BRPI0821626B1 - conjunto colocado abaixo da água e método para produção de gás, ou gás e condensado/ óleo. - Google Patents
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Description
(54) Título: CONJUNTO COLOCADO ABAIXO DA ÁGUA E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE GÁS, OU GÁS E CONDENSADO/ ÓLEO.
(51) lnt.CI.: E21B 43/01; E21B 43/20; E21B 43/12 (30) Prioridade Unionista: 07/01/2008 NO 20080105 (73) Titular(es): STATOIL PETROLEUM AS (72) Inventor(es): HARALD UNDERBAKKE (85) Data do Início da Fase Nacional: 07/07/2010 “CONJUNTO COLOCADO ABAIXO DA ÁGUA E MÉTODO PARA
PRODUÇÃO DE GÁS, OU GÁS E CONDENSADO/ÓLEO”
Campo da invenção
Esta invenção se refere à produção de gás, ou gás e condensado/óleo, a partir de um reservatório gasoso submarino. A invenção ainda se refere a um conjunto e um método para produção de gás, ou gás e condensado/óleo, a partir de um reservatório gasoso submarino onde a pressão de gás é baixa.
Antecedentes para a Invenção e Técnica Anterior
Em um reservatório gasoso, a pressão pode cair de forma relativamente rápida, que resulta na diminuição da produção. Depois de algum tempo de produção, a pressão no reservatório gasoso pode ter caído para uma pressão que é menor que a pressão da água no leito do mar/fundo do mar/fundo da água acima do reservatório. Assim, se toma factível injetar água nas partes inferiores que contêm água do reservatório sem qualquer bomba de injeção ou outro suporte de pressão, mas somente pelo arranjo de um poço de injeção, através do qual água pode fluir devido à alta pressão hidrostática no leito do mar na entrada do poço de injeção.
Para suportar a produção de fluxo de gás a partir de um reservatório de gás, é conhecido arranjar um compressor de gás na saída do poço de produção, ou no leito do mar ou na instalação de superfície. Compressores de gás são usualmente operados/acionados eletricamente. Para reservatórios gasosos com condensado/petróleo, múltiplas máquinas ou bombas de face podem ser altemativamente instaladas, as quais são tipicamente operadas eletricamente.
Na publicação de patente RU2109930, um método para prospectar reservas de gás abaixo da plataforma continental é exposto. O método tem como objetivo evitar o uso da estação de elevação de pressão com compressão de gás antes do ulterior transporte. Ainda, o objetivo é o de reduzir os custos para prospectar o reservatório para um nível comercial. Em um momento predeterminado, os poços de injeção são colocados em operação a fim de manter a pressão com injeção sem bomba de água do mar em os poços de reservatório pela utilização da pressão da coluna d' água entre a superfície do mar e o nível de cabeçote de poço. A injeção de água sem bombeamento utiliza a altura de carga hidráulica na coluna d'água entre a superfície do mar e o nível do cabeçote de poço no leito do mar. A vantagem de acordo com o ensinamento na mencionada publicação é a prospecção do campo com reduzidos custos de capital devido ao fornecimento de gás para os tubos de gás sem o uso de compressores, e manutenção da pressão de reservatório sem bombeamento. Possibilidades da instalação de turbinas hidráulicas nos poços de injeção para produção de eletricidade são mencionadas.
Na publicação de patente WO 02/33218 Al, métodos e arranjos para tratamento de fluido são revelados. Além disso, métodos e arranjos são revelados para utilizar a energia em água escoando de um reservatório de alta pressão. Para produção de gás e gás/condensado/produção de petróleo a partir de campos com pressão baixa e que diminui, existe uma necessidade de métodos e conjuntos que podem fornecer energia para o fluxo de gás ou o fluxo gás/condensado/petróleo para manter a produção bem como contribuir para manter a pressão no reservatório durante a diminuição da pressão de reservatório. Os objetivos da presente invenção são satisfazer as exigências acima mencionadas.
Sumário da Invenção
Com a presente invenção, um conjunto colocado abaixo da água para produção de gás, ou gás e condensado/óleo, a partir de um reservatório gasoso submarino é provido, onde pelo menos um poço de produção é arranjado do leito do mar para uma zona de produção e pelo menos um poço de injeção de água é arranjado do leito do mar para uma zona de injeção. O conjunto é caracterizado por compreender:
Um dispositivo de elevação de pressão conectado à saída do poço de produção para aumentar a pressão em um fluxo de produção a partir do poço de produção, e
Uma turbina d’água conectada a e que opera o dispositivo de elevação de pressão, dita turbina d’água tem uma entrada para água com uma alta pressão hidrostática de acordo com o local da turbina d’água e uma saída conectada a uma entrada do poço de injeção de água, a turbinas d’água é acionada por e retira pelo menos uma parte da energia hidrostática a partir da água, que então pode ser fornecida com pressão mais baixa para o poço de injeção de água, de modo que água assim fornecida para o poço de injeção de água terá uma pressão mais baixa que a pressão hidrostática na entrada do poço de injeção de água.
