EA013902B1

EA013902B1 - Подводная система для добычи нефти и/или газа

Info

Publication number: EA013902B1
Application number: EA200970423A
Authority: EA
Inventors: Уильям Бакке
Original assignee: Статойлхюдро Аса
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-10-19
Publication date: 2010-08-30
Also published as: NO325582B1; EA200970423A1; AU2007309806A1; CA2662942A1; TN2009000113A1; EP2087201A4; EP2087201A1; CN101523012B; AU2007309806B2; CN101523012A; DK200900355A; BRPI0719766A2; US20100032164A1; US9435186B2; WO2008051087A1; NO20064918L; CA2662942C; MX2009002702A; BRPI0719766B1; DK178832B1

Abstract

Подводная система для добычи нефти и/или газа по меньшей мере из одной эксплуатационной скважины, в частности скважины, добывающей тяжелую нефть высокой вязкости на больших морских глубинах, с использованием по меньшей мере одной нагнетательной скважины для закачки воды содержит сепаратор для отделения нефти и/или газа от воды, имеющий входное отверстие, сообщенное с трубопроводом для добычи и циркуляции текучей среды, состоящей из нефти и/или газа и воды, и выходными отверстиями для воды, нефти и/или газа, насос, сообщенный с выходным отверстием сепаратора для нефти и/или газа и предназначенный для перекачки нефти и/или газа к пункту назначения по трубопроводу, насос, сообщенный с выходным отверстием сепаратора для воды и предназначенный для закачки и циркуляции воды к нагнетательной скважине и/или регулятору расхода по трубопроводу для закачки и циркуляции воды, соединенному с нагревательным устройством для нагрева воды, регулятором расхода и скважинами, при этом трубопроводы образуют петлю.

Description

Настоящее изобретение относится к подводной системе для добычи нефти и/или газа из одной или нескольких скважин, в частности скважин для добычи тяжелой нефти высокой вязкости на больших морских глубинах.

Разработка подводных месторождений нефти и газа на больших морских глубинах и близких к арктическим областям сталкивается с различными техническими проблемами, вытекающими из суровых природных условий. Разрешение данных проблем требует объединения тщательного инновационного дизайна систем добычи и обеспечения широкомасштабного строго контролируемого бесперебойного режима подачи многофазного нефтегазового потока, так же как операционной стратегии и технологий работ. Разработку подводной системы для добычи текучей среды обычно начинают с определения параметров текучей среды, за которым следует установление структуры промысла и разработка экономичной конфигурации промысловых трубопроводов, соответствующей требованиям безопасности и минимальных геотехнических мероприятий. Понимание и разработка различных условий и требований для бесперебойной работы глубоководной системы может привести к минимальным геотехническим мероприятиям и наименьшим возможным потерям добычи. Заданные показатели для устойчивого режима работы должны обеспечивать, как минимум, температуры входа на платформу выше температур гидратообразования и/или температур появления парафинов. Заданные показатели для работ переходного режима, например остановки скважины, должны обеспечивать получение, адекватного времени охлаждения до температур гидратообразования содержимого труб после остановки скважины. Кроме остановки скважины, разгерметизация и удаление парафина играют роль других основных проблем переходных режимов на больших морских глубинах.

Подводные связки трубопроводов широко известны и представляют улучшенные системы трубопроводов для транспортировки нефти и газа и работы удаленных подводных нефтяных и газовых скважин. Такие связки труб могут включать в себя несущую трубу (наружная обсадная труба или оболочка), в которой можно разместить один или несколько эксплуатационных трубопроводов для нефти и газа, трубы или других устройств для нагревания, а также гидравлических и/или электрических линий управления для дистанционного управления работой скважин. Решение со связкой труб может обеспечивать высокоэффективную теплоизоляцию и/или активные нагревательные элементы, минимизирующие потери тепла.

Решения со связками труб широко применяют, помимо других ситуаций, там, где работы ведутся на больших морских глубинах, где зоны морского дна насыщены оборудованием, где преобладают работы без привлечения водолазов или где якорные схемы ограничивают имеющийся участок морского дна. Однако решения со связками труб, вместе с тем, не решают всех проблем, связанных с управлением работой скважин для добычи тяжелой нефти высокой вязкости на больших морских глубинах с низкими температурами, но могут быть включены в состав решений, разрабатываемых для таких ситуаций.

Целью настоящего изобретения является создание подводной системы для добычи нефти и/или газа из одной или нескольких скважин, в частности скважин добычи тяжелой нефти высокой вязкости на больших морских глубинах, обеспечивающей поддержание предпочтительной температуры добычи и, в частности, обеспечение требуемой температуры при вводе скважины в эксплуатацию и остановки скважины.

