BR102015006079B1

BR102015006079B1 - INTEGRATED SUBSEA SYSTEM FOR HYDROCARBONS PRODUCTION AND PRODUCTION METHOD

Info

Publication number: BR102015006079B1
Application number: BR102015006079-3A
Authority: BR
Inventors: Álvaro Maia Da Costa; Isaias Quaresma Masetti; Haroldo José Siqueira Da Igreja; Claudio Dos Santos Amaral; Edgard Poiate Junior
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2015-03-19
Filing date: 2015-03-19
Publication date: 2022-09-06
Also published as: BR102015006079A2

Abstract

SISTEMA SUBMARINO INTEGRADO DE PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS E MÉTODO DE PRODUÇÃO. Refere-se a presente invenção a um sistema submarino integrado de produção de hidrocarbonetos e um método de produção, que faz uso de cavernas abertas por dissolução em rocha salina para a estocagem de óleo e gás. O sistema em questão é dotado de um"manifold'' submarino, um sistema de separação submarino, pelo menos duas cavernas salinas, sistemas de bombeio, compressores de gás, uma plataforma de apoio logístico e eventualmente, um navio aliviador. Todos os elementos do sistema são integrados e dotados de intertravamento desde a desde a importação do petróleo até a sua exportação para o continente. Também é descrito o método de operação do sistema.INTEGRATED SUBSEA SYSTEM FOR HYDROCARBON PRODUCTION AND PRODUCTION METHOD. The present invention relates to an integrated subsea hydrocarbon production system and a production method, which makes use of caves opened by dissolution in saline rock for the storage of oil and gas. The system in question is equipped with a submarine "manifold", a subsea separation system, at least two saline caverns, pumping systems, gas compressors, a logistics support platform and eventually, a relief vessel. The system are integrated and interlocked from the time the oil is imported to its exportation to the continent.The system's method of operation is also described.

Description

APPLICATION FIELD

[001] A presente invenção encontra seu campo de aplicação dentre os sistemas e métodos para produção e estocagem de hidrocarbonetos em ambiente submarino. Mais particularmente a presente invenção refere-se a um sistema e um método submarino de produção de hidrocarbonetos.[001] The present invention finds its field of application among the systems and methods for producing and storing hydrocarbons in a subsea environment. More particularly, the present invention relates to a subsea system and method of producing hydrocarbons.

FUNDAMENTALS OF THE INVENTION.

[002] Tanto a exploração quanto a produção de hidrocarbonetos em ambiente marinho requerem atualmente o uso de estruturas denominadas plataformas petrolíferas "off-shore”. Uma plataforma petrolífera "off-shore" é uma grande estrutura usada na perfuração em alto mar para abrigar trabalhadores e equipamentos necessários para a perfuração de poços no leito do oceano ou para a produção de petróleo e/ou gás natural, processando os fluidos extraídos e levando os produtos até a costa. Geralmente a fase liquida é transportada por meio de navios aliviadores e a fase gasosa por gasodutos. Dependendo das circunstâncias, a plataforma pode ser fixada ao solo marinho, consistindo em uma plataforma fixa ou em lâmina d'água superior a 200 m, consistindo em uma plataforma flutuante de produção, sendo ancoradas ao solo marinho através de âncoras especiais.[002] Both the exploration and production of hydrocarbons in the marine environment currently require the use of structures called "off-shore oil platforms". An "off-shore" oil platform is a large structure used in deep sea drilling to house workers. and equipment necessary for drilling wells on the ocean floor or for the production of oil and/or natural gas, processing the extracted fluids and taking the products to the coast. gas through pipelines. Depending on the circumstances, the platform can be fixed to the sea floor, consisting of a fixed platform or in a water depth greater than 200 m, consisting of a floating production platform, being anchored to the sea floor through special anchors .

[003] Devido às descobertas de acumulações de petróleo e gás estarem ocorrendo em regiões cada vez mais afastadas da costa e, por consequência, cada vez mais profundas, as plataformas denominadas flutuantes tem se tornado cada vez mais comuns. Atualmente as plataformas denominadas Semissubmersíveis e os FPSOs ("Floating Production, Storage and Offloading") são as mais usadas nesses ambientes.[003] Due to the discoveries of oil and gas accumulations are occurring in regions further and further away from the coast and, consequently, increasingly deeper, so-called floating platforms have become increasingly common. Currently, platforms called Semi-submersibles and FPSOs ("Floating Production, Storage and Offloading") are the most used in these environments.

