DK178832B1 - Undersøisk behandlingssystem - Google Patents

Abstract

Undersøisk behandlingssystem til produktion af olie og/eller gas fra én eller flere produktionsbrønde (1), navnlig brønde som producerer tung olie på dybt vand og med høj viskositet. Systemet omfatter, ud over produktionsbrønden(e) (i.), én eller flere injektionsbrønde (2) til injektion af produceret vand, en separator (3), en produktionspumpe (4), en vandindjektions- og cirkulationspumpe (5) og et opvarmningsarrangement (6). En vandcirkulations- og injektionsrørledningssløjfe (7) er tilvejebragt til indbyrdes at forbinde separatoren (3), injektions- og cirkulationspumpen (5), opvarmningsindretningen (6), strømningsstyringsindretningen (11) og brøndene (1, 2), hvorved cirkulation af opvarmet vand til brøndene (1, 2) via separatoren (3) og opvarmningsindretningen (6) muliggøres.

Description

Opfindelsen angår et undersøisk behandlingssystem i forbindelse med produktion af olie og/eller gas fra én eller flere brønde, navnlig brønde som producerer tung olie på dybt vand og med høj viskositet.

Undersøiske olie- og gasfeltsudviklinger på dybere vand og tættere på arktiske områder står over for forskellige tekniske udfordringer som et resultat af de mere fjendtlige miljømæssige betingelser. At overvinde disse udfordringer kræver en kombination af grundig og innovativ konstruktion af produktionssystemer og ekstensivt og stramt styret fler-fasestrømningssikring, såvel som driftsmæssige strategier og procedurer. Konstruktion af undersøiske produktionssystemer starter normalt med fluidkarakterisering fulgt af etablering af en feltarkitektur og udvikling af økonomiske produktionsgangkonfigurationer, som er i overensstemmelse med sikkerhed og minimumskrav til indgreb. At forstå og konstruere for de forskellige strømningssikringsbetingelser og krav af dybvandssystemet kan føre til minimale indgreb og mindst mulige produktionstab. Ydelsesmålet for operationer ved stabil tilstand skal være som et minimum ved ankomsten til platformen at opnå temperaturer, som er over hydratdannelsestemperaturerne og/eller voksopståelses-temperaturen (WAT). Ydelsesmålet for overgangsoperationer, dvs. nedlukningsoperationer, er at opnå tilstrækkelig nedkølingstid før rørledningens indhold køler til hydratdannelsestemperaturen efter nedlukning. Ud over nedlukning kommer trykaflastning og voksfjernelse i spil som andre større overgangsudfordringer på dybere vand.

Undersøiske rørledningsbundter er almindeligt kendte og repræsenterer forbedrede rørledningssystemer til transport af olie og gas og fjernbetjening af undersøiske olie- og gasbrønde. Sådanne bundter kan omfatte en bærerørledning (yderkappe eller -skal), inden i hvilken der kan være tilvejebragt én eller flere strømningsledninger for olie eller gas, rørledning(er) eller anden indretning til opvarmning såvel som hydrauliske og/eller elektriske styreledninger til fjernbetjening af brøndene. Denne bundtløsning kan tilvejebringe højeffektiv termisk isolering og/eller aktive varmeelementer for at minimere termiske tab.

Bundtløsninger er almindeligt anvendt, blandt andet i situationer, hvor operationen finder sted på dybt vand, hvor havbundsområder er overfyldte, hvor førerløse operationer er påkrævede eller hvor forankringsmønsteret indskrænker den tilgængelige havbund. Imidlertid løser bundtløsninger som sådan ikke de udfordringer, der er forbundet med brøndoperationer på dybt vand med lave temperaturer og produktion af tung olie med høj viskositet, men kan inkluderes i løsningerne konstrueret til sådanne situationer. US 2004/0149445 beskriver et system til at assistere strømningen af produktionsfluid fra en kulbrintebrønd omfattende at tilføre vand til produktionsfluiden fra et brøndhoved og at lede blandingen til et undersøisk system, hvor vandet separeres fra blandingen, og at genanvende vandet til brug med yderligere produktionsfluid.

Med den foreliggende opfindelse er tilvejebragt et undersøisk behandlingssystem i forbindelse med produktionen af olie og/eller gas fra én eller flere brønde, navnlig brønde, som producerer tung olie på dybt vand og med høj viskositet. Systemet er konstrueret til at opretholde foretrukken produktionstemperatur, og er navnlig konstrueret til at opnå de påkrævede temperaturforhold under opstart og nedlukning.

Opfindelsen er kendetegnet ved trækkene som defineret i det medfølgende, uafhængige krav 1.

De afhængige, underordnede krav 2 til 13 definerer fordelagtige træk ved opfindelsen.

Den foreliggende opfindelse vil blive beskrevet videre i det følgende ved brug af eksempler og med henvisning til figurerne, hvor: fig. 1 viser en principskitse eller -plan over et behandlingssystem ifølge opfindelsen, og fig. 2 viser en principskitse eller -plan over et alternativt behandlingssystem ifølge opfindelsen.

