CN102428249B - 具有海底冷却器的海底系统及用于清洁海底冷却器的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种用于提高流管线(46)中的压力和/或流速的海底系统，该海底系统布置成与从至少一个流体源(A)接收流体的所述流管线(46)流体连通。该海底系统包括至少一个压缩机或泵(42)以及与至少一个压缩机(42)串联布置在流管线中的至少一个海底冷却器(44)。该海底系统还包括循环管线(50)，该循环管线配置成使得在至少一个压缩机(42)和至少一个海底冷却器(44)下游的流管线(46)中流动的至少一部分流体能够返回到至少一个压缩机(42)和至少一个海底冷却器(44)上游的流管线(46)，使得循环管线(50)能够用于至少一个压缩机(44)的能力调节和至少一个海底冷却器(42)的清洁。还提供一种用于清除聚集在海底系统的至少一个海底冷却器中的蜡和/或沙子和碎片的方法。

Description

具有海底冷却器的海底系统及用于清洁海底冷却器的方法

本申请涉及一种海底压缩机/泵系统，包括用于碳氢化合物的海底冷却器，还涉及一种用于清除聚集在海底冷却器中的蜡和/或水合物的方法。

控制流体温度对于泵/压缩机的工作来说是很重要的。根据实际流体性质的不同，过高或过低的工艺温度可能导致不同的问题(流量保证问题)。

工艺侧的低温可能引起水合物的形成并导致蜡化、结垢或者过高的粘性，因此降低流体的泵送性/可压缩性。

通常，溶解度随着温度的升高而增大(正常可溶性)，但一些盐，即逆可溶性盐，表现不同。这些盐通常是在温度高于某一温度(对于CaCO₃一般为大约35℃)时溶解度随着温度的升高而增大的盐。在这一温度以下，溶解度随着温度升高而增大直到某一温度，在该温度之上溶解度再次随着温度升高而减小。溶解度还取决于例如压力和压力的变化。

随着流体流经海底冷却器，低工艺温度将进一步降低。在工艺侧，正常可溶性盐可能因此而沉积。在海水侧，水将被加热。如果工艺温度足以使表面高于逆可溶性盐的逆转点，则可能因此而在海水侧形成盐。

另一方面，工艺侧的高温会限制压缩机/泵的使用，或者会导致结垢(正常可溶性盐)或者在环境侧引起结垢。

快速的温度变化可能潜在地引起内部泵/压缩机部件与外壳之间的温度差，这可能影响泵/压缩机的使用寿命。

以上问题会不利于泵/压缩机提高或保持生产量的潜力。

US 2007/0029091，也被公布为WO 2005/026497，公开了一种井流(well flow)，在气体与液体分离之前，允许该井流被冷却到周边海水的温度。干气将不会析出自由水，因此不会形成水合物。井流通过MEG或者其它类型的抑制剂被抑制以防止形成水合物。在此公开中提及的循环管线，是用于防浪涌的管线。冷却器可安装在循环管线中，在循环管线中不需要进行主动温度控制，因为在循环管线中流动的流体的温度不会低于周围海水的温度，并且因此不会有析出自由水和后续形成水合物的危险。

本发明的目的是提供一种包括海底冷却器的海底系统，其中能够控制海底冷却器中的蜡和/或水化物的形成。

本发明的另一个目的是提供一种包括海底冷却器的海底系统，其中可清除海底冷却器中的蜡和/或水合物的形成以及聚集的沙子和碎片。

本发明的另一个目的是提供一种包括海底冷却器的海底系统，其中增强了海底冷却器的能力(capacity)调节。

这些目的通过权利要求1中所限定的海底系统和权利要求13中所限定的用于清除聚集在海底冷却器中的蜡和/或水合物以及沙子和碎片的方法来实现。本发明的其它实施方式在所附权利要求中确定。

提供一种具有海底冷却器的海底系统，其中海底冷却器与循环管线的组合为以上概括的挑战提供解决方法或补救措施。特别是，蜡的清除和水合物的控制将在下面进行更详细地描述。当海底冷却器是用于湿气应用的管线内(inline)海底冷却器时，即当流经海底冷却器的流体包括气态形式的水和碳氢化合物，并且通常还包括液态水和冷凝物，即液态形式的碳氢化合物时，所公开的具有海底冷却器的海底系统特别适用。同样包含基于海底冷却器与循环管线的组合的其它潜在功能。