[004] Uma plataforma semissubmersível é geralmente composta de uma estrutura de um ou mais conveses, apoiada em flutuadores submersos e posicionada na superfície do mar, dentro de um círculo com raio de tolerância ditado pelos equipamentos de subsuperfície e pelo sistema de ancoragem. Um FPSO é um navio, em geral de grande porte, com capacidade para produzir, processar e/ou armazenar petróleo, estando ancorado em um local definido.[004] A semi-submersible platform is generally composed of a structure of one or more decks, supported on submerged floats and positioned on the sea surface, within a circle with a tolerance radius dictated by the subsurface equipment and the mooring system. An FPSO is a ship, generally large, capable of producing, processing and/or storing oil, being anchored in a defined location.

[005] Ambas as unidades flutuantes acima apresentam algumas desvantagens e desafios a serem superados. Uma unidade flutuante sofre movimentações devido à ação das ondas, correntes e ventos, com possibilidade de danificar os equipamentos a serem descidos no poço ou mesmo as linhas de transporte de fluidos que chegam e partem da unidade. Outro desafio associado a estas unidades é o limitado espaço que as mesmas dispõe para abrigar todos os equipamentos e sistemas necessários à produção e processamento primário do hidrocarboneto, além de todas as facilidades necessárias para abrigar trabalhadores.[005] Both of the above floating units present some disadvantages and challenges to overcome. A floating unit undergoes movements due to the action of waves, currents and winds, with the possibility of damaging the equipment to be lowered in the well or even the fluid transport lines that arrive and depart from the unit. Another challenge associated with these units is the limited space they have to house all the equipment and systems necessary for the production and primary processing of hydrocarbons, in addition to all the facilities necessary to house workers.

[006] Por estas e outras razões, a indústria de energia tem evoluído para sistemas de produção submarinos onde todas as operações que são feitas no convés de uma plataforma offshore passam a ser executadas em equipamentos submarinos. Esse novo modelo de produção tem recebido a denominação de Fabrica Submarina ou “Subsea Factory”.[006] For these and other reasons, the energy industry has evolved towards subsea production systems where all operations that are performed on the deck of an offshore platform are now performed on subsea equipment. This new production model has been called Fabrica Submarina or “Subsea Factory”.

[007] Uma dificuldade comumente associada ao modelo de produção da fábrica submarina é a armazenagem dos hidrocarbonetos logo após a sua produção. Tanques submarinos são de difícil fabricação e instalação, uma vez que o ambiente submarino conta com superfícies irregulares e pressões elevadas.[007] A difficulty commonly associated with the subsea factory production model is the storage of hydrocarbons right after production. Subsea tanks are difficult to manufacture and install, as the subsea environment has uneven surfaces and high pressures.

[008] Outra tecnologia “off-shore” que também tem evoluído de modo considerável é a da construção de cavernas em domos salinos para estocagem de hidrocarbonetos logo após sua produção. As cavernas e cavidades salinas são na maioria das vezes construídas por meio da técnica de dissolução e utilizadas para a estocagem de hidrocarbonetos, que são inertes à água e ao sal, como óleo cru, combustíveis, gases, entre outros. Isso por serem ambientes geológicos adequados para armazenamento tanto de gases quanto líquidos e/ou sólidos, devido à sua excelente característica de rocha capeadora, como alta impermeabilidade, desprezível porosidade e alto gradiente de fratura. Esta condição previne a migração dos materiais trapeados por esta rocha.[008] Another “off-shore” technology that has also evolved considerably is the construction of caves in saline domes for storing hydrocarbons soon after their production. Caves and saline cavities are most often built using the dissolution technique and used for the storage of hydrocarbons, which are inert to water and salt, such as crude oil, fuels, gases, among others. This is because they are geological environments suitable for the storage of gases, liquids and/or solids, due to their excellent characteristic of capping rock, such as high impermeability, negligible porosity and high fracture gradient. This condition prevents the migration of materials trapped by this rock.

[009] Dado o exposto a tecnologia descrita e reivindicada a seguir apresenta uma configuração que viabiliza a construção e operação de fábricas submarinas com o uso de cavernas salinas, mitigando os riscos e custos por meio da associação destas tecnologias.[009] Given the above, the technology described and claimed below presents a configuration that enables the construction and operation of subsea factories using saline caves, mitigating the risks and costs through the association of these technologies.

SUMMARY OF THE INVENTION.

[0010] A presente invenção se refere a um sistema submarino integrado de produção de hidrocarbonetos e um método de produção, que faz uso de cavernas abertas por dissolução em rocha salina (1) para a estocagem de óleo e gás.[0010] The present invention relates to an integrated subsea system for the production of hydrocarbons and a production method, which makes use of caves opened by dissolution in saline rock (1) for the storage of oil and gas.

