RU2491414C2 - Method for underwater production of hydrocarbons and device for its realisation - Google Patents

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: well is drilled on a sea bottom to an oil-bearing horizon, closed with a shell, and hydrocarbons are transported along the pipe to the surface. According to the invention, a process of forced controlled formation of gas hydrates is established. For this purpose oil containing gas is mixed with the necessary water amount from the surface in a cone, comprising facilities of mechanical mixing in the form of an impeller rotated by water that arrives via nozzles fixed at the impeller's level in the cone wall, until formation of gas hydrates. A mixture of products of gas hydrates destruction in the form of a gas-hydrate sludge - sand, water and oil - is transported to the surface. The casing pipe on the well head comprises a plug damaged by a signal. The shell is made in the form of a cone, the top of which is connected with a pipeline, and edges - with a ballast ring. Inside the cone on its axial line there is an impeller fixed, at the level of which along the ring in the cone wall there are controlled nozzles fixed, which have an angle to the cone tangent, providing for maximum speed of impeller rotation as water arrives from the surface.

EFFECT: reduced probability of clogging of a transport pipeline and delivery of hydrocarbons of any type, gas or liquid, with the help of one process complex from the bottom to the surface.

2 cl, 2 dwg

Description

Настоящее предлагаемое изобретение относится к морской добыче углеводородного сырья (нефти, газа), которые, как правило, поступают из пробуренной скважины вместе.The present invention relates to the offshore production of hydrocarbons (oil, gas), which, as a rule, come from a drilled well together.

Известен способ добычи газа в открытом море, в котором с помощью купола над скважиной, газ собирают, дожимают его до жидкости и, далее, транспортируют на поверхность по гибкому трубопроводу, закрепленному на поплавке(1). Известный способ имеет недостаток, который заключается в том, что, газ, как правило, содержит пары воды, которые под давлением образуют газогидрат, который закупорит трубопровод.A known method of gas production in the open sea, in which using a dome above the well, gas is collected, squeezed it to a liquid and then transported to the surface via a flexible pipe mounted on a float (1). The known method has the disadvantage that, as a rule, the gas contains water vapor, which under pressure form gas hydrate, which clogs the pipeline.

Известен способ борьбы с газогидратами, в котором поддерживают температуру в трубопроводе выше температуры гидратообразования, очищают газ от паров воды, вводят в трубопровод различные ингибиторы и пр. (2). Все перечисленные способы в условиях подводной добычи чрезвычайно затратны и технологически трудно выполнимы.There is a known method of combating gas hydrates, in which the temperature in the pipeline is maintained above the hydrate formation temperature, the gas is purified from water vapor, various inhibitors, etc. are introduced into the pipeline (2). All of these methods in conditions of underwater mining are extremely costly and technologically difficult to implement.

Известно устройство для добычи углеводородов со дна морей, которое представляет собой замкнутую оболочку в виде купола, находящегося над скважиной и соединенного с транспортным трубопроводом (3). Упомянутое устройство также не свободно от отложения и закупорки газогидратами трубопровода.A device for producing hydrocarbons from the bottom of the sea is known, which is a closed shell in the form of a dome located above the well and connected to a transport pipeline (3). The mentioned device is also not free from deposits and clogging with gas hydrates of the pipeline.

Целью настоящего предложения является уменьшение вероятности закупорки транспортного трубопровода и доставки со дна на поверхность углеводородов любого вида (газовых, жидких) с помощию одного технологического комплекса.The purpose of this proposal is to reduce the likelihood of blockage of the transport pipeline and delivery from the bottom to the surface of hydrocarbons of any kind (gas, liquid) with the help of one technological complex.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе подводной добычи углеводородов, заключающимся в прбуривании скважины на дне, закрытии ее оболочкой и транспортировке углеводородов по трубе на поверхность, углеводороды смешивают с водой в конусе, имеющим средства механического перемешивания воды и нефти до образования в ней газогидрата, и транспортируют на поверхность смесь из продуктов разрушения газогидрата, воды и нефти.This goal is achieved by the fact that in the known method of underwater production of hydrocarbons, which consists in drilling a well at the bottom, closing it with a shell and transporting hydrocarbons through the pipe to the surface, the hydrocarbons are mixed with water in a cone having means for mechanically mixing water and oil until gas hydrate is formed in it , and a mixture of the products of the destruction of gas hydrate, water and oil is transported to the surface.