具有两个基本上不同的可替换的海底冷却器位置。海底冷却器可位于主流管线中，即泵送或压缩的流体总是被冷却的，或者海底冷却器可安装在循环管线中，即只有冷却流体流经循环管线。

在循环管线中安装海底冷却器能够用于多相泵，而管线内海底冷却器(即安装在主流管线内的海底冷却器)能够用于湿气应用，在湿气应用中，经过压缩机的温度上升更大，并且由于降低了吸入温度而获得的益处更重要。

提供一种被布置成与从至少一个流体源接收流体的至少一个流管线(flow line)流体连通的海底系统，该海底系统包括至少一个压缩机或泵。该海底系统进一步包括被布置在流管线上游或压缩机下游的至少一个海底冷却器。另外，该海底系统包括循环管线，该循环管线被设置成使得在至少一个海底冷却器和至少一个压缩机的下游的流管线中流动的至少一部分流体可循环返回至少一个海底冷却器和至少一个压缩机的上游的流管线。

为了调节流经循环管线的流体的流动，海底系统的循环管线优选地设置有至少一个阀装置，所述阀装置与控制阀装置的控制系统通信。

流体源可以是生产碳氢化合物的井流的一个或者多个碳氢化合物井，该井流可包括在流管线内流动的石油、气、水和/或固体碎片。来自于不同井的两个或多个流管线可组合成单个流管线，并且在流管线内流动的井流可通过一个或多个压缩机泵送。

海底冷却器优选地包括至少两个冷却段，其中每个冷却段包括被构造成与周围海水交换热量的多个冷却管。海底冷却器进一步包括一个或多个阀装置，使得能够独立调节流经冷却段的流体的流动。可调节海底冷却器，使得流体可流经一个、几个、或者所有冷却段或者不流经冷却段。显然，可以以连续的方式调节流经这些段的流体流的速度。

海底冷却器的至少一个冷却段可设置有与包含控制单元的控制系统通信的一个或多个温度传感器和/或一个或多个压力传感器。控制单元根据由温度传感器和/或压力传感器和/或其它类型的传感器测量的值来控制一个阀装置或多个阀装置，从而可调节流经冷却段的流体的流动。可替换地，根据温度和/或压力和/或其它物理量的读数，可手动地调节阀装置，例如通过采用ROV，或者通过采用预定的程序。另外，可根据海底冷却器的冷却段的上游和/或下游的流体的温度和/或压力来调节流体流。

海底系统可设置有测量海底冷却器外面的流体的排出温度和海底冷却器上游的流体温度的温度传感器，从而获得经过海底冷却器的温度差。该海底系统还可设置有测量海底冷却器的下游的流体的排出压力和海底冷却器上游的流体的压力的压力传感器，从而获得经过海底冷却器的压力差。经过海底冷却器的压力降，可能与泵/压缩机抽入温度结合，可以被用于引导何时海底冷却器需要清洁。

如所提及的，海底系统优选地与控制系统通信，该控制系统根据所测量的经过海底冷却器的温度差和/或压力差或者与流经海底冷却器的流体流相关的其它物理量的测量来调节海底冷却器的阀装置。可使用相同的控制系统来调节流经具有压缩机的主流管线、循环管线和旁通管线的流动。可替换地，该海底系统可设置有用于此目的一个或多个独立的控制单元。显然，阀装置中的一个或多个可构造成被手动地调节，例如通过采用ROV。

为了清除聚集在海底冷却器中的蜡和/或水合物，切断流经至少一个冷却段的流体流，从而减弱流体的冷却和聚集的蜡和/或水合物的融化，其中蜡和/或水合物聚集在海底冷却器的对于流体流开放的冷却段中。作为完全切断流经一个冷却段或多个冷却段的流体流的替换，可将经过一个冷却段或多个冷却段的流速降低到期望水平。