Fig. 1 viser, som nævnt ovenfor, en principskitse eller -plan over behandlingssystemet ifølge opfindelsen. Systemet kan omfatte én eller flere produktionsbrønde 1 til produktion af olie og/eller gas, én eller flere injektionsbrønde 2 til injektion af produceret vand, en strømningsstyringsindretning 11, en separator 3, en produktionspumpe 4, en vandinjektions- og -cirkulationspumpe 5 og en opvarmningsindretning 6. Opvarmningsindretningen kan fortrinsvis være i form af et elektrisk op varmningssystem, men afhængigt af miljøsituationen, f.eks. den omgivende temperatur, kan tilstrækkelig varme tilvejebringes gennem arbejdet (varmeenergien), som genereres af cirkulationspumpen 5.

Hovedtrækket ved opfindelsen er tilvejebringelsen af en vand-cirkulations- og -injektionsrørledningssløjfe 7, der indbyrdes forbinder separatoren 3, injektions- og -cirkulationspumpen 5, opvarmningsindretningen 6, strømningsstyringsindretningen 11 og brøndene 1 og 2. Vand tilføres indledningsvis til systemet gennem en vandtilførselsledning 8, og opvarmes af cirkulationspumpen og om nødvendigt af opvarmningsindretningen 6. Det opvarmede vand cirkuleres af cirkulationspumpen 5 til injektionsbrønden 2, videre til strømningsstyringsindretningen 11 og produktionsbrønden 1 og derefter til separatoren 3, før det endelig returneres fra separatoren til cirkulationspumpen 5. Ved opstart af produktionsbrøndene forhindrer det opvarmede vand i rørledningssløjfesystemet voks og/eller hydrater i at aflejres i rørledningssystemet. Før produktionen startes, opvarmer det varme vand gradvist brønden til den påkrævede opstartstemperatur for at undgå at enhver voks eller hydrater, som forefindes i den producerede olie, vil aflejres i brønden eller produktionsrørledningssystemet. Videre vil produceret brøndfluid under opstart blande sig med vandet i sløjfen, og vil efter et stykke tid, efterhånden som produktionen øges, nå betingelserne for stabil tilstand. Således strømmer produceret fluid i form af olie/vand og eventuelt gas gennem produktions- og cirkulationsrørledningen 9 til separatoren 3, hvor hoveddelen af kulbrinterne (olie og eventuelt gas) separeres fra vandet. Den producerede olie og eventuelt gas, der er tilstede i fluidstrømningen, overføres ved hjælp af produktionspumpen 4 fra separatoren 3 til den ønskede destination 15 (en platform, produktionsskib, ilandføringsrørledning, kystterminal etc.) via en produktionsrørledning 12. Alternativt, som vist i fig. 2, kan olien og gassen transporteres individuelt fra separatoren i separate olie- og gasrørledninger 12, henholdsvis 13.

Det producerede vand cirkuleres på den anden side fra separatoren 3 af cirkulationspumpen 5 til injektionsbrønden 2 og/eller til strømningsstyringsindretningen 11. Baseret på mængden af produceret vand fra brøndene, kan videre yderligere injektionsvand tilføres til cirkulationssystemet gennem vandtilførselsledningen 8 for at opretholde tilstrækkeligt med vand til injektion og for at opretholde de ønskede vand-spærretilstande for at opnå den bedst mulige separationssituation i separatoren 3. En flerfasedetekteringsindretning 14 er tilvejebragt før separatoren 3 for at måle mængden af vand, der er tilstede i fluidstrømningen foran separatoren, hvor vand tilføres til systemet gennem tilførselsledningen 8, strømningsstyringsindretningen 11 eller produkti-ons/injektionsborehovedreduktionsventiler, som justeres tilsvarende baseret på disse og andre målinger.

Ved nedlukning, når produktionen afolie og gas stoppes, opretholdes cirkulation af vand for at holde temperaturen på det ønskede niveau for at undgå voks- eller hydrataflejringer. Hvis produktionen stoppes i et længere stykke tid, kan det være passende at stoppe cirkulationen af vand i systemet. I et sådant tilfælde skal al olien i cirkulationssystemet imidlertid evakueres og erstattes med vand og/eller af en blanding af vand og traditionelle inhibitorer. Vand eller en vand/inhibitor-blanding skal injiceres ind i produktionsbrønden for at undgå aflejringer af voks og opbygning af hydrater i de øvre dele af produktionsbrønden, som køles ned af de kolde omgivelser.

Som indikeret ovenfor kan enhver separator bruges til at separerer vandet fra kulbrinterne i systemet. Imidlertid kan en rørledningsseparator i nogen situationer repræsentere det foretrukne valg på grund af separationsydeevne og strukturel konstruktion. Således kan systemet som beskrevet ovenfor og omfattende separatoren 3, opvarmningsindretningen 6, pumpene 4, 5 og cirkulations- og produktionsrørledningssystemet 7, 8, 9, ved at bruge en rørledningsseparator nemt passe inden i et rørledningsbundtarrangement, som kunne gøre systemet ifølge opfindelsen ganske kompakt og anvendeligt til dybvandsinstallationer.