Os termos poço de produção e poço de injeção de água devem ser aqui interpretados não somente como dois poços separados dos tipos mencionados, mas também trajetos de fluido separados para produção e injeção de água em um e no mesmo poço. Em uma forma de construção vantajosa desta invenção, o poço de produção e o poço de injeção de água são um e o mesmo poço. Por exemplo, o trajeto de fluido para uma dentre produção e injeção está em um espaço anular em tomo de um tubo interno, enquanto o outro trajeto de fluido dentre a produção e injeção está no tubo interno, altemativamente dois tubos separados são providos. Mais preferivelmente, a produção é provida em um espaço anular em tomo de um tubo de injeção estendido para baixo para a zona de produção com uma vedação entre o nível de injeção e produção no poço.
O dispositivo de elevação de pressão é provido em lugar de no topo de ou em seguida a um ou em um cabeçote de poço, embaixo em um poço ou em um quadro de poço em uma posição normalmente destinada para um cabeçote de poço.
Para a produção de gás o dispositivo de elevação de pressão é um compressor de gás; para produção de gás e condensado/petróleo, o dispositivo de elevação de pressão é uma máquina/bomba de fase múltipla. O poço de injeção de água pode ser anexo a um outro reservatório que não o poço de produção. O dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água são preferivelmente providos em um eixo comum, que é preferido com respeito à eficiência e custo. Em uma forma de construção alternativa, o dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água são interconectados via uma razão de engrenagem, que é vantajosa com respeito à operação. Em uma forma de construção vantajosa, a turbina d’água e o dispositivo de elevação de pressão são interconectados hidraulicamente, por exemplo, via um enlace hidráulico, diretamente ou indiretamente acionados por uma turbina d’água, onde a turbina d’água e o dispositivo de elevação de pressão podem ser arranjado ainda mais afastados, pelo que os benefícios de operação podem ser obtidos. Assim, a turbina d’água pode ser provida no nível mais baixo que o dispositivo de elevação de pressão, e a turbina d’água pode mais facilmente ser afixada ao poço de injeção de água em um outro reservatório. O dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água são tipicamente posicionados sobre o leito do mar na saída a partir do poço dê produção. Em uma forma de construção vantajosa desta invenção, particularmente relevante para profundidades de mar rasas, o dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água são providos em um rebaixo no leito do mar na saída a partir do poço de produção, o que vantajosamente aumenta a altura de carga hidráulica para a turbina d’água e assim a eficiência.
Com a presente invenção, um método para produção de gás ou gás e condensado/petróleo a partir de um reservatório gasoso submarino é também provido, pelo menos um poço de produção sendo provido do leito do mar para uma zona de produção e pelo menos um poço de injeção de água é provido do leito do mar para uma zona de injeção, pela utilização do conjunto de acordo com esta invenção. O método é caracterizado por compreender:
aumentar a pressão em um fluxo de produção do poço de produção por meio de um dispositivo de elevação de pressão afixado à saída a partir do poço de produção, e injetar água através do poço de injeção para a zona de injeção a fim de manter a pressão no reservatório, onde a turbina d’água é conectada à entrada do poço de injeção de água, turbina d’água esta que é conectada a, e opera o, dispositivo de elevação de pressão, a turbina d’água tendo uma entrada para água com alta pressão hidrostática de acordo com o local da turbina d’água e uma saída conectada à entrada do poço de injeção de água, a turbina d’água é operada por e retirando pelo menos parte da energia hidrostática a partir da água, que assim é fornecida com uma pressão mais baixa para o poço de injeção de água, de modo que água assim fornecida para o poço de injeção de água tem uma pressão mais baixa que a pressão hidrostática na entrada do poço de injeção de água.
A operação da turbina d’água e retirada de pelo menos uma parte da energia hidrostática a partir da água que é assim liberada a uma pressão mais baixa para o poço de injeção de água, a altura de carga hidráulica inteira no local da turbina d’água vantajosamente é removida, de modo que a pressão em água fornecida pela turbina d’água para o poço de injeção de água será igual em tomo de 1 atmosfera. A altura de carga hidráulica inteira, menos perda, será assim usada para um aumento de pressão no dispositivo de elevação de pressão, enquanto a água está escoando para dentro da zona de injeção através d o poço de injeção de água por meio da altura de carga hidráulica ou a altura de queda hidráulica a partir da entrada do poço de injeção de água para a zona de injeção no reservatório. Uma tal prática da invenção é possível tão logo a pressão na zona de injeção seja mais baixa que a altura de carga hidráulica ou a altura de queda hidráulica desde a entrada do poço de injeção de água para a zona de injeção, corrigida para a perda de pressão no poço e zona de injeção. Todavia, a pressão em um reservatório de gás ou em um reservatório gasoso cairá gradualmente, e a invenção é aplicável e é substancialmente diferente da técnica anterior enquanto pelo menos parte de a energia hidrostática puder ser usada como pretendida. Particularmente, a pressão na zona de injeção deve ser mais baixa que a pressão fornecida a partir da turbina d’água mais a pressão/altura de queda hidráulica no poço de injeção de água, corrigida para a perda de pressão.
