pigs gels e pipeline gels

Pigs Práticos para Dutos não PráticosNeil Johnson, da Aubin, UK, comenta a utilização de pigs para aplicações tradicionalmente impraticáveis de se utilizar pigs.

FIigura 1 - Aubin Pipeline Gel

Paper baseado no artigo publicado na World Pipelines Junho/2012

Pela própria natureza da tecnologia, o inconvencional se torna convencional com a passagem do tempo. No final do século 19, dutos de óleo eram uma inovação, introduzidos em resposta para o obsoleto transporte de petróleo em barris de madeira ou carroças movidas a cavalo. Uma vez que os dutos se tornaram comuns no início do século 20, o pré comissionamento e limpeza utilizando pigs se tornou a última inovação.

Desde aquele tempo, a produção, processo e distribuição de instalações de óleo e gás passaram a ser projetadas para incluir o pigging em uma base ocasional ou regular. A dificuldade aumenta quando uma operação de pigging é requerida em um duto que não foi projetado para ser pigável, ou foi modificado de alguma forma que impossibilita o pigging convencional. Nestes casos, tecnologias alternativas devem ser consideradas.

Quando se está por utilizar um pig mecânico, seja ele tipo mandril, polímero (e.g. poliuretano), esfera ou espuma, um número de características dos dutos é tipicamente requerido:

Lançadores e Recebedores de pigs completos, com portas, válvulas e conexões são essenciais – eles também devem sofrer manutenção apropriada para serem certificados para utilização.

Curvas – apesar de alguns pigs poderem negociar com curvas de 1.5D, 3D é normalmente considerado um valor mínimo e 5D é um padrão comum.

“T”’s com saídas de 50% do diâmetro do duto ou maiores usualmente possuem barras / grades – os pigs não podem ser bombeados através de barras de uma linha secundária para o duto principal. Os T’s não devem ser instalados muito próximos uns dos outros pois isto pode ocasionar ao fluido “bypassar” os copos e travar o pig.

As válvulas devem ser de diâmetro completo – todas as válvulas de bloqueio devem ser projetadas para permitir a passagem de pigs.

Variações de diâmetro devem ser relativamente modestas e alcançadas gradualmente;

Além disso, algum conhecimento prévio das condições do duto é mandatório. Seria muito imprudente tentar uma operação de pigging sem ter conhecimento de restrições em potencial que poderiam travar um pig, seja uma mossa, uma configuração do duto não conhecida ou um grande acúmulo de detritos, etc.

FIigura 2 - L-Gel pig no canister de lançamento

FIigura 3 - Canister de lançamento c/ pistão

Introdução

Requerimentos para o pigging tradicional

Pigs para dutos não pigáveis

A Aubin é uma das líderes em se tratando de tecnologias de Gel para utilização em pigging de dutos de óleo e gás. Sua gama de produtos de Gel Pig e Gel para dutos proporcionam a engenheiros de dutos tecnologias inovadoras para o comissionamento e manutenção de dutos que não seriam possíveis de serem pigáveis por meios convencionais. Os produtos Gel são desenvolvidos para serem tanto aceitáveis ambientalmente quanto seguros de se manusear. Os Pigs Gel e os Pipeline Gels da companhia já foram amplamente utilizados com sucesso tanto em aplicações de dutos onshore e offshore.

Os Pig Gels são similares, a certo modo, a pigs convencionais, mas são feitos de gels elásticos semi-sólidos que podem fornecer características úteis em aplicações onde pigs convencionais são impraticáveis, por exemplo, em curvas de raio curto, ausência de lançadores / recebedores convencionais, grandes mudanças no diâmetro do duto e dutos danificados. Os pigs podem ser introduzidos no duto utilizando um lançador convencional, mas, em dutos que não possuam essas facilidades, um recipiente para transporte / lançamento próprio da Aubin pode ser utilizado. Em situações particularmente desafiadoras, o pig Gel pode ser formado on-site, usando o próprio duto para atuar como um molde para se produzir um pig cilíndrico. Os pigs podem ser retirados do duto via um recebedor convencional ou ser extrudado por uma pequena abertura, tal como uma válvula de bloqueio submarina.