可重复此程序，直到海底冷却器的所有需要清洁的段都已经被清洁，即当一个冷却段已经被清洁时，被切断的冷却段对于流体流可重新开放并且另一段可被切断。最后，所有的冷却段都将被清洁。

还提供一种用于清除聚集在海底系统的海底冷却器中的蜡和/或水合物的方法。在压缩机下游的流管线中流动的流体的至少一部分经过循环管线循环返回至海底冷却器和压缩机上游的流管线，从而海底冷却器的排出温度升高并且聚集的蜡和/或水合物被融化。流体的循环还可与海底冷却器的一个或多个冷却段的切断结合，从而进一步提高流经正被清洁的冷却段的流体流的温度和速度。

如果在海底冷却器的清洁期间需要保持来自至少一个流体源的流体的正常生产，即碳氢化合物的井流，可使所生产的流体经过旁通管线传递，同时压缩机以至少部分循环方式运行。通常，通过提高循环的日常清洁将导致碳氢化合物的生产极少变化或者没有变化。碳氢化合物的生产上的完全停止或者大幅减少将仅在模块中的压力需要通过例如下行管(downline)或出油管来卸放的条件下实现，可替换地通过采用湿气压缩机和循环。

所需的冷却器能力将取决于流速、海底冷却器和压缩机处的到达温度、所需的压力提升等。冷却过多会引起水合物和蜡的沉积，而冷却过少会降低系统的可用性。实际的冷却器能力将进一步取决于周围温度和气流的季节变化。

还可通过提高在循环中泵送/压缩的流量的比例来短时间内提高海底冷却器的温度，从而融化/清除水合物和/或蜡。

可替换地，可通过改变循环的流量比例来调整热负荷，从而调节海底冷却器的能力/性能。通过调整热负荷提高温度同样可用于清除水合物和/或蜡。

蜡可随着时间而沉积在冷却器内的壁上，降低了热传递性能并且因此降低了海底系统的整体能力。优选地，通过融化来清除蜡。这能够通过提高海底冷却器的排出温度而实现。因此，当需要时，冷却器排出温度可通过提高海底冷却器的热负荷而在一段时间内得到提高，即，循环中的流量比例提高。这通过调节循环管线中的阀装置来实现，从而调节循环流速与生产流速之比。同样的效果可通过减少海底冷却器的冷却面积来实现，其将同样提高海底冷却器中的升高温度。

水合物是用在有机和无机化学中的术语，用来表示物质包含水。石油工业中的水合物指的是气体水合物，即在水的正常凝固点以上的温度和压力下形成类似湿雪或冰的固体的碳氢化合物气体和液态水。

水合物经常引起阻塞流管线，因而随之使生产受损。通常通过确保流管线在水合物区域以外工作来防止水合物，即隔离以保持高温或者通过抑制剂降低水合物的形成温度。

下面的图表示出了未进行抑制的海水和用水合物抑制剂的各种量对相同海水进行抑制的典型水合物曲线。甲醇的含量从左到右增加，即最左边的曲线是0wt％的曲线，并且最右边的曲线是30wt％的曲线。流管线在曲线的右手侧上工作，因为在该侧上不能形成水合物。

如果形成，则通常通过融化来清除水合物。对流管线减压，以使工作条件处于水合物区域以外(水合物区域在曲线的左手侧上)，或者通过采用抑制剂来压低(depress)水合物曲线。因此，清除水合物的常见方法是停止生产并且卸放流管线，以便通过减压来融化水合物。在这些情况中，对水合物栓塞(plug)平均减压(即在两侧上)经常被认为是很重要的，以降低与此处理相关的一些风险(当冰栓塞松动时，捕获的加压气体可能引起冰栓塞射出)。

如果在工作压力下处理温度降低到水合物形成温度以下，将在工作期间开始形成水合物。经过海底冷却器的温度降低因此会引起水合物形成，给予与时间的话，水合物将部分或者完全阻塞冷却管或压缩机吸入管线。

经常需要流管线在停止工作的情况下长时间保持在水合物形成温度以上，以便获取时间来干预来防止水合物形成。未隔离的海底冷却器将是系统中的主要冷却点，并且因此在停止工作情况下成为潜在问题区域。