A turbina d’água tendo uma entrada para água com uma alta pressão hidrostática relacionada ao local da turbina d’água permite que a entrada introduza água com uma pressão igual a ou principalmente igual à pressão de água hidrostática onde a turbina d’água é posicionada, isto é, sobre o leito do mar, em um rebaixo no leito do mar ou uma instalação abaixo do mar. na entrada, um filtro é preferivelmente arranjado para impedir tamponamento do poço de injeção, e a entrada não precisa ser na fonna de um alinha que se estende pela distância a partir da turbina d’água.
Desenhos
A presente invenção é ilustrada por meio de duas figuras, das quais:
a figura 1 ilustra um conjunto de acordo com a invenção, e a figura 2 ilustra um conjunto alternativo de acordo com a invenção.
Descrição Detalhada
Referência é feita à figura 1, a qual ilustra um conjunto arranjado embaixo da água 1 de acordo com a invenção para produção de gás, ou gás e condensado, a partir de um reservatório submarino 2, pelo menos um poço de produção 3 sendo provido do leito do mar 4 para a produção zona 5 e pelo menos um poço de injeção de água 6 é provido do leito do mar 4 para uma zona de injeção 7. O conjunto 1 compreende um dispositivo de elevação de pressão 8 na forma de um compressor afixado à saída a partir do poço de produção, e uma turbina d’água 9 afixada ao, e acionando o, compressor. O compressor 8 e turbina d’água 9 são ambos posicionados sobre o leito do mar, e as unidades são interconectadas por meio de um eixo comum. A turbina d’água 9 tem uma entrada 10 e uma saída 11 conectadas à entrada do poço de injeção de água. Na entrada 10 para a turbina d’água, um filtro 12 é provido. A turbina d’água é acionada por, e retira pelo menos uma parte da energia hidrostática a partir da água que flui através da turbina d’água, onde água com uma pressão mais baixa é fornecida para o poço de injeção de água de modo que água assim fornecida para o poço de injeção de água terá uma pressão mais baixa que a pressão hidrostática na entrada do poço de injeção de água. Uma tubulação 13 é afixada ao compressor 8 para o ulterior transporte de gás comprimido.
Outra referência é feita à figura 2 ilustrando um conjunto 1 posicionado embaixo da água, acordo com a invenção. O conjunto alternativo é diferente do conjunto mostrado na figura 1 pelo fato de que o compressor 8 e a turbina d’água 9 são posicionados em um rebaixo sobre o leito do mar e o arranjo dos dispositivos mencionados e da conexão entre eles são verticais, onde a turbina d’água é arranjada no fundo.
Pelo uso de um dispositivo de elevação de pressão que diretamente, via uma razão de engrenagem ou hidraulicamente, é acionado pela turbina d’água, problemas com resistência de isolamento elétrico e degradação desta são evitados, que é um grande problema para dispositivos de elevação de pressão acionados eletricamente.
Preferivelmente, a turbina d’água e o dispositivo de elevação de pressão são montados em um eixo comum e projetados de modo que a velocidade de acionamento está abaixo do modo de primeira oscilação crítica de flexão do eixo.
Pelo fato de que a saída da turbina d’água é conectada ao poço de injeção de água, problemas com a vedação de eixo girando mecanicamente contra o mar e qualquer derramamento de hidrocarbonetos são assim evitados.
A pressão de entrada para o poço de injeção de água se iguala à pressão de saída desde a turbina d’água e é mais baixa que a pressão hidrostática circundante.
Preferivelmente, tanto a turbina d’água quanto o dispositivo de elevação de pressão são projetados com mancais lubrificados com produto, isto é, água e gás/condensado/petróleo, respectivamente, que simplifica o projeto. Alternativamente, o conjunto compreende mancais lubrificados com óleo ou mancais lubrificados com glicol, o que é vantajoso quando a pressão de água dentro da turbina é mais baixa que a pressão no fluxo de pressão para o compressor ou a máquina multifásica. Na forma de construção com mancais alternativos, lubrificação combinada e fluido de bloqueio poderíam ser necessários entre a turbina e o compressor/máquina multifásica, tal como mostrado no pedido de patente NO 2004 3636.