Поставленная цель в устройстве достигается тем, что обсадная труба скважины содержит разрушаемую пробку, оболочка выполнена в виде конуса, вершина которого соединена с трубопроводом, а края - с балластным кольцом, при этом внутри конуса, на его осевой линии закреплена крыльчатка, на уровне которой, по кольцу расположены управляемые сопла, имеющие угол к касательной конуса, обеспечивающим, максимальную скорость вращения крыльчатки.The goal in the device is achieved by the fact that the casing of the well contains a destructible plug, the shell is made in the form of a cone, the apex of which is connected to the pipeline, and the edges with a ballast ring, while the impeller is fixed on its center line at the level of which controlled nozzles are located on the ring, having an angle to the tangent of the cone, providing the maximum impeller rotation speed.

Возможность реализации.Possibility of implementation.

На фиг.1 показано устройство, реализующее предложенный способ, на фиг.2 то же устройство - вид сверху и с разрезом.In Fig.1 shows a device that implements the proposed method, in Fig.2 the same device is a top view and with a cut.

Над скважиной - 1, пробуренной на дне - 2, устанавливается конус - 3, удерживаемый балластным кольцом - 4. Устье скважины, ее обсадная труба, закрыта разрушаемой пробкой - 5. Конусообразная оболочка-3 заканчивается патрубком - 6, на котором закреплен транспортный трубопровод - 7, выходящий на поверхность. Внутри конуса, на оси - 8, с помощью крестовин - 9 закреплена вращающаяся крыльчатка - 10. На ее уровне в стенках конуса установлены сопла - 11 под углом b к касательной конуса, который обеспечивает максимальную силу струи из сопла на крыльчатку, отверстия в соплах имеют возможность регулировки(механизм регуляции не показан).Above the well - 1, drilled at the bottom - 2, a cone - 3 is installed, held by a ballast ring - 4. The wellhead, its casing, is closed by a destructible plug - 5. The conical shell-3 ends with a nozzle - 6, on which a transport pipeline is fixed - 7, coming to the surface. Inside the cone, on the axis - 8, with the help of crosses - 9 a rotating impeller - 10 is fixed. At its level, nozzles - 11 are installed in the walls of the cone at an angle b to the tangent of the cone, which provides the maximum force of the jet from the nozzle to the impeller, the holes in the nozzles have possibility of adjustment (regulation mechanism not shown).

Предлагаемый способ добычи с помощью описанного устройства реализуется следующим образом. После достижения нефтеносного горизонта бурение скважины прекращается, в буровую колонну под давлением закачивается до уровня дна твердеющая пробка с гидроакустическим инициатором разрушения (взрывного, химического и т.п.). Буровая колонна на уровне дна развинчивается, и на ее устье наводится описанный конус с транспортным (гибким) трубопроводом, поплавком и пр. Далее, подается команда на разрушение пробки - 5. Нефть заполняет конус - 3 и поднимается по трубопроводу - 7 на поверхность. Для успешной работы устройства необходимо осуществить подсос нефти на поверхности. В этом случае через сопла - 11 внутрь конуса - 3 начнет поступать вода, которая обеспечит вращение крыльчатки - 10. Сразу же, при наличии газа в нефти, (а он практически всегда там присутствует) начнется образование газогидратных пузырьков (4), которые будут разрушаться крыльчаткой - 10. В патрубок - 6 воронки будет поступать смесь из нефти, газогидратного шлама(песка) и воды. Оптимальное количество воды, необходимое для образования газогидрата, будет определяться производительностью насоса на поверхности, объемом нефти, поступающей из скважины и отверстиями сопел - 11, которые и нужно отрегулировать в соответствии с двумя первыми параметрами. Поскольку, как ясно из описания, проблема образования газогидрата была «снята» его принудительным возникновениием в самом начале, его отложение на стенках трубопровода ликвидировано, как таковое.The proposed method of extraction using the described device is implemented as follows. After reaching the oil horizon, well drilling stops, a hardening plug with hydroacoustic fracture initiator (explosive, chemical, etc.) is pumped into the drill string under pressure to the bottom level. The drill string is unscrewed at the bottom level, and the described cone with a transport (flexible) pipeline, float, etc. is induced at its mouth. Next, a command is given to destroy the plug - 5. Oil fills the cone - 3 and rises through the pipeline - 7 to the surface. For the successful operation of the device, it is necessary to carry out oil suction on the surface. In this case, water will flow through the nozzles - 11 into the cone - 3, which will ensure the rotation of the impeller - 10. Immediately, if there is gas in the oil (and it is almost always present there), the formation of gas hydrate bubbles (4) will begin, which will collapse impeller - 10. A mixture of oil, gas hydrated sludge (sand) and water will enter the nozzle - 6 of the funnel. The optimal amount of water required for the formation of gas hydrate will be determined by the pump capacity on the surface, the amount of oil coming from the well and nozzle openings - 11, which must be adjusted in accordance with the first two parameters. Since, as is clear from the description, the problem of the formation of gas hydrate was “removed” by its forced occurrence at the very beginning, its deposition on the walls of the pipeline was eliminated as such.