因此，用各种方法来防止水合物形成并且在停止工作情况下获得所需的保持时间是有利的。进一步，如果流管线和/或海底冷却器被部分或完全阻塞，获得一种方法来溶解水合物是有利的。

在海底冷却器的正常操作期间，可如上所述地测量海底冷却器的排出压力和温度。如果海底冷却器的排出压力和温度表明海底冷却器的操作开始接近水合物区域，则可通过提高海底冷却器的热负荷而提高温度来增大与水合物区域之间的距离。获得此功能需要循环管线设置有阀装置，使得可调节循环流速与生产流速之比。

可替换地，可通过关闭隔离阀来降低压缩机中的压力。模块中的气体将随着被捕获在海底冷却器中而迅速冷却，引起单元中的压力降，因此增大了朝着水合物形成曲线的欲度(margin)。为此目的，模块优选地配有在关闭条件下失效自动关闭的阀。

为了清除水合物，与压力降低相结合，可通过打开循环管线来均衡经过海底冷却器(其最接近于水合物位置)的压力。

如果海底冷却器还未完全被水合物阻塞，则水合物栓塞的两侧经受压缩机的吸入压力，并且水合物两侧上的压力可通过采用压缩机结合循环管线来降低，以降低海底冷却器中的吸入压力。例如，如果压力是20巴并且压缩机在2的压力比下工作，则吸入压力降低至10巴。因此，水合物可融化，而不必对整个流管线减压。循环还将引起温度升高，这将有助于融化水合物。

可替换地，当海底冷却器仅被部分阻塞时，可通过采用使压缩机在循环模式运转而实现压力降低和/或温度升高的组合来融化水合物。通过利用循环阻气门，经常能够将吸入压力降低到水合物形成压力以下。当压缩机在循环模式下运转时，由于从压缩机输入的所有能量将必须被海底冷却器带走，所以循环流体温度将同样升高。因此，水合物能够被清除/融化，而不必对流管线减压，并且能够在融化期间通过旁通管线来保持自然生产。此方法优选地与脱水抑制组合来增强融化。应当注意到，海底冷却器中的任何水合物将从两侧上被减压。

污垢的早期检测方法同样是有益的。污垢是降低流经海底冷却器的流体与海水之间的热传递的用于任何沉积物的术语，即工艺侧上蜡、水垢、水合物等和环境侧上的水垢、海洋生物等。污垢的早期表明能够允许采取预防措施。

这可通过设计海底冷却器的一个或多个部分作为冷区和/或热区来实现，使得所述部分相对于海底冷却器的其他部分具有较低或较高的温度，并且进一步地，测量所关注部分中的温度并且使用测量值来检测海底冷却器中的温度是否朝着形成蜡、水合物或逆可溶性盐(即内部污垢)的临界温度降低。

进入或离开海底冷却器(或者其它类型的设备)的整体流体温度能够被测量并且与水合物、蜡和水垢的临界温度进行对比。然而，在设备中可能存在更冷的点，引起流体降低至临界温度以下，而没有被整体温度测量检测到。对于海底冷却器而言，这可能是因为例如经过单元的流体分布上的微小变化。

因此，获得污垢的早期检测的一种可替换方法将利用分别在冷区和热区中的约束区(restriction)上的不同压力测量，采用这些约束区来确保各个冷却管具有同等的流体分布。约束区之间的压力的相对变化可用来表示流经冷却管的相对流体流是否已经独立于工艺温度、海水温度或海流的变化而改变。通过采用超声波速度传感器也能够实现相同的效果，在此情况下不需要约束区。事实上，可利用提供与流速改变时也改变的物理量相关的信号的任何传感器来获得污垢的早期检测。

