CN111502607A - 一种海洋油气采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海洋油气采集系统，属于海洋石油开采技术领域。海洋油气采集系统包括水下采油树、第一跨接管、第二跨接管、海底管汇和增压装置，水下采油树与第一跨接管的一端连接，第一跨接管的另一端通过增压装置连接于第二跨接管的一端，第二跨接管的另一端延伸与海底管汇连接，海底管汇用于将油气集合并输送至井口，增压装置用于为来自第一跨接管的油气加压。该海洋油气采集系统以较低的成本提高油气背压，使得油气在采集过程中能够持续流动，进而保障海洋油气田生产效率的目的。

Description

一种海洋油气采集系统

技术领域

本发明涉及海洋石油开采技术领域，尤其涉及一种海洋油气采集系统。

背景技术

随着陆上石油勘探及开发难度越来越大，海洋油气勘探和生产活动大大增加。海洋油气田生产设施一般由三大部分组成：海洋平台、水下设备以及连接二者的海洋立管和海底管线。水下采油树、水下管汇等水下设备之间的连接，通常涉及跨接管问题。

油气井开采后期，井下储藏的油气压力减小，油气输送效率降低，甚至难以通过自身压力流动至海面储油设施。目前，海洋油气田一般利用注水、注气等人工举升方法将水、气注入井下，增加油层压力，使生产油气能够持续流动。人工举升方法需在目标井口附近钻注水井和注气井以及安装注水采油树和注气采油树，人工举升设备复杂，总体投入成本较高。

因此，亟需一种成本低的海洋油气采集系统，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种海洋油气采集系统，以较低的成本提高油气背压，使得油气在采集过程中能够持续流动，进而保障海洋油气田生产效率的目的。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种海洋油气采集系统，包括水下采油树、第一跨接管、第二跨接管、海底管汇和增压装置，所述水下采油树与所述第一跨接管的一端连接，所述第一跨接管的另一端通过所述增压装置连接于所述第二跨接管的一端，所述第二跨接管的另一端与所述海底管汇连接，所述海底管汇用于将油气集合并输送至井口，所述增压装置用于为所述第一跨接管中的油气加压。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述海洋油气采集系统还包括水下电液分配模块，所述水下电液分配模块连接于所述增压装置和海面作业平台之间。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述增压装置包括增压泵和设置在所述增压泵上的电子舱，所述增压泵连接于所述第一跨接管和所述第二跨接管之间，所述电子舱与所述水下电液分配模块连接，所述电子舱用于为所述增压泵供电及控制所述增压泵的启停与转速。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述增压泵包括增压壳体和设置于所述增压壳体内的增压螺杆和电机，所述增压螺杆与所述电机的输出轴连接，所述增压壳体连接于所述第一跨接管和所述第二跨接管之间，所述增压壳体与所述电子舱连接。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述增压壳体与所述第一跨接管和所述第二跨接管的连接方式为法兰连接或焊接。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述电子舱包括电子舱壳体和均设置在所述电子舱壳体内的电源模块、增压泵转速控制模块和增压泵启停控制模块，所述电源模块、所述增压泵转速控制模块和所述增压泵启停控制模块均与所述电机连接，所述电子舱壳体与所述增压壳体连接。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述增压装置还包括电缆穿越器，所述电缆穿越器的两端分别密封连接于所述电子舱壳体和所述增压壳体。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述电缆穿越器内设置有电缆容纳腔，所述电缆容纳腔连通所述电子舱壳体和所述增压壳体，所述电子舱壳体内的线缆穿过所述电缆容纳腔与所述电机连接。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述海洋油气采集系统还包括电飞缆，所述增压装置通过所述电飞缆与所述水下电液分配模块连接。

作为一种海洋油气采集系统的优选技术方案，所述电子舱壳体顶部设置有插座，所述电飞缆一端与所述插座连接，另一端与所述水下电液分配模块连接。

与现有技术相比，本发明的优点及有益效果在于：

本发明提供了一种海洋油气采集系统，包括水下采油树、第一跨接管、第二跨接管、海底管汇和增压装置，水下采油树与第一跨接管的一端连接，第一跨接管的另一端通过增压装置连接于第二跨接管的一端，第二跨接管的另一端延伸与海底管汇连接，海底管汇用于将油气集合并输送至井口，增压装置用于为第一跨接管中的油气加压。油气经过增压装置的加压，顺利流入海底管汇，相较于现有技术中的人工举升方法该海洋油气采集系统以较低的成本提高油气背压，使得油气在采集过程中能够持续流动，进而实现保障海洋油气田生产效率的目的。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的海洋油气采集系统的连接关系示意图；

图2是本发明具体实施方式提供的增压装置的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的海洋油气增压方法的流程图。

附图标记：

1、水下采油树；2、第一跨接管；3、第二跨接管；4、海底管汇；

5、增压装置；51、增压泵；511、增压螺杆；512、电机；513、增压壳体；52、电子舱；521、电源模块；522、增压泵转速控制模块；523、增压泵启停控制模块；524、电子舱壳体；53、电缆穿越器；

