a invenção em uma modalidade alternativa.Figure 2 shows the invention in an alternative embodiment.
Nos desenhos, o número de referência 1 indica uma coluna de tubulação que é conectada em sua porção de extremidade inferior a uma cabeça de poço 2 no leito marinho 4, e a qual é conectada em sua porção de extremidade superior a um separador β. O separador β está localizado em uma embarcação 8.In the drawings, reference numeral 1 indicates a pipe column which is connected at its lower end portion to a wellhead 2 in the seabed 4, and which is connected at its upper end portion to a separator β. The separator β is located on a vessel 8.
A embarcação 8 tipicamente está realizando trabalho em um poço 10 no fundo do mar e é conectada ao poço 10 por intermédio de uma conexão de tubo 12 se estendendo através da cabeça de poço 2. Dependendo das operações envolvidas, a conexão de tubo 12 pode compreender, de uma maneira conhecida por si, um ou mais de tubo de perfuração, tubo ascendente marinho, tubo ascendente de trabalho ou outras ferramentas de intervenção de poço.Vessel 8 is typically performing work in a well 10 at the bottom of the sea and is connected to well 10 via a pipe connection 12 extending through wellhead 2. Depending on the operations involved, pipe connection 12 may comprise , in a manner known per se, one or more of drill pipe, marine riser, working riser or other well intervention tools.
A coluna de tubulação 1 é fixada no leito marinho 4 por intermédio de uma âncora 14. Em sua porção superior, próximo à superfície do mar 16, é disposto um corpo de flutuação 18 que é arranjado para assumir o peso da coluna de tubulação 1.The pipe column 1 is fixed to the seabed 4 by means of an anchor 14. At its upper portion, close to the sea surface 16, a buoyancy body 18 is arranged to assume the weight of the pipe column 1.
A coluna de tubulação 1 é provida com ejetores operados a fluido 20 adequadamente espaçados, os quais são abastecidos com fluido de acionamento a partir da embarcação 8 por intermédio de pelo menos um tubo de fluido de acionamento 22.Piping column 1 is provided with suitably spaced fluid operated ejectors 20 which are supplied with drive fluid from vessel 8 via at least one drive fluid tube 22.
Quando um fluido deve fluir através da coluna de tubulação 1 a partir da cabeça de poço 2, é aberto o suprimento de fluido de pressão por intermédio do tubo de fl uido de acionamento 22 a partir da embarcação 8 para os ejetores 20. 0 fluxo começa por intermédio de cada ejetor fornecendo a pressão necessária ao fluido até que o fluido flua para o próximo ejetor ao longo da coluna de tubulação 1.When a fluid is to flow through the pipeline 1 from the wellhead 2, the supply of pressure fluid through the drive fluid pipe 22 from the vessel 8 to the ejectors 20 is opened. The flow begins through each ejector providing the necessary fluid pressure until fluid flows to the next ejector along the piping column 1.
Na embarcação 8, o fluido entra no separador 6, no qual possíveis gases de acionamento são separados do restante do fluido antes do fluido restante fluir pra tratamento, por exemplo, em máquinas de peneiração, não mostradas.In vessel 8, fluid enters separator 6, where possible drive gases are separated from the remainder of the fluid before the remaining fluid flows for treatment, for example in screening machines, not shown.
A pressão de retorno na cabeça de poço 2 pode ser controlada mediante ajuste da pressão de fluido de acionamento para dentro dos ejetores 20.The back pressure in wellhead 2 can be controlled by adjusting the drive fluid pressure into the nozzles 20.
Em uma modalidade alternativa, vide Figura 2, uma bomba de operação mecânica 24 é disposta na porção inferior da coluna de tubulação 1. Os ejetores 20, os quais são dispostos na porção superior do tubo 1, são usados aqui para aumentar a taxa de fluxo através da coluna de tubulação 1 além daquela efetuada pela própria bomba 24.In an alternative embodiment, see Figure 2, a mechanical operating pump 24 is disposed in the lower portion of the pipe column 1. The ejectors 20, which are disposed in the upper portion of the pipe 1, are used herein to increase the flow rate. through the pipe column 1 other than that made by the pump itself 24.
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