另一个可替换的用于检测污垢的方法是采用伽马射线(gamma)密度计来测量冷却管的横截面的密度，从而可以发现沉积在冷却管的壁上的水合物或者流体流中的水合物团块等。

现在将结合附图解释本发明的优选非限制性实施方式，附图中

图1示出了第一海底冷却器的冷却段的立体图，

图2示出了第一海底冷却器的冷却段的侧视图，

图3示出了第一海底冷却器的冷却段的侧视图，

图4示出了第一海底冷却器的冷却段的俯视图，

图5示出了第一海底冷却器的侧视图，

图6示出了第一海底冷却器的侧视图，

图7示出了第一海底冷却器的俯视图，

图8示出了第二海底冷却器的立体图，

图9示出了海底系统的第一实施方式的示意图，

图10示出了海底系统的第二实施方式的示意图，

图11示出了包括两个海底冷却器和一个流分配器的海底系统的示意图，其中从流分配器到各个海底冷却器的管道是对称的，

图12示出了同样能够均质化流体流和阻止流体流中的气泡(slug)的流分配器。

在图1至图4中示出了海底冷却器的冷却段15。冷却段15包括具有入口(用字母A表示)的上升管11，其可连接至流管线(未示出)。在上升管11上安装有分配管24，分配管将上升管11中的流体流分成三个支流。在分配管24的每个支流上连接有入口歧管16。

类似地，海底冷却器10包括出口管13，其连接至汇集歧管14。在汇集歧管上连接有三个出口歧管20，当安装海底冷却器时，出口歧管优选地位于比入口歧管16更低的位置。如图中所示，分配歧管16的数量等于汇集歧管20的数量。然而，这不是必须的，例如，人们可以想象冷却段15设置有比入口歧管16少的出口歧管20。

在入口歧管16与出口歧管20之间，延伸有至少一个但优选地多个冷却管22。海底冷却器10被配置成使得冷却管22在工作条件下暴露于周围海水中，并且因此流经海底冷却器的流体与周围海水交换热能。

如图1至图4所见，当安装海底冷却器10且工作时，冷却管22优选地配置成使得它们基本上是竖直的。出口歧管20与入口歧管16优选地配置成使得它们相对于水平面是倾斜或者歪斜的。这在图3中清晰地示出。如图1中的箭头A所示，流入冷却器的流体将向上流经上升管11并流经分配管24之后流经入口歧管16。然后，流体向下流经冷却管22并进一步流经倾斜的出口歧管20和汇集歧管14，并最终经过出口管13流出，如箭头B所示。冷却管22的基本上竖直的配置以及出口歧管20和入口歧管16的倾斜配置使得更容易从海底冷却器10清除沙子和碎片。

在图5至图7中，一种具有两个冷却段的海底冷却器10被示出为布置在框架25中。海底冷却器10设置有第一冷却段30和第二冷却段32。每个冷却段30、32以与图1至图4中公开的冷却段15相同的方式设计，并且设有连接至三个入口歧管16的分配管24和连接至出口管(图中不可见)的出口歧管20。在入口歧管16与相应的出口歧管20之间设置有至少一个但优选地多个冷却管22，如所示，冷却管被配置成当安装和使用海底冷却器10时与周围海水交换热能。

另外，海底冷却器10设置有一个或多个阀装置(图中未示出)，所述阀装置与能够控制阀装置的控制系统通信，从而可控制和调节经过海底冷却器10的冷却段30、32的流体流。通过一个或多个阀装置的远程控制，可将流体布置成流经两个冷却段30、32或者仅流经其中一个冷却段，并且可将流经任意给定冷却段30、32的流体流的速度调节到期望水平。

图1至图7中示出的海底冷却器44配置有一个或两个冷却段。但是，如果需要的话，该海底冷却器可设置有两个以上的冷却段。每个冷却段还可设置有多于三个或者少于三个的入口歧管16和出口歧管20，如图中所示。

图8中公开了海底冷却器44的第二实施方式。虽然此设计稍微不同于以上公开的海底冷却器，但图8中示出的海底冷却器44包括与结合图5至图7公开的海底冷却器相同的主要部件。该海底冷却器44包括八个冷却段15。每个冷却段15包括通过管道29连接至上升管11的入口歧管16和通过出口管道连接至出口的出口歧管20。在每个冷却段15的入口歧管16与出口歧管20之间设置有至少一个但优选地多个冷却管22。当安装和使用海底冷却器44时，流体流经上升管11。在顶部，流体流经四个管道29进入四个冷却段15的分配歧管12。之后，流体流被分配至两个冷却段15并且向下流经安装海底冷却器时暴露于周围海水中的冷却管22。海底冷却器44优选地设置有一个或多个阀装置(图8中未示出)，从而可相互独立地控制和调节流经冷却段15，并且还可能流经冷却段15的每个冷却塔31的流体流。海底冷却器44优选地还设置有旁通管线和阀装置，用于调节经过海底冷却器44的流体比例。