Согласно изобретению создана подводная система для добычи нефти и/или газа по меньшей мере из одной эксплуатационной скважины, в частности скважины, добывающей тяжелую нефть высокой вязкости на больших морских глубинах, с использованием по меньшей мере одной нагнетательной скважины для закачки воды, содержащая сепаратор для отделения нефти и/или газа от воды, имеющий входное отверстие, сообщенное с трубопроводом для добычи и циркуляции текучей среды, состоящей из нефти и/или газа и воды, и выходными отверстиями для воды, нефти и/или газа, насос, сообщенный с выходным отверстием сепаратора для нефти и/или газа и предназначенный для перекачки нефти и/или газа к пункту назначения по трубопроводу, насос, сообщенный с выходным отверстием сепаратора для воды и предназначенный для закачки и циркуляции воды к нагнетательной скважине и/или регулятору расхода по трубопроводу для закачки и циркуляции воды, соединенному с нагревательным устройством для нагрева воды, регулятором расхода и скважинами, при этом трубопроводы образуют петлю.

Петля трубопроводов может быть выполнена в виде связки трубопроводов.

Петля трубопроводов может быть составлена отдельными гибкими или жесткими эксплуатационными трубопроводами.

Вышеописанная система может быть предназначена для использования с нагнетательными и эксплуатационными скважинами, расположенными как отдельные скважины, кустовые скважины или скважины, интегрированные со связками трубопроводов.

Сепаратор и насос для закачки и циркуляции воды могут составлять отдельную модульную установку или интегрированы в петлю трубопроводов.

Система может содержать отдельный трубопровод для газа, предназначенный для откачки добытого газа.

Регулятор расхода может состоять из нескольких устройств и/или отдельных сменных модулей.

Настоящее изобретение дополнительно описано ниже в виде примера и со ссылками на фигуры, на

- 1 013902 которых изображено следующее:

фиг. 1 показывает схему системы согласно изобретению;

фиг. 2 - схему альтернативной системы согласно изобретению.

На фиг. 1 показана подводная система для добычи нефти и/или газа по меньшей мере из одной эксплуатационной скважины 1, в частности скважины, добывающей тяжелую нефть высокой вязкости на больших морских глубинах, с использованием по меньшей мере одной нагнетательной скважины 2 для закачки воды, содержащая сепаратор 3 для отделения нефти и/или газа от воды, имеющий входное отверстие, сообщенное с трубопроводом 6 для добычи и циркуляции текучей среды, состоящей из нефти и/или газа и воды, и выходными отверстиями для воды, нефти и/или газа, насос 4, сообщенный с выходным отверстием сепаратора 3 для нефти и/или газа и предназначенный для перекачки нефти и/или газа к пункту назначения по трубопроводу 10, насос 5, сообщенный с выходным отверстием сепаратора 3 для воды и предназначенный для закачки и циркуляции воды к нагнетательной скважине 2 и/или регулятору 11 расхода по трубопроводу 7 для закачки и циркуляции воды, соединенному с нагревательным устройством 6 для нагрева воды, регулятором расхода 11 и скважинами 1, при этом трубопроводы 7 и 9 образуют петлю.

Петля трубопроводов может быть выполнена в виде связки трубопроводов или может быть составлена отдельными гибкими или жесткими эксплуатационными трубопроводами.

Сепаратор 3 и насос 5 для закачки и циркуляции воды могут составлять отдельную модульную установку или интегрированы в петлю трубопроводов.

Регулятор расхода 11 может состоять из нескольких устройств и/или отдельных сменных модулей.

Нагревательное устройство 6 предпочтительно может быть выполнено в форме электрической нагревательной системы, однако, в зависимости от окружающих условий, например температуры окружающей среды, достаточный нагрев может быть обеспечен при работе (создании энергии нагрева) насоса 5.

Главным признаком настоящей системы является создание петли трубопроводов 7 и 9, соединяющих сепаратор 3, насос 5 для закачки и циркуляции воды, нагревательное устройство 6, регулятор 11 расхода и скважины 1 и 2. Воду первоначально добавляют в систему по линии 8 водоснабжения и подогревают с помощью насоса 5 и, если требуется, с помощью нагревательного устройства 6. Циркуляция подогретой воды осуществляется насосом 5 к нагнетательной скважине 2, дополнительно к регулятору 11 расхода и эксплуатационной скважине 1 и после этого к сепаратору 3, до окончательного возвращения от сепаратора к насосу 5. При вводе в эксплуатацию эксплуатационных скважин нагретая вода в указанной петле трубопроводов предотвращает отложение парафинов и/или гидратов в системе труб. Перед началом добычи горячая вода постепенно нагревает скважину до требуемой температуры ввода в эксплуатацию для исключения любого отложения парафина или гидратов, присутствующих в добываемой нефти в скважине или системе эксплуатационных труб. Дополнительно во время ввода в эксплуатацию добываемая скважинная текучая среда должна смешиваться с водой в петле трубопроводов и через некоторое время с увеличением добычи достигать условий установившегося режима. Таким образом, добываемая текучая среда в виде нефть/вода и, возможно, газ проходит по трубопроводу 9 для добычи и циркуляции текучей среды к сепаратору 3, где основную часть углеводородов (нефть и, возможно, газ) отделяют от воды. Добытые нефть и, возможно, газ, находящиеся в потоке текучей среды, насос 4 перемещает от сепаратора 3 к пункту назначения 15 (платформе, судну добычи, магистральному трубопроводу, береговому терминалу и т.п.) по трубопроводу 12 для добываемой текучей среды. Альтернативно, как показано на фиг. 2, нефть и газ можно транспортировать индивидуально от сепаратора в раздельных трубопроводах 12 и 13 для нефти и газа соответственно.