[0011] O sistema em questão faz uso de cinco poços de produção de óleo e gás; três poços de injeção de fluidos ou gás no reservatório; pelo menos um “manifold" submarino; um sistema de separação submarina, transformadores elétricos, bombas submersas, compressores de gás submersos e separados submarinos; pelo menos duas cavernas salinas abertas na camada de sal para estocagem de hidrocarbonetos, sendo pelo menos uma caverna exclusiva para a estocagem da fase líquida e uma caverna exclusiva para a estocagem de gás; pelo menos um módulo de bombeio submarino posicionado entre o sistema de separação submarino e a caverna exclusiva para estocagem da fase líquida; pelo menos uma bomba multifásica, posicionada a jusante da caverna de fase líquida, pelo menos um compressor de gás posicionado entre o sistema de separação submarino e a caverna exclusiva para a estocagem da fase gasosa; uma plataforma de apoio logístico para controle e geração de energia elétrica para alimentação do sistema submarino; pelo menos um transformador elétrico submarino; uma pluralidade de tubulações submarinas e uma pluralidade de cabos de força submarinos. Todos os elementos do sistema são integrados e dotados de intertravamento desde a importação do petróleo até a sua exportação para o continente.[0011] The system in question makes use of five oil and gas production wells; three fluid or gas injection wells in the reservoir; at least one subsea "manifold"; a subsea separation system, electrical transformers, submerged pumps, submerged gas compressors and subsea separates; at least two open saline caverns in the salt layer for storing hydrocarbons, at least one cavern exclusively for the storage of the liquid phase and an exclusive cavern for the storage of gas; at least one subsea pump module positioned between the subsea separation system and the exclusive cavern for the storage of the liquid phase; at least one multiphase pump, positioned downstream of the cavern of liquid phase, at least one gas compressor positioned between the subsea separation system and the exclusive cavern for the storage of the gaseous phase; a logistical support platform for control and generation of electric energy to supply the subsea system; at least one transformer submarine electrical; a plurality of underwater pipelines and a plurality of submarine power cables rhinos. All elements of the system are integrated and interlocked from the moment the oil is imported to its exportation to the continent.

[0012] O método de produção de hidrocarbonetos que faz uso do sistema acima compreende as seguintes etapas: a. produzir, por meio dos poços de produção a mistura trifásica de hidrocarbonetos e água, proveniente do reservatório subterrâneo explorado e transportá-la ao "manifold” por meio de uma tubulação submarina de mistura trifásica, que os interliga; b. direcionar a mistura trifásica a partir do “manifold” até os separadores do sistema de separação submarina por meio de tubulação submarina de mistura trifásica; c. Separar, a mistura trifásica por meio do sistema de separação submarina em uma fase líquida, que contém água e óleo, e em uma fase gasosa; d. direcionar a fase líquida para ser armazenada em pelo menos uma caverna de fase líquida por meio do módulo de bombeio submarino e através da tubulação submarina de fase líquida; e. direcionar o gás para ser armazenado em pelo menos uma caverna de gás por meio do compressor submarino e através da tubulação submarina de gás; f. por meio da bomba multifásica, posicionada a jusante da caverna de fase líquida, bombear a fase líquida até o continente; g. por meio do compressor posicionado entre o sistema de separação submarino e a caverna de gás, enviar o gás para o continente.[0012] The hydrocarbon production method that makes use of the above system comprises the following steps: a. produce, through the production wells, the three-phase mixture of hydrocarbons and water, coming from the explored underground reservoir and transport it to the "manifold" through an underwater three-phase mixture pipeline, which interconnects them; b. direct the three-phase mixture to from the “manifold” to the separators of the subsea separation system through subsea three-phase mixing piping; c. Separating the three-phase mixture through the subsea separation system into a liquid phase, which contains water and oil, and into a gas phase; d. direct the liquid phase to be stored in at least one liquid phase cavern through the subsea pump module and through the liquid phase subsea pipeline; e. direct the gas to be stored in at least one gas through the subsea compressor and through the subsea gas pipeline; f. through the multiphase pump, positioned downstream of the liquid phase cavern, pump the liquid phase to the continent and; g. through the compressor positioned between the subsea separation system and the gas cavern, send the gas to the mainland.

[0013] O sistema e método desta invenção apresentam diversas vantagens frente ao estado da técnica, dentre as quais se podem citar a viabilização de produção de reservatórios em profundidade de água que ultrapassam o limite da tecnologia hoje existente através de plataformas de produção e dentro desse cenário adiciona-se a redução do custo de produção, o aumento da segurança do sistema, o aumento da confiabilidade e a redução dos riscos ambientais.[0013] The system and method of this invention have several advantages compared to the state of the art, among which we can mention the feasibility of producing reservoirs in depth of water that exceed the limit of the existing technology through production platforms and within that In this scenario, production cost reduction, system security increase, reliability increase and environmental risk reduction are added.

BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0014] As características do sistema submarino integrado de produção de hidrocarbonetos e método de produção, objeto da presente invenção, serão mais bem percebidas a partir da descrição detalhada que se fará a seguir, a mero título de exemplo, associado aos desenhos abaixo referenciados, o qual são parte integrante do presente relatório.[0014] The characteristics of the integrated subsea hydrocarbon production system and production method, object of the present invention, will be better understood from the detailed description that will be made below, by way of example, associated with the drawings referenced below, which form an integral part of this report.

[0015] A FIGURA 1 apresenta esquematicamente uma vista em perspectiva da concretização preferida da presente invenção.[0015] FIGURE 1 schematically presents a perspective view of the preferred embodiment of the present invention.

[0016] A FIGURA 2 apresenta esquematicamente uma vista lateral da concretização preferida da presente invenção.[0016] FIGURE 2 schematically shows a side view of the preferred embodiment of the present invention.

DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0017] A presente invenção se refere a um sistema submarino integrado de produção de hidrocarbonetos e um método de produção, que faz uso de cavernas abertas por dissolução em rocha salina (1) para a estocagem de óleo e gás. As referidas cavernas atuam tanto como sistemas de produção, para os casos em que haja reservatórios (2) com o índice de produtividade muito baixo e como tancagem submarina.[0017] The present invention relates to an integrated subsea system for the production of hydrocarbons and a production method, which makes use of caves opened by dissolution in saline rock (1) for the storage of oil and gas. These caves act both as production systems, in cases where there are reservoirs (2) with a very low productivity index, and as underwater storage.

[0018] A descrição detalhada do sistema submarino integrado de produção de hidrocarbonetos e método de produção, objeto da presente invenção, será feita de acordo com a identificação dos componentes que os formam, com base nas figuras e referências atribuídas.[0018] The detailed description of the integrated subsea hydrocarbon production system and production method, object of the present invention, will be made according to the identification of the components that form them, based on the figures and assigned references.

[0019] A figura 1 apresenta a concretização preferida do sistema submarino integrado de produção hidrocarbonetos, objeto da presente invenção. O referido sistema compreende os seguintes elementos: a. cinco poços de produção (24) de óleo e gás, equipados com árvores de natal molhadas (4) com capacidade de escoar a produção do reservatório (2) até o "manifold" submarino; b. três poços de injeção de fluidos (7), com capacidade para injetar fluidos a partir da superfície, ou a própria água do mar, no reservatório (2); c. pelo menos um "manifold" submarino (3), posicionado no leito marinho com capacidade para receber a mistura trifásica de óleo, gás e água e redistribuí-la; d. um sistema de separação submarina composto por pelo menos dois separadores submarinos (6), posicionados em paralelo, e com capacidade para separar a mistura trifásica proveniente do "manifold” (3) em uma fase gasosa e uma fase líquida composta por óleo e água; e. pelo menos duas cavernas salinas abertas na camada de sal para estocagem de hidrocarbonetos, ambas dotadas de comunicação com o leito marinho através de colunas (26) e dotadas de árvores de natal molhadas no solo marinho, sendo pelo menos uma caverna (9) exclusiva para a estocagem da fase líquida e uma caverna (10) exclusiva para a estocagem de gás; f. pelo menos um módulo de bombeio submarino (21) posicionado entre o sistema de separação submarino e a caverna (9) exclusiva para estocagem da fase líquida; g. pelo menos uma bomba (8) multifásica, posicionada a jusante da caverna (9) de fase líquida, para bombear a fase líquida até o continente; h. pelo menos um compressor de gás (23) posicionado entre o sistema de separação submarino e a caverna (10) exclusiva para a estocagem da fase líquida; i. uma plataforma de apoio logístico (13) para controle e geração de energia elétrica para alimentação do sistema submarino; j. pelo menos um transformador elétrico submarino (5) para redução de voltagem da corrente elétrica proveniente da plataforma de apoio logístico para alimentação dos equipamentos submarinos; k. uma pluralidade de tubulações submarinas (14, 15 e 16) para transporte da mistura trifásica, da fase líquida e do gás; l. uma pluralidade de cabos de força (19) submarinos para a alimentação elétrica de todo o sistema.[0019] Figure 1 shows the preferred embodiment of the integrated submarine system for hydrocarbon production, object of the present invention. Said system comprises the following elements: a. five oil and gas production wells (24), equipped with wet Christmas trees (4) with the capacity to drain the production from the reservoir (2) to the submarine manifold; B. three fluid injection wells (7), capable of injecting fluids from the surface, or sea water itself, into the reservoir (2); ç. at least one submarine "manifold" (3), positioned on the seabed capable of receiving the three-phase mixture of oil, gas and water and redistributing it; d. a subsea separation system composed of at least two subsea separators (6), positioned in parallel, and capable of separating the three-phase mixture from the "manifold" (3) into a gas phase and a liquid phase composed of oil and water; e. at least two saline caves open in the salt layer for the storage of hydrocarbons, both equipped with communication with the seabed through columns (26) and equipped with Christmas trees wetted in the sea floor, being at least one cave (9) exclusive for the storage of the liquid phase and a cavern (10) exclusively for the storage of gas; f. at least one subsea pump module (21) positioned between the subsea separation system and the cavern (9) exclusively for the storage of the phase at least one multiphase pump (8), positioned downstream of the liquid phase cavern (9), to pump the liquid phase to the continent; h. at least one gas compressor (23) positioned between the sub separation marino and the cave (10) exclusively for the storage of the liquid phase; i. a logistical support platform (13) for control and generation of electrical energy to supply the subsea system; j. at least one subsea electrical transformer (5) for reducing the voltage of the electric current from the logistical support platform for powering subsea equipment; k a plurality of subsea pipelines (14, 15 and 16) for transporting the three-phase mixture, the liquid phase and the gas; l. a plurality of submarine power cables (19) for the electrical supply of the entire system.