图9中示出了海底系统40的一个实施方式。海底系统40包括流体在其中流动的流管线46。流体流可能是来源于海底井的水与碳氢化合物的混合物，例如湿气。

在流管线46中布置有泵或压缩机42，并且在压缩机42的上游是海底冷却器44。海底冷却器优选地为以上所述的类型。在海底冷却器的上游布置有位于流管线46中的阀装置V1，并且在压缩机42的下游布置有位于流管线46中的阀装置V2，两个阀装置V1和V2都优选地与控制系统通信，从而可控制和调节流经海底冷却器44和流管线46中的压缩机42的流体的流动。应当提及的是，在正常的工作条件下，流体流经流管线46并因此经过海底冷却器44，随后流经压缩机42。该海底系统进一步设置有循环管线50，在压缩机42下游的流管线46中流动的至少一部分流体可通过循环管线循环回到海底冷却器44上游的流管线46，如图4中的图8所示。在循环管线50中设置有阀装置V4，该阀装置优选地与控制系统通信，从而可控制和调节流经循环管线50的流体流。此外，在循环管线50与流管线46汇合的分支点47处，优选地设置有混合器。

混合器可以是图12中示出的类型，其能够均质化流体流和阻止流体流中的气泡。

所述海底系统还可设置有旁通管线48。在旁通管线48中优选地布置有阀装置V3，该阀装置优选地与控制系统通信，从而可控制和调节流经旁通管线48的流体流。

流体可如图8中示出的流经该海底系统：

-井流自然地流经打开的旁通阀装置V3。隔离(isolation)阀装置V1和可能的阀V2被关闭。泵/压缩机未使用。

-井流自然地流经打开的旁通阀装置V3。可关闭隔离阀装置V1、V2中的一个或多个。打开循环阀装置V4并且泵或压缩机42工作，从而使流体经过循环管线50循环。

-关闭旁通阀装置V3。打开隔离阀装置V1、V2。通过压缩机42生产井流。这是压缩机42工作时的正常配置。根据循环阀装置V4的位置，流经压缩机42的流的一部分可从压缩机42的排出侧通过循环管线50流回至压缩机42和海底冷却器44上游的流管线46。

-关闭旁通阀装置V3。井流不再自由流动。泵或压缩机42以循环模式工作，即打开循环阀装置V4，以便降低井口压力，从而“开始(kickingoff)”生产。此模式接下来将是经过泵或压缩机42的正常生产，如上面所述。

根据被循环的流体流的比例，一部分或全部的泵/压缩机动力将加热模块中的流体。因此，排出温度如果不冷却，则会变得高到限制泵/压缩机的使用并最终导致系统关闭的温度。对压缩机系统而言，高吸入温度将进一步降低整体效率。因此，有利的是在系统中安装海底冷却器44来控制温度。

申请人最初开发了自己的混合器和分流器单元，用于均质化多相流，以达到多相流测量和多相泵入口调节的目的。现在它已被应用到目的在于进行有效质量传递的几个其他应用领域，例如水处理、气体净化和气体脱水。

进入冷却器单元的气泡流由于水的击打而会对结构产生不利影响。如果将上述混合器安装在海底冷却器44的上游，则将减弱轴向流变化(瞬间气液比和流速方面均有变化)并另外提供增强流体分布的径向混合。

另外，本申请人的混合器可安装在两个或多个平行操作的海底冷却器组群的上游。混合器此时将作为分流器操作，由于流出混合器的流是均质的，所以提供了对称的分流，因此确保每个冷却器组群将具有相同的流速，且因此具有相同的冷却负荷。因此，分流器可与阀等装置组合使用以提供来自于一个或多个冷却组群的冷却。