Os pigs da Aubin possuem outras características únicas, uma vez que eles são essencialmente feitos de uma complexa malha de polímeros entrelaçados em uma matriz líquida. Eles podem se expandir ou retrair através das restrições de um duto com um grau de liberdade extremamente superior ao de pigs convencionais; porém quando atrito excessivo é aplicado, como por exemplo, quando em uma válvula de bloqueio submarina, o pig pode ser quebrado e expelido, poupando o significativo custo de instalação de um recebedor submarino. Como mais uma característica única, os pigs Gel podem ser rapidamente reduzidos a uma consistência completamente líquida (similar à água) através da aplicação de um agente químico especialmente desenvolvido, uma característica valiosa quando comparada a um pig travado. Devido a isso, um pig pode ser removido efetivamente sem qualquer intervenção mecânica.

Os Gels para dutos da Aubin são uma família de fluidos bombeáveis, viscosos, que podem realizar uma larga gama de funções e podem ser fornecidos na forma final ou como concentrados para se efetuar a mistura no local. Eles podem ser baseados em uma variedade de fluidos, incluindo glicóis, álcool, hidrocarbonetos e água. Os gels são normalmente bombeados para o duto através de mangueiras e utilizados em conjunto com pigs Gel ou pigs tradicionais.

Os Gels para dutos possuem propriedades excelentes de suspensão de detritos e remoção destes do duto, juntamente com o by-pass de fluido reduzido e incremento de lubrificação para pigs, o que aumenta drasticamente a distância máxima que um pig pode percorrer. Essas características são também extremamente úteis em pigs inteligentes para inspeção (e.g. MFL / US). Os Gels para dutos podem ser reduzidos para fluidos de baixa viscosidade a partir da aplicação de agentes químicos ou diluição; característica essa muito útil para se remover detritos do gel para descarte pós-limpeza.



Um duto submarino de aproximadamente 10km teve de ser inundado para testes hidrostáticos e após drenado para ser comissionado para a produção de gás. Não havia lançadores ou recebedores de pigs que permitissem métodos de drenagem tradicionais.

Primeiramente foi proposto que fossem utilizados um L-Gel pig da Aubin, em conjunto com bateladas de Gels para dutos da Aubin (ambos à base de glicol), para serem propelidos com gás para expurgar a água. No entanto, descobriu-se que não havia nenhum flange apto para se acoplar um canister de lançamento para o pig L-Gel; o único acesso ao interior do riser era por portas de Ø1”.

Consequentemente, foi decidido por se formar um pig L-Gel dentro do próprio riser. Isto foi alcançado com sucesso através da redução da densidade do gel, para que esse se formasse no topo da coluna líquida, com uma mínima contaminação.

Os componentes L-Gel foram devidamente misturados, bombeados para dentro do riser e deixados para cura por 24 horas. O Gel pig foi então deslocado através do duto, propelido por nitrogênio, com os gels e o L-Gel pig sendo ejetados por uma válvula de bloqueio submarina. O objetivo de drenagem foi alcançado com sucesso, e o duto foi comissionado para utilização com gás.

Um duto de 4km havia sido anteriormente utilizado para transporte de óleo bruto e água por um grande período, e estava sendo convertido em um duto de injeção de gás. O duto estava cheio de água e o principal objetivo da operação era remover a maior quantidade de água possível e deixá-lo em uma condição aceitável para receber gás. “O pigging convencional com pigs mecânicos não era inicialmente possível uma vez que o diâmetro inicial do riser era de Ø4”, e depois aumentava para Ø6”. Este aumento no ID, somado aos pequenos diâmetros, fariam com que o desenvolvimento de um pig mecânico fosse dispendioso em termos financeiros e de tempo, além de acarretar grandes riscos.

Para vencer estes problemas, um trem de três pigs L-Gel, separado por bateladas de glicol mono-etílico foi propelido pelo duto com gás. Os pigs e o glicol não foram removidos ao fim do duto, mas foram transportados para o separador com o gás desviado para o flare. O duto foi então purgado com nitrogênio, despressurizado e o canister para lançamento do pig L-Gel foi removido. Amostras retiradas durante a operação indicaram que a água foi satisfatoriamente removida e o duto foi convertido para o serviço de injeção de gás.