Циркуляция добываемой воды, в свою очередь, осуществляется от сепаратора 3 насосом 5 к нагнетательной скважине 2 и/или к регулятору 11 расхода. Дополнительно на основании количества воды, поступившей из скважин, дополнительную воду для закачки можно добавлять в систему циркуляции через линию 8 водоснабжения для поддержания достаточного количества воды для закачки и поддержания необходимых условий обводненности для получения наилучшей возможной ситуации разделения в сепараторе 3. Многофазный датчик 14, измеряющий количество воды в потоке текучей среды перед сепаратором, расположен перед сепаратором 3, при этом вода добавляется в систему по линии 8 водоснабжения через регулятор 11 расхода или штуцеры устьевой арматуры эксплуатационных/нагнетательных скважин, отрегулированных соответственно на основании этих и других измерений.

При остановке скважины, когда добычу нефти и газа останавливают, циркуляцию воды поддерживают для поддержания температуры на необходимом уровне для исключения отложения парафинов или гидратов. Если добычу останавливают на более длительное время, может быть приемлемой остановка циркуляции воды в системе. В таком случае, вместе с тем, всю нефть в системе циркуляции следует удалить и заменить водой и/или смесью воды и стандартных ингибиторов. Воду или смесь воды и ингибиторов следует закачать в эксплуатационную скважину для исключения отложения парафина и увеличения гидратов в верхних частях эксплуатационной скважины, охлаждаемой холодной внешней средой.

- 2 013902

Как указано выше любой сепаратор можно использовать для отделения в системе воды от углеводородов. Вместе с тем, трубный сепаратор может в некоторых ситуациях являться необходимым выбором по характеристикам сепарирования и конструктивному исполнению. Таким образом, при использовании трубного сепаратора система, описанная выше и включающая в себя сепаратор 3, нагреватель 6, насосы 4, 5 и систему труб 7, 8, 9 для циркуляции и добычи текучей среды, может легко входить в устройство связки трубопроводов, которое составляет систему согласно изобретению, достаточно компактную и применимую для глубоководных установок.

Вертикальная колонна 10 в правой части фиг. 1 и 2 показывает связку райзеров, соединенных с добывающей платформой или судном 15 и т.п., и может включать в себя все требуемые райзеры и линии подачи, такие как трубопроводы 10, 13 для добываемой текучей среды, линии водоснабжения, газлифтные линии и электрические кабели и т.п.

Настоящее изобретение, как определено в формуле изобретения, не ограничено вышеприведенными примерами и прилагаемыми чертежами. Так, система не требует использования нагнетательной скважины (скважин) для утилизации добываемой воды. Вместо этого проблему добываемой воды можно решить, например, с помощью утилизации в скважину для поглощения сточных вод. Нагнетательные и эксплуатационные скважины могут располагаться, как одиночные скважины, кустовые скважины или скважины, интегрированные со связкой трубопроводов.

Дополнительно сепаратор и насосная станция могут составлять отдельную модульную установку или интегрироваться в трубную петлю. Еще дополнительно водоснабжение системы может осуществляться от отдельных водяных скважин.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Подводная система для добычи нефти и/или газа по меньшей мере из одной эксплуатационной скважины, в частности скважины, добывающей тяжелую нефть высокой вязкости на больших морских глубинах, с использованием по меньшей мере одной нагнетательной скважины для закачки воды, содержащая сепаратор для отделения нефти и/или газа от воды, имеющий входное отверстие, сообщенное с трубопроводом для добычи и циркуляции текучей среды, состоящей из нефти и/или газа и воды, и выходными отверстиями для воды, нефти и/или газа, насос, сообщенный с выходным отверстием сепаратора для нефти и/или газа и предназначенный для перекачки нефти и/или газа к пункту назначения по трубопроводу, насос, сообщенный с выходным отверстием сепаратора для воды и предназначенный для закачки и циркуляции воды к нагнетательной скважине и/или регулятору расхода по трубопроводу для закачки и циркуляции воды, соединенному с нагревательным устройством для нагрева воды, регулятором расхода и скважинами, при этом трубопроводы образуют петлю.
2. Система по п.1, в которой петля трубопроводов выполнена в виде связки трубопроводов.
3. Система по п.1, в которой петля трубопроводов составлена отдельными гибкими или жесткими эксплуатационными трубопроводами.
4. Система по одному из пп.1-3, предназначенная для использования с нагнетательными и эксплуатационными скважинами, расположенными как отдельные скважины, кустовые скважины или скважины, интегрированные со связками трубопроводов.
5. Система по одному из пп.1-4, в которой сепаратор и насос для закачки и циркуляции воды составляют отдельную модульную установку или интегрированы в петлю трубопроводов.
6. Система по пп.1 и 2, которая содержит отдельный трубопровод для газа, предназначенный для откачки добытого газа.
7. Система по пп.1-6, в которой регулятор расхода состоит из нескольких устройств и/или отдельных сменных модулей.