Preferivelmente válvulas, conexões e telemetria são providas a fim de controlar a taxa de injeção e eficiência do dispositivo de elevação de pressão. Por exemplo, uma válvula pode ser provida na saída da turbina d’água ou no poço de injeção.
Além disso, uma válvula de desligamento ou válvula de retenção pode ser provida na entrada para o poço de injeção, possivelmente embaixo no poço de injeção, para impedir a descarga do poço de injeção, caso a pressão na zona de injeção não seja ainda suficientemente baixa a fim de praticar a invenção. Alternativamente, uma bomba pode ser provida para encher o poço de injeção de água com água depois do início de funcionamento, que é vantajoso caso a pressão na zona de injeção seja quase igual à pressão no leito do mar, ou se desligamento sobre período de tempo mais longo puder causar um risco que o poço de injeção de água seja cheio com gás escoando a partir da zona de produção. Em uma forma de construção, o conjunto de acordo com a invenção compreende uma entrada para o poço de injeção de água, externa à turbina d’água, alternativamente provido com uma bomba, bomba esta que, se alguma, pode encher o poço de injeção com água em adição ao trabalho como uma bomba de injeção, para iniciar a injeção de água em um estágio mais antecedente, isto é, depois de a pressão na zona de injeção ter caído suficientemente de modo que parte da energia hidrostática pode ser retirada com a turbina d’água a fim de acionar o dispositivo de elevação de pressão.
Esta invenção compreende também uma forma de construção com um separador provido com anexo ou afixação para o poço de produção, com uma bomba provida a jusante e compressor, ambos acionados pela turbina d’água.
A injeção de água é praticada preferivelmente de acordo com a prática normal, isto é, que volume produzido é recolocado a fim de manter a pressão de reservatório, enquanto interrupção de água através dos poços de produção ou inadvertido bloqueio das zonas de reservatório é evitado.
Claims (2)
1/2
1. Conjunto colocado abaixo da água para produção de gás, ou gás e condensado/óleo, a partir de reservatório gasoso submarino, em que pelo menos um poço de produção é provido do leito do mar para uma zona de produção e pelo menos um poço de injeção de água é provido do leito do mar para uma zona de injeção, caracterizado pelo fato de compreender:
um dispositivo de elevação de pressão conectado à saída do poço de produção a fim de aumentar a pressão em um fluxo de produção a partir do poço de produção, e uma turbina d’água conectada a e acionando o dispositivo de elevação de pressão, dito turbina d’água tem uma entrada para água com uma alta pressão hidrostática de acordo com o local da turbina d’água e uma saída conectada à entrada do poço de injeção de água, a turbina d’água acionada por e removendo pelo menos uma parte da energia hidráulica a partir da água assim fornecida com uma pressão mais baixa ao poço de injeção de água, de modo que água assim fornecida para o poço de injeção de água tem uma pressão mais baixa que a pressão hidrostática na entrada do poço de injeção de água.
2. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o poço de produção e o poço de injeção de água serem trajetos de fluido em um e no mesmo poço.
3. Conjunto de acordo com reivindicação 2, caracterizado pelo fato de o trajeto de fluido para produção ser um espaço anular em tomo de um tubo interno, enquanto o trajeto de fluido para injeção está no tubo interno.
4. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo, fato de o dispositivo de elevação de pressão ser provido no topo de um cabeçote de poço.
5. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de elevação de pressão ser um compressor de gás.
6. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de elevação de pressão ser uma máquina/bomba multifásica.
7. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água serem providos em um eixo comum.
5
8. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água serem colocados sobre o leito do mar na saída a partir do poço de produção.
9. Conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de elevação de pressão e a turbina d’água serem providos
10 em um rebaixo no leito do mar na saída a partir do poço de produção.
10. Método para produção de gás, ou gás e condensado/óleo, a partir de um reservatório gasoso submarino, onde pelo menos um poço de produção é provido do leito do mar para a zona de produção, e pelo menos um poço de injeção de água é provido do leito do mar para uma zona de injeção,
15 utilizando o conjunto de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender:
aumentar a pressão em um fluxo de produção do poço de produção por meio de um dispositivo de elevação de pressão conectado à saída do poço de produção, e
20 injetar água através do poço de injeção para a zona de injeção a fim de manter a pressão no reservatório, pelo que uma turbina d’água é conectada à entrada do poço de injeção de água, dita turbina d’água é conectado a e acionando o dispositivo de elevação de pressão, a turbina d’água tem uma entrada para água com alta pressão hidrostática de acordo com o local da turbina d’água e uma saída
25 conectada à entrada do poço de injeção de água, a turbina d’água é acionada por, e retirando pelo menos parte, da energia hidrostática a partir da água assim fornecida com uma pressão mais baixa ao poço de injeção de água, de modo que a água assim fornecida para o poço de injeção de água tenha uma pressão mais baixa que a pressão hidrostática na entrada do poço de injeção de água.
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