Den vertikale søjle 10 på højre hånds side af fig. 1 og 2 indikerer et bundrørsbundt, som er forbundet til en produktionsplatform eller skib etc. 15, og kan omfatte alle fordrede bundrør og tilførselsledninger såsom produktionsledningerne 10, 13, vandtilførselsledningen, gasløfte-ledninger og elektriske kabler etc.

Den foreliggende opfindelse som defineret i kravene er ikke begrænset til de ovennævnte eksempler og de vedhæftede figurer. Således fordrer systemet ikke brugen af injektionsbrønd(e) til at håndtere produceret vand. I stedet vil det producerede vand kunne håndteres af en bortskaffelsesløsning, foreksempel en bortskaffelsesbrønd.

Injektions- og produktionsbrøndene kan være placeret som individuelle brønde, brønde i skabelon (template wells) eller rørbundtinte-grerede brønde (bundle integral wells).

Videre kan separatoren og pumpestationen udgøre en separat modulær installation, eller er integreret i rørledningssløjfen.

Endvidere kan vandforsyningen til systemet være tilført ved hjælp afen separat, vandproducerende brønd.

Claims (13)

1. Undersøisk behandlingssystem til produktion af olie og/eller gas fra én eller flere produktionsbrønde (1), hvor systemet, ud over pro-duktionsbrønden(e) (1), omfatter én eller flere injektions- eller bortskaffelsesbrønde (2) til injektion af produceret vand eller produceret vandaf-lejring(er), en separator (3) med et indløb og udløb for vand, olie og/eller gas, en vandindjektions- og -cirkulationspumpe (5) og en strømningsstyringsindretning 11, og kendetegnet ved, at en vandcirkulations- og -injektionsrørledningssløjfe (7, 9) er tilvejebragt til indbyrdes at forbinde separatoren (3), injektions- og cirkulationspumpen (5) og strømningsstyringsindretningen (11), hvor systemet er konfigureret således, at temperaturen af mediet i sløjfen før opstart og under produktion af enhver af brøndene kan styres ved at tilføre varmeenergi, således at den resulterende viskositet af strømningen, som løber ind i separatoren, styres efter opstart af brønde, og at vand kan tilføres til den producerede fluid fra produktionsbrøndene (1), hvorved vandproduktionsforholdene i fluidstrømningen, der løber ind i separatoren, styres.

2. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørledningssløjfen er tilvejebragt i en bundtindretning.

3. System ifølge krav 1, kendetegnet ved, at rørledningssløjfen udgøres af individuelle, fleksible eller rigide strømningsledninger.

4. System ifølge ethvert af kravene ltil 3, kendetegnet ved, at injektions- og produktionsbrøndene (1, 2) er indrettet som individuelle brønde, brønde i skabelon (template wells) eller rørbundtinte-grerede brønde (bundle integral wells).

5. System ifølge ethvert af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at separatoren (3) og pumpen (5) udgør en separat, modulær installation eller er integreret i rørledningssløjfen.

6. System ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at produktionspumpen (4) er tilvejebragt ved udløbsenden af separatoren for at overføre den producerede olie og gas til den ønskede destination gennem en produktionsrørledning (10).

7. System ifølge ethvert af de foregående krav, kendeteg- net ved, at der er tilvejebragt en separat gasproduktionsledning (13) til evakuering af den producerede gas.

8. System ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt en vandforsyning til systemet ved hjælp afen separat, vandproducerende brønd.

9. System ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at strømningsstyringsindretningen (11) kan udgøre mere end én indretning og/eller separate, genvindelige moduler.

10. System ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at rørledningssløjfen (7, 9) indbyrdes forbinder separatoren (3), injektions- og cirkulationspumpen (5), strømningsstyringsindretningen (11), de én eller flere produktionsbrønde (1) og de én eller flere injektions- eller bortskaffelsesbrønde (2).

11. System ifølge ethvert af de foregående krav 1-9, kendetegnet ved, desuden at omfatte en opvarmningsindretning (6), hvor rørledningssløjfen (7, 9) indbyrdes forbinder separatoren (3), injektions-og cirkulationspumpen (5), opvarmningsindretningen (6) og strømningsstyringsindretningen (11).

12. System ifølge ethvert af de foregående krav 1-9, kendetegnet ved, desuden at omfatte en opvarmningsindretning (6), hvor rørledningssløjfen (7, 9) indbyrdes forbinder separatoren (3), injektions-og cirkulationspumpen (5), opvarmningsindretningen (6), strømningsstyringsindretningen (11), de én eller flere produktionsbrønde (1) og de én eller flere injektions- eller bortskaffelsesbrønde (2).

13. System ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at de én eller flere produktionsbrønde (1) er brønde, som producerer tung olie med høj viskositet på dybt vand.