在图10中，示出了被配置为接收流经两个流管线46的流体流的海底系统60。在流管线中，压缩机52布置成包含两个压缩机42。压缩机52的上游布置有管线内海底冷却器44。海底系统60进一步包括位于压缩机52上游和海底冷却器44下游的流混合器54和位于压缩机52下游的分流器55。流混合器54还可设置在海底冷却器44的上游。

在本发明的一替换实施方式中，海底系统60设置有两个或者可能更多的海底冷却器44，所述海底冷却器优选地平行布置，如图11中所示。流混合器54优选地设置在两个海底冷却器44的上游，例如位于图10中所示的分支点70处，并且该流混合器还将起到流分配器和粘滞流的阻尼器的作用。流分配器和混合器54还将均质化流体流并确保流体在两个海底冷却器44之间的均衡分布，由于流分配器和混合器54确保液滴被打散成更小的液滴，从而在流体进入海底冷却器44之前获得均质化多相流。

在图11中示出了设置有两个平行布置的海底冷却器10的海底系统。流管线46中的流体流优选地通过采用流分配器54被均匀分到两个海底冷却器44之间的两个管线46a和46b中，该流分配器提供流体流中的气体和液体的均匀分布。另外，流分配器优选地布置成获得从流分配器到海底冷却器的对称管道46a、46b。

还设置有循环管线50，该循环管线从压缩机42和海底冷却器44中至少一个的下游的分流器55延伸返回至海底冷却器44和压缩机42上游的流管线46，如图10中所见。循环管线46设置有调节流经循环管线46的流体的流动的阀装置V4。

每个流管线46设置有旁通管线48，使得来自每个流管线46的井流可绕过压缩机52。两个旁通管线48都设置有控制流经对应的旁通管线48的流体的流动的阀装置V3。

每个流管线46还设置有位于管线内海底冷却器44上游的阀装置V1，并且每个流管线46设置有位于压缩机52下游并且还位于分流器55下游的阀装置V2。阀装置V1、V2调节流经海底冷却器44和压缩机52的流管线46中的流体的流动。

流体以与图8、图4中所示出且如上所述的单极泵/压缩机相同的方式流经双缸泵/压缩机。

-井流自然地流经一个或两个打开的旁通阀装置V3。隔离阀装置V1和可能的V2被关闭。泵/压缩机未使用。

-井流自然地流经打开的旁通阀装置V3。可关闭隔离阀装置V1、V2中的一个或多个。打开循环阀装置V4并且至少一个泵/压缩机52工作，使得流经循环管线50的流体循环。

-关闭旁通阀装置V3。打开隔离阀装置V1、V2。通过压缩机52生产井流。这是压缩机52工作时的正常配置。根据循环阀装置V4的位置，流经压缩机52的流体的一部分可从压缩机52下游的分流器55通过循环管线50流回至海底冷却器42和压缩机52上游的流管线46。

-关闭旁通阀V3。井流不再自由流动。压缩机52，即泵/压缩机42中的至少一个，以循环模式工作，以便降低井口压力，因此“开始”生产。此模式接下来将是如上面所描述的通过压缩机52的正常生产。

在图9和10中，一个海底冷却器或多个海底冷却器被示出为布置在至少一个压缩机或泵的上游。将海底冷却器10布置在至少一个压缩机或泵的下游也是可行的。在任一情况下，循环管线50连接至位于海底冷却器44和至少一个压缩机42上游以及位于海底冷却器44和至少一个压缩机下游的流管线46。

在图12中示出了分流器54的一个实例。除了均匀分流外，此分流器还提供流体流被分流之前的轴向和径向阻尼。分流器54包括具有开口72的腔室71，流体在该开口进入。在腔室71中，设置有穿孔管73，该穿孔管布置成使得气体流经它。穿孔管73优选地向下延伸至腔室下端的再混合区74，在此部分气体和部分液体被再混合。在再混合区74下面优选地设置有约束区或喷嘴装置(图中未示出)，其被设计成使得来自于喷嘴或约束区的喷流形成湍流剪切层并且雾化流动。因此，离开分流器54的流体75在进入海底系统的海底冷却器44之前提供流体流中的气体和液体的改进分布。