[0020] Os poços de injeção de fluido (7) são poços de injeção de água, gás ou de CO2. Para efeito de concretização preferida, esta invenção conta com três poços de injeção de água e dois poços de injeção de gás ou de CO2, entretanto, outras configurações de poços podem ser usadas sem, no entanto, fugir do conceito original desta invenção.[0020] Fluid injection wells (7) are water, gas or CO2 injection wells. For the purpose of a preferred embodiment, this invention has three water injection wells and two gas or CO2 injection wells, however, other well configurations can be used without, however, departing from the original concept of this invention.

[0021] O sistema de separação submarina usa preferencialmente separadores conhecidos como VASPS (“vertical annular separation and pumping system”), que é composto, basicamente, de um separador ciclôni- co submarino e uma bomba do tipo BCS (bombeio centrífugo submerso). O sistema VASPS permite reduzir a pressão na cabeça dos poços, propor-cionando desta forma um ganho de produção. Além disso, com a separação submarina de gás-liquido evita-se vários problemas característicos do escoamento multifásico, como por exemplo, golfadas severas.[0021] The subsea separation system preferably uses separators known as VASPS (“vertical annular separation and pumping system”), which is basically composed of a subsea cyclonic separator and a BCS type pump (submerged centrifugal pump). The VASPS system makes it possible to reduce the pressure at the wellhead, thus providing a gain in production. Furthermore, with underwater gas-liquid separation, several problems characteristic of multiphase flow are avoided, such as severe slugs.

[0022] No sistema VASP o separador compreende um bocal de entrada, que dá acesso a uma câmara de expansão que permite que a mistura de líquido e gás descarregue na direção tangencial do separador. O campo centrífugo gerado na saída do bocal propicia que parte do gás seja liberada neste ponto. O líquido e o restante do gás disperso são empurrados contra as paredes, fluindo como um filme em direção a seção da hélice. O filme é acelerado na direção vertical, fluindo para a parte de baixo do separador. A separação gás-líquido ocorre em bolhas dispersas que se movem radialmente para o interior da hélice e alcançam a interface líquido/gás.[0022] In the VASP system, the separator comprises an inlet nozzle, which gives access to an expansion chamber that allows the liquid and gas mixture to discharge in the tangential direction of the separator. The centrifugal field generated at the nozzle outlet allows part of the gas to be released at this point. The liquid and the rest of the dispersed gas are pushed against the walls, flowing as a film towards the propeller section. The film is accelerated in the vertical direction, flowing to the bottom of the separator. Gas-liquid separation occurs in dispersed bubbles that move radially into the helix and reach the liquid/gas interface.

[0023] A caverna (10) de gás atenderá basicamente a dois objetivos. O primeiro como pulmão logístico, sendo que nessa condição o gás será comprimido na superfície pelo compressor de gás (23) submarino e escoado através de um gasoduto até o continente. O segundo como estocagem para uso na plataforma (13) de apoio logístico.[0023] The gas cave (10) will basically serve two purposes. The first as a logistic lung, and in this condition the gas will be compressed on the surface by the subsea gas compressor (23) and drained through a gas pipeline to the mainland. The second as storage for use on the logistics support platform (13).