FIigura 4 - Descarte de pig L-Gel no mar Estudo de caso 1. – Drenagem de um duto sem lançadores / recebedores

Estudo de caso 2. Drenagem, Duto multi-diâmetro

Estudo de Caso 3. Aferição e Conferência

Em um riser / duto não convencional, pigs comuns não poderiam ser uma solução prática sem oferecer um risco excessivo de bloquear o duto. Um FPSO possuía um duto de escoamento de Ø20”, que incluía mangueiras de carregamento submarinas flexíveis conectadas à seção fixa do duto. Antes de se comissionar o sistema, foi suspeitado que um disco de metal do mesmo diâmetro do duto havia caído na linha e se travou.

Havia então uma necessidade urgente de se verificar se o disco estava ou não no duto, o que poderia acarretar em perda de produção. Por se configurar o sistema em um loop de ~3.5km utilizando linhas de escoamento de bordo e estibordo, um pig de prova poderia ser propelido através do duto. Mesmo se um pig espuma convencional ou pigs bidirecionais fossem utilizados, haveria um alto risco deste pig travar no disco de metal. Além disso, não havia nenhum lançador / recebedor no FPSO. O cliente havia previamente navegado pelo website da Aubin e identificado as tecnologias Gel da companhia como uma solução em potencial. Durante discussões, ficou claro que o L-Gel Pig tinha uma chance muito menor de ficar travado na linha comparativamente com pigs tradicionais. Se o pig fosse recuperado sem danos sem remover o disco, ficaria provado que o disco não estava no duto. Se o pig fosse recuperado


em pedaços, isto indicaria que o disco estava mesmo travado em algum ponto do duto.

Havia diversas adversidades que tiveram de ser vencidas para tornar o L-Gel uma solução viável. Primeiramente, havia tempo insuficiente para se projetar, fabricar e entregar um canister de lançamento apropriado. Segundo, qualquer pig teria de passar por um “T” de Ø20” sem sofrer danos, uma vez que tais danos poderiam ser confundidos por danos causados pelo disco metálico. Terceiro, o pig deveria ser recuperado intacto para ser examinado mas o FPSO não possuía recebedores pré-instalados.

Estes problemas foram solucionados pela utilização de um spool do próprio duto como molde e lançador. O pig L-Gel foi formado a bordo do FPSO, com a mistura sendo despejada dentro de um spool curto, que havia sido retirado, tamponado em uma extremidade e colocado na vertical. O material foi deixado para cura, e o spool foi reinstalado no duto já com o pig entro. Um spool maior, com uma grelha metálica acoplada foi colocado no final do circuito para atrapar o pig, mas permitir que a água escapasse.

A operação foi executada de acordo com o programa, e o pig L-Gel foi recuperado sem sinal de danos e sem remover o disco metálico. Foi concluído que o disco perdido não havia caído dentro do duto, e a operação de comissionamento do FPSO pôde continuar.

FIigura 5 - Spool de Lançamento c/ pig L-Gel dentro

FIigura 7 - Spool adaptado para recebimento do pig L-Gel

FIigura 6 - L-Gel pig recebido de forma intacta

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Devido às inerentes limitações de pigs convencionais, o Gel Pigs e Gel para dutos da Aubin são frequentemente utilizados em aplicações desafiadoras. Isto inclui tratamentos químicos, remoção de parafina e hidratos, proteção de spools submarinos contra o ingresso de cloreto e detritos em terminações de dutos temporariamente abertas.

A experiência comprova que os produtos da Aubin oferecem vantagens significativas em aplicações tanto convencionais quanto inovadoras. Naturalmente, como seu predecessor – os pigs convencionais – esta tecnologia inovadora está indiscutivelmente se tornando mais convencional.

A Nortech como representante da Aubin no Brasil esta apta a fornecer os Pigs Gels e Pipeline Gels, além do serviço de engenharia para a implementação da solução. Consulte-nos para maiores detalhes.

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