6、水下电液分配模块；7、电飞缆。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供了一种海洋油气采集系统，该海洋油气采集系统包括水下采油树1、第一跨接管2、第二跨接管3、海底管汇4和增压装置5，水下采油树1与第一跨接管2的一端连接，第一跨接管2的另一端通过增压装置5连接于第二跨接管3的一端，第二跨接管3的另一端延伸与海底管汇4连接，海底管汇4用于将油气集合并输送至井口，增压装置5用于为第一跨接管2中的油气加压。

水下采油树1的油气流入第一跨接管2，第一跨接管2中的油气经增压装置5加压后流入第二跨接管3，经过第二跨接管3后顺利流入海底管汇4，并持续输送至井口。相较于现有技术中采用的人工举升方法，省去钻注水井和注气井以及安装注水采油树和注气采油树等海底设施，降低了成本，实现了提高油气背压，使得油气在采集过程中能够持续流动，进而实现保障海洋油气田生产效率的目的。在海洋油田服役后期油层压力减小、采收率下降的情况下，可对原有海底跨接管回收，并增加安装增压装置5，此装置可适用于现有大多数海洋油气田的后期改造。

可选地，海洋油气采集系统还包括水下电液分配模块6，水下电液分配模块6连接于增压装置5与海面作业平台之间。优选地，在本实施例中，水下电液分配模块6通过海底脐带缆与海面作业平台连接。水下电液分配模块6用于对增压装置5供电并实现海面作业平台与增压装置5的双向通讯，具体为海面作业平台发送控制指令，经水下电液分配模块6处理后发送至增压装置5，增压装置5执行该控制指令后，通过水下电液分配模块6反馈相应的信号至海面作业平台。进一步地，海洋油气采集系统还包括可进行水下湿插拔的电飞缆7，增压装置5通过电飞缆7与水下电液分配模块6连接。

进一步地，增压装置5包括增压泵51和设置在增压泵51上的电子舱52，增压泵51连接于第一跨接管2和第二跨接管3之间，电子舱52与水下电液分配模块6连接，电子舱52用于为增压泵51供电及控制增压泵51的启停与转速。具体地，水下遥控机器人进行水下连接作业，通过电飞缆7将电子舱52的顶部连接至水下电液分配模块6。优选地，在本实施例中，增压泵51采用管串式设计，具体为增压泵51两端分别连接有油气进口管和油气出口管，油气进口管和油气出口管分别与第一跨接管2和第二跨接管3连接。

如图2所示，增压泵51包括增压螺杆511、电机512和增压壳体513，电机512的输出端与增压螺杆511连接，增压螺杆511与电机512均置于增压壳体513内，增压壳体513连接于第一跨接管2和第二跨接管3之间，增压壳体513与电子舱52连接。旋转的增压螺杆511抽汲第一跨接管2中的油气，加压后输送至第二跨接管3，以顺利流入海底汇管4。

进一步地，增压壳体513与第一跨接管2和第二跨接管3的连接方式为法兰连接或焊接。具体地，油气进口管和油气出口管密封连接于增压壳体513的两端，油气进口管的进口与第一跨接管2的出口焊接，油气出口管的出口与第二跨接管3的进口焊接；或油气进口管的进口密封连接的法兰与第一跨接管2的出口密封连接的法兰通过螺栓连接，油气出口管的出口密封连接的法兰与第二跨接管3的进口连接的法兰通过螺栓连接。

如图2所示，电子舱52包括电子舱壳体524和均设置在电子舱壳体524内的电源模块521、增压泵转速控制模块522和增压泵启停控制模块523，电源模块521、增压泵转速控制模块522和增压泵启停控制模块523均与电机512连接，电子舱壳体524与增压壳体513连接。

进一步地，电子舱壳体524顶部设置有插座，电飞缆7一端与插座连接，另一端与水下电液分配模块6连接。插座通过线缆与电源模块521、增压泵转速控制模块522和增压泵启停控制模块523连接，从而实现水下电液分配模块6与电源模块521、增压泵转速控制模块522和增压泵启停控制模块523连接，以实现海面作业平台与增压泵转速控制模块522及增压泵启停控制模块523的双向通讯。

更进一步地，电源模块521用于将海面作业平台提供的电源转换为与电机512相适配的工作电压；增压泵转速控制模块522用于控制电机512输出的转速，进而控制增压螺杆511的增压量并将转速参数反馈至水下电液分配模块6，水下电液分配模块6将转速参数转码为增压参数并反馈至海面作业平台的人机作业界面，从而实现控制油气采收效率的目的；增压泵启停控制模块523用于控制电机512的启动和停止，控制命令由操作人员通过海面作业平台人机作业界面发送至水下电液分配模块6，水下电液分配模块6将命令发送至增压泵启停控制模块523，进而控制电机512执行相应的控制命令，然后原路反馈信号至海面作业平台人机作业界面，操作人员可方便的远程监控增压螺杆511的增压量，实现海面作业平台与增压装置5的双向通讯。