[0024] A plataforma de apoio logístico (13) usa parte do gás estocado na caverna (10) de gás na geração da energia elétrica que alimenta o sistema. Essa geração ocorre por meio de turbomáquinas dedicadas a este fim, posicionadas na plataforma (13). O gás é elevado até a superfície por meio do compressor de gás (23), através de um riser (18) de gás, que interliga o dito compressor (23) à dita plataforma (13), conforme a figura 1.[0024] The logistical support platform (13) uses part of the gas stored in the gas cavern (10) to generate the electricity that feeds the system. This generation occurs through turbomachinery dedicated to this purpose, positioned on the platform (13). The gas is raised to the surface by means of the gas compressor (23), through a gas riser (18), which interconnects said compressor (23) to said platform (13), as shown in Figure 1.

[0025] O Sistema submarino integrado de produção, objeto desta invenção pode compreender pelo menos uma caverna (11) adicional, que opera com a mistura trifásica de hidrocarbonetos. Neste caso, esta caverna (11) recebe a mistura trifásica de hidrocarbonetos de regiões compartimentadas e com baixo índice de produtividade do reservatório. Como pode ser visualizada na figura 2, a referida caverna (11) compreende ainda uma bomba do tipo BCSS (22) posicionada em seu interior, para transferir a mistura trifásica de hidrocarbonetos desta para o "manifold" submarino (3).[0025] The integrated subsea production system, object of this invention may comprise at least one additional cavern (11), which operates with the three-phase mixture of hydrocarbons. In this case, this cavern (11) receives the three-phase mixture of hydrocarbons from compartmentalized regions with a low productivity index of the reservoir. As can be seen in figure 2, said cavern (11) also comprises a BCSS type pump (22) positioned inside it, to transfer the three-phase mixture of hydrocarbons from this to the submarine manifold (3).

[0026] O sistema submarino integrado de produção aqui descrito, pode também compreender um navio aliviador (12) na superfície do mar que pode receber o óleo através de um riser (17), conjunto sustentado através de uma boia submersa (20). O referido navio (12) tem a função de receber excedentes de produção da fase líquida a partir da caverna (9) de fase líquida. Este excedente é transferido ao navio aliviador (12) por meio do módulo de bombeio submarino (21), através de um riser (17) de fase líquida que os interliga.[0026] The integrated subsea production system described here may also comprise a relief vessel (12) on the sea surface that can receive oil through a riser (17), supported by a submerged buoy (20). Said vessel (12) has the function of receiving production surpluses of the liquid phase from the liquid phase cavern (9). This surplus is transferred to the shuttle vessel (12) through the subsea pump module (21), through a liquid phase riser (17) that interconnects them.

[0027] O método de produção de hidrocarbonetos, que faz uso do sistema definido acima compreende as seguintes etapas: a. Produzir, por meio dos poços de produção (24) a mistura trifásica de hidrocarbonetos e água, proveniente do reservatório (2) subterrâneo explorado e transportá-la ao “manifold" (3) por meio de uma tubulação submarina (14) de mistura trifásica, que os interliga; b. Direcionar a mistura trifásica a partir do “manifold" (3) até os separadores (6) do sistema de separação submarina por meio de tubulação submarina (14) de mistura trifásica. c. Separar, a mistura trifásica por meio do sistema de separação submarina em uma fase líquida, que contém água e óleo, e em uma fase gasosa; d. Direcionar a fase líquida para ser armazenada na pelo menos uma caverna (9) de fase líquida por meio do módulo de bombeio submarino (21) e através da tubulação submarina de fase líquida (15); e. Direcionar o gás para ser armazenado em pelo menos uma caverna (10) de gás por meio do compressor submarino (23) e através da tubulação submarina de gás (16); f. Bombear a fase líquida até o continente por meio da bomba multifásica (8), posicionada a jusante da caverna (9) de fase líquida; g. Enviar o gás para o continente por meio do compressor (23) posicionado entre o sistema de separação submarino e a caverna (10) de gás.[0027] The method of producing hydrocarbons, which makes use of the system defined above, comprises the following steps: a. Produce, through production wells (24), the three-phase mixture of hydrocarbons and water, coming from the explored underground reservoir (2) and transport it to the "manifold" (3) through an underwater pipeline (14) of three-phase mixture , which interconnects them; b. Direct the three-phase mixture from the "manifold" (3) to the separators (6) of the subsea separation system through subsea piping (14) of three-phase mixing. ç. Separating the three-phase mixture through the subsea separation system into a liquid phase, which contains water and oil, and a gas phase; d. Directing the liquid phase to be stored in the at least one liquid phase cavern (9) through the subsea pump module (21) and through the liquid phase subsea pipeline (15); and. Directing the gas to be stored in at least one gas cavern (10) through the subsea compressor (23) and through the subsea gas pipeline (16); f. Pump the liquid phase to the continent through the multiphase pump (8), positioned downstream of the liquid phase cavern (9); g. Send the gas to the mainland through the compressor (23) positioned between the subsea separation system and the gas cavern (10).