Помимо традиционной нефтедобычи со дна, описанные способ и устройство могут быть использованы и при возникновении аварийных ситуаций, таких, например, как авария в Мексиканском заливе.In addition to traditional oil production from the bottom, the described method and device can also be used in case of emergency situations, such as, for example, an accident in the Gulf of Mexico.

Источники информацииInformation sources

1. Патент России №2078199.1. Patent of Russia No. 2078199.

2. Истомин A.M., Квон В.Г. Предупреждение и ликвидация газовых гидратов в системах добычи газа. М., OOO «ИРЦ Газпром», 2004.2. Istomin A.M., Kwon V.G. Prevention and elimination of gas hydrates in gas production systems. M., OOO IRC Gazprom, 2004.

3. Патент России №2393338.3. Patent of Russia No. 2393338.

4. А.Е.Егоров и др. Разрушение глубоководных метановых пузырей. «Океанология», 2010, том 50, №4, с.1-104. A.E. Egorov et al. Destruction of deep-sea methane bubbles. “Oceanology”, 2010, Volume 50, No. 4, pp. 1-10

Claims (2)

1. Способ подводной добычи углеводородов, заключающийся в пробуривании скважины на дне моря до нефтеносного горизонта, закрытии ее оболочкой и транспортировке углеводородов по трубе на поверхность, отличающийся тем, что создают процесс принудительного регулируемого образования газовых гидратов, для чего нефть, содержащую газ, смешивают с необходимым количеством воды с поверхности в конусе, имеющем средства механического перемешивания в виде крыльчатки, вращаемой водой, поступающей через сопла, закрепленные на уровне крыльчатки в стенке конуса, до образования газовых гидратов и транспортируют на поверхность смесь из продуктов разрушения газовых гидратов в виде газогидратного шлама - песка, воды и нефти.1. The method of underwater production of hydrocarbons, which consists in drilling a well at the bottom of the sea to the oil horizon, covering it with a shell and transporting hydrocarbons through a pipe to the surface, characterized in that they create a process of forced controlled formation of gas hydrates, for which oil containing gas is mixed with the required amount of water from the surface in a cone having mechanical stirring in the form of an impeller, rotated by water flowing through nozzles fixed at the level of the impeller in the walls e cone, to the formation of gas hydrates and is transported to the surface of the mixture of the products of the destruction of gas hydrates in the form of gas hydrate slurry - sand, water and oil. 2. Устройство для подводной добычи углеводородов, содержащее оболочку над скважиной на дне моря, соединенную с трубопроводом, выходящим на поверхность, отличающееся тем, что обсадная труба на устье скважины содержит разрушаемую по сигналу пробку, а оболочка выполнена в виде конуса, вершина которого соединена с трубопроводом, а края - с балластным кольцом, внутри конуса на его осевой линии закреплена крыльчатка, на уровне которой по кольцу в стенке конуса закреплены регулируемые сопла, имеющие угол к касательной конуса, обеспечивающие максимальную скорость вращения крыльчатки при поступлении воды с поверхности. 2. A device for the underwater production of hydrocarbons, comprising a shell above the well at the bottom of the sea, connected to a pipe extending to the surface, characterized in that the casing at the wellhead contains a plug that is destroyed by the signal, and the shell is made in the form of a cone whose apex is connected to by a pipeline, and the edges with a ballast ring, an impeller is fixed on its center line inside the cone, at the level of which adjustable nozzles are fixed along the ring in the cone wall, having an angle to the tangent of the cone, providing max mal rotational speed when entering the water surface.

Images