Claims (13)

1.用于提高流管线中的压力和/或流速的海底系统，所述海底系统布置成与从至少一个流体源接收流体的所述流管线流体连通，所述海底系统包括：至少一个压缩机或泵；与所述至少一个压缩机或泵串联地布置在流管线中的至少一个海底冷却器；以及循环管线，所述循环管线被配置成使得在所述至少一个压缩机或泵和所述至少一个海底冷却器下游的流管线中流动的流体的至少一部分能够循环返回到所述至少一个压缩机或泵和所述至少一个海底冷却器上游的流管线，使得所述循环管线能够用于所述至少一个压缩机或泵的能力调节和所述至少一个海底冷却器的清洁，其特征在于，所述海底系统进一步包括旁通管线，所述旁通管线被配置成使得至少一部分流体能够绕过所述海底冷却器和所述至少一个压缩机或泵。

2.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述海底系统设置有位于所述海底冷却器的上游侧上的混合器。

3.根据权利要求1或2所述的海底系统，其特征在于，所述海底系统设置有位于所述至少一个压缩机或泵的上游侧以及位于所述海底冷却器的下游侧的混合器。

4.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述循环管线包括至少一个阀装置，使得经过所述循环管线的流体的流动能够被调节。

5.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述旁通管线包括至少一个阀装置，用于调节经过所述旁通管线的流体的流动。

6.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述海底冷却器配置有至少两个冷却段和至少一个阀装置，使得经过所述冷却段的流体的流动能够被独立调节。

7.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述海底系统设置有至少两个海底冷却器和布置在所述至少两个海底冷却器和/或所述至少一个压缩机或泵的上游的流分配器，所述流分配器将流体流分流成为通过管道分配到所述至少两个海底冷却器的至少两个同等部分。

8.根据权利要求7所述的海底系统，其特征在于，从所述流分配器到所述至少两个海底冷却器和/或所述至少一个压缩机或泵的管道对称地布置。

9.根据权利要求7所述的海底系统，其特征在于，所述流分配器适于均质化流体流和阻止流体流中的气泡。

10.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述海底系统包括控制系统，所述控制系统与所述海底系统的阀装置通信，使得能够调节所述阀装置并且能够调节经过所述海底系统的流管线、循环管线和旁通管线的流体的流动。

11.根据权利要求1所述的海底系统，其特征在于，所述流体为包括碳氢化合物和/或水的多相流。

12.用于清除聚集在海底系统的至少一个海底冷却器中的蜡和/或水合物和/或沙子和碎片的方法，所述海底冷却器设置有至少两个冷却段，除了至少一个海底冷却器以外，所述海底系统还包括至少一个压缩机或泵，所述海底系统布置成与从至少一个流体源接收流体的至少一个流管线流体连通，使得流体在正常工作条件下流经所述海底冷却器和所述至少一个压缩机或泵，其中，在所述流管线中流动的流体的一部分通过循环管线循环，所述循环管线布置成与所述至少一个压缩机或泵和所述至少一个海底冷却器下游的流管线以及所述至少一个压缩机或泵和所述至少一个海底冷却器上游的流管线流体连通，从而所述海底冷却器的排出温度升高并且聚集在所述海底冷却器中的蜡和/或水合物融化，其特征在于，所述至少一个海底冷却器中的压力降低，使得水合物融化；或者在流体通过所述循环管线、所述至少一个压缩机或泵和所述至少一个海底冷却器循环的同时，通过绕过所述至少一个海底冷却器和所述至少一个压缩机或泵的旁通管线保持来自于所述至少一个流体源的流体的自然生产；或者所述海底冷却器设置有至少两个冷却段，并且通过所述海底冷却器的至少一个冷却段的流体流被切断，从而减少所述海底冷却器的冷却面积并且提高流经所述海底冷却器的流体流的速度和/或温度。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在流体通过所述循环管线循环和/或一个或多个冷却段被切断时，通过所述压缩机或泵保持来自于所述至少一个流体源的流体的部分或全部生产。

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