[0028] O método de produção pode adicionalmente compreender a etapa de bombear para o navio aliviador (12) o excesso de fase líquida de hidrocarboneto e água, quando necessário, por meio do módulo de bombeio submarino (21) e através do riser (17) de fase líquida, entretanto, esta operação ocorrerá somente quando estritamente necessária.[0028] The production method may additionally comprise the step of pumping to the shuttle (12) excess liquid hydrocarbon and water phase, when necessary, through the subsea pump module (21) and through the riser (17 ) of liquid phase, however, this operation will only occur when strictly necessary.

[0029] Quando necessário também, parte do gás armazenado na caverna de gás (10) é enviada para a plataforma de apoio logístico (13) para a geração de energia elétrica. Este envio ocorre pelo próprio compressor (23), através do riser (18) de gás. A energia elétrica gerada na plataforma (13) é transferida em alta voltagem para o transformador (5) e posteriormente transmitida em baixa voltagem para os equipamentos submarinos.[0029] When also necessary, part of the gas stored in the gas cave (10) is sent to the logistical support platform (13) for the generation of electricity. This delivery takes place by the compressor (23) itself, through the gas riser (18). The electrical energy generated on the platform (13) is transferred at high voltage to the transformer (5) and later transmitted at low voltage to the subsea equipment.

[0030] Quando necessário e em uma concretização alternativa, o método em questão pode compreender a etapa de produzir, por meio dos poços de produção (24) a mistura trifásica de hidrocarbonetos e água, proveniente do reservatório (2) subterrâneo explorado e transportá-la à caverna (11) adicional, por meio de uma tubulação submarina (14) que os interliga. Esta etapa será usada somente quando forem explorados reservatórios (2), ou compartimentos destes, que apresentem índice de produtividade muito baixos. Neste caso, a mistura trifásica deve ser bombeada a partir da caverna adicional (11) para o "manifold” (3) pela bomba tipo BCS (22), através da tubulação submarina (14) de mistura trifásica.[0030] When necessary and in an alternative embodiment, the method in question may comprise the step of producing, through the production wells (24) the three-phase mixture of hydrocarbons and water, coming from the underground reservoir (2) explored and transporting it to the additional cavern (11), by means of an underwater pipeline (14) that interconnects them. This step will only be used when reservoirs (2), or compartments thereof, which present very low productivity rates, are explored. In this case, the three-phase mixture must be pumped from the additional cavern (11) to the "manifold" (3) by the BCS type pump (22), through the three-phase mixing subsea pipeline (14).

[0031] Diversas vantagens podem ser associadas ao sistema e método desta invenção, dentre as quais se podem citar a redução do custo de produção e o aumento da segurança do sistema, devido à eliminação das plataformas de produção, o aumento da confiabilidade, que ocorre ao se eliminar os risers de produção, risers do anular dos poços e umbilicais por cada poço, além da redução dos riscos ambientais ao se eliminar as linhas de transferência dos hidrocarbonetos para as plataformas e em função do tipo de estocagem de hidrocarboneto utilizado.[0031] Several advantages can be associated with the system and method of this invention, among which we can mention the reduction in production cost and the increase in system safety, due to the elimination of production platforms, the increase in reliability, which occurs by eliminating production risers, well annular risers and umbilicals for each well, in addition to reducing environmental risks by eliminating the hydrocarbon transfer lines to the platforms and depending on the type of hydrocarbon storage used.

[0032] A descrição que se fez até aqui do sistema submarino integrado de produção de hidrocarbonetos e método de produção, objeto da presente invenção, deve ser considerada apenas como uma das possíveis concretizações, e quaisquer características particulares devem ser entendidas como algo que foi descrito para facilitar a compreensão. Desta forma, não podem ser consideradas limitantes da invenção, a qual está limitada apenas ao escopo das reivindicações que seguem.[0032] The description that has been made so far of the integrated subsea hydrocarbon production system and production method, object of the present invention, must be considered only as one of the possible embodiments, and any particular characteristics must be understood as something that has been described to facilitate understanding. Thus, they cannot be considered limiting of the invention, which is limited only to the scope of the claims that follow.

Claims

1. Integrated subsea hydrocarbon production system comprising at least two saline caves open in the salt layer for storing hydrocarbons, both equipped with communication with the seabed through columns (26) and equipped with a Christmas tree soaked in the sea floor, at least one cavern (9) exclusively for liquid phase storage and one cavern (10) exclusively for gas storage, characterized in that it comprises the following elements: a. At least five oil and gas production wells (24), equipped with wet Christmas trees (4) with the ability to drain production from the reservoir (2) to the seabed; B. At least three fluid injection wells (7), capable of injecting water, gas or CO2 from the surface, or sea water itself, into the reservoir (2); ç. At least one subsea "manifold" (3), positioned on the seabed with the capacity to receive the three-phase mixture of oil, gas and water and redistribute it; d. A subsea separation system composed of at least two subsea separators (6) , positioned in parallel, and capable of separating the three-phase mixture from the "manifold" (3) into a gas phase and a liquid phase composed of oil and water; and. at least one subsea pump module (21) positioned between the subsea separation system and the cave (9) exclusively for storing the liquid phase; f. at least one multiphase pump (8), positioned downstream of the liquid phase cavern (9), to pump the liquid phase to the continent; g. at least one gas compressor (23) positioned between the subsea separation system and the cave (10) exclusively for storing the liquid phase; H. a logistical support platform (13) for control and generation of electrical energy to supply the subsea system; i. at least one subsea electrical transformer (5) for reducing the voltage of the electric current from the logistical support platform for powering subsea equipment; j. a plurality of subsea pipelines (14, 15 and 16) for transporting the three-phase mixture, the liquid phase and the gas; k a plurality of submarine power cables (19) for the electrical supply of the entire system.

2. Integrated submarine system for the production of hydrocarbons, according to claim 1, characterized in that the multiphase pump (8) is preferably a SMBS type pump (Subsea Multiphase Pumping System).

3. Integrated subsea hydrocarbon production system, according to claim 1, characterized in that the logistical support platform (13) uses part of the gas stored in the gas cave (10) to generate the electrical energy that feeds the system.

4. Integrated subsea hydrocarbon production system, according to claim 3, characterized in that the gas is raised to the surface by means of the gas compressor (23) through a gas riser (18).

5. Integrated subsea hydrocarbon production system, according to claim 1, characterized in that it additionally comprises at least one additional cavern (11), which operates with the three-phase mixture of hydrocarbons.

6. Integrated subsea hydrocarbon production system, according to claim 5, characterized in that the at least one additional cavern (11) receives the three-phase mixture of hydrocarbons from compartmentalized regions and with a low productivity index of the reservoir (2).

7. Integrated subsea hydrocarbon production system, according to claim 5, characterized in that it comprises a BCSS type pump (22) positioned inside the additional cavern (11) to transfer the three-phase mixture of hydrocarbons from the cavern (11) for the submarine "manifold'' (3).

8. Integrated underwater hydrocarbon production system according to claim 1, characterized in that it comprises a relief vessel (12) on the surface, moored to a monobuoy (20) that receives production surpluses of the liquid phase from the cavern (9) of liquid phase through the subsea pump module (21) and through a riser (17) of liquid phase.

9. Method of producing hydrocarbons, which makes use of the system defined in claim 1, characterized in that it comprises the following steps: a. Produce, through the production wells (24), the three-phase mixture of hydrocarbons and water, coming from the explored underground reservoir (2) and transport it to the "manifold'' (3) through an underwater mixing pipe (14) three-phase, which connects the well (24) to the "manifold'' (3); B. Direct the three-phase mixture from the "manifold'' (3) to the separators (6) of the subsea separation system through subsea piping (14) of three-phase mixing; c. Separate the three-phase mixture through the separation system subsea in a liquid phase, which contains water and oil, and in a gaseous phase; d. Direct the liquid phase to be stored in at least one liquid phase cavern (9) through the subsea pump module (21) and through of the liquid phase subsea pipeline (15); e. Direct the gas to be stored in at least one gas cavern (10) through the subsea compressor (23) and through the subsea gas pipeline (16); f. the liquid phase to the continent through the multiphase pump (8), positioned downstream of the liquid phase cavern (9); g. Send the gas to the continent through the compressor (23) positioned between the subsea separation system and the gas cave (10).

Method, according to claim 9, characterized in that it additionally comprises the step of pumping the excess liquid phase of hydrocarbon and water to the shuttle vessel (12), when necessary, by means of the subsea pump module (21) and through the liquid phase riser (17).

Method, according to claim 9, characterized in that it comprises the step of sending part of the gas stored in the gas cave (10) to the logistic support platform (13) for the generation of electricity.

Method, according to claim 11, characterized in that the electrical energy is transferred at high voltage from the logistic support platform (13) to the at least one transformer (5) and subsequently transmitted at low voltage to the subsea equipment.

Method, according to claim 9, characterized in that it additionally comprises the step of producing, by means of the production wells (24) the three-phase mixture of hydrocarbons and water, coming from the explored underground reservoir (2) and transporting it to the additional cavern (11), by means of a subsea pipeline (14) of three-phase mixing, which interconnects the well (24) to said additional cavern (11).

Method according to claim 13, characterized in that the three-phase mixture is pumped from the additional cavern (11) to the "manifold" (3) by means of the BCS type pump (22) and through the subsea pipeline (14). ) of three-phase mixing.