优选地，增压装置5还包括电缆穿越器53，电子舱壳体524通过电缆穿越器53与增压壳体513密封连接，电缆穿越器53起到密封电子舱52以及密封增压壳体513内部高压油气的作用。电源模块521、增压泵转速控制模块522和增压泵启停控制模块523的线缆穿过电缆穿越器53连接至电机512。具体地，电缆穿越器53内设置有电缆容纳腔，电缆容纳腔连通电子舱壳体524和增压壳体513，电子舱壳体524内的线缆穿过电缆容纳腔与电机512连接。

优选地，水下电液分配模块6包括控制器，控制器均与电源模块521、增压泵转速控制模块522和增压泵启停控制模块523通过电飞缆7连接。控制器用于接收海面作业平台的控制指令并将控制指令发送至对应的控制模块，进而控制增压泵51的运转状态，各控制模块还可将增压泵51的运转状态信息反馈至控制器，进一步反馈至海面作业平台，实现海面作业平台与增压装置5的双向通讯。

实施例二

本实施例提供了一种上述实施例中海洋油气采集系统采用的海洋油气增压方法，如图3所示，该方法主要包括以下步骤：

S1、控制器接收海面作业平台发出的控制指令；

S2、控制器判断该控制指令是否为增压控制指令；若是，则执行S3，若否，则执行S5；

S3、控制器将增压控制指令转码为转速控制指令并将该转速控制指令发送至增压泵转速控制模块522；

S4、增压泵转速控制模块522根据该转速控制指令控制增压螺杆511转速增大或减小，以调节增压螺杆511的增压量。

具体地，增压泵转速控制模块522根据转速控制指令控制电机512的输出转速增大或减小，进而控制增压螺杆511转速增大或减小，从而调节增压螺杆511的增压量。

S5、判断是否为电机512启停指令；若是，则执行S6；

S6、控制电机512执行该启停指令。

本实施例提供的海洋油气增压方法使得海面作业平台的操作人员可以实时监测并控制电机512的输出转速，进而调节增压螺杆511对油气的加压量。具体地，操作人员可根据井下储藏的油气压力的变化，实时调整电机512的输出转速，调整加压量以控制油气采收的效率。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种海洋油气采集系统，其特征在于，包括水下采油树(1)、第一跨接管(2)、第二跨接管(3)、海底管汇(4)和增压装置(5)，所述水下采油树(1)与所述第一跨接管(2)的一端连接，所述第一跨接管(2)的另一端通过所述增压装置(5)连接于所述第二跨接管(3)的一端，所述第二跨接管(3)的另一端与所述海底管汇(4)连接，所述海底管汇(4)用于将油气集合并输送至井口，所述增压装置(5)用于为所述第一跨接管(2)中的油气加压。

2.如权利要求1所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述海洋油气采集系统还包括水下电液分配模块(6)，所述水下电液分配模块(6)连接在所述增压装置(5)和海面作业平台之间。

3.如权利要求2所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述增压装置(5)包括增压泵(51)和设置在所述增压泵(51)上的电子舱(52)，所述增压泵(51)连接于所述第一跨接管(2)和所述第二跨接管(3)之间，所述电子舱(52)与所述水下电液分配模块(6)连接，所述电子舱(52)用于为所述增压泵(51)供电及控制所述增压泵(51)的启停与转速。

4.如权利要求3所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述增压泵(51)包括增压壳体(513)和设置于所述增压壳体(513)内的增压螺杆(511)及电机(512)，所述增压螺杆(511)与所述电机(512)的输出轴连接，所述增压壳体(513)连接于所述第一跨接管(2)和所述第二跨接管(3)之间，所述增压壳体(513)与所述电子舱(52)连接。

5.如权利要求4所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述增压壳体(513)与所述第一跨接管(2)和所述第二跨接管(3)的连接方式为法兰连接或焊接。

6.如权利要求4所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述电子舱(52)包括电子舱壳体(524)和均设置在所述电子舱壳体(524)内的电源模块(521)、增压泵转速控制模块(522)和增压泵启停控制模块(523)，所述电源模块(521)、所述增压泵转速控制模块(522)和所述增压泵启停控制模块(523)均与所述电机(512)连接，所述电子舱壳体(524)与所述增压壳体(513)连接。

7.如权利要求6所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述增压装置(5)还包括电缆穿越器(53)，所述电缆穿越器(53)的两端分别密封连接于所述电子舱壳体(524)和所述增压壳体(513)。

8.如权利要求7所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述电缆穿越器(53)内设置有电缆容纳腔，所述电缆容纳腔连通所述电子舱壳体(524)和所述增压壳体(513)，所述电子舱壳体(524)内的线缆穿过所述电缆容纳腔与所述电机(512)连接。

9.如权利要求6所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述海洋油气采集系统还包括电飞缆(7)，所述电子舱(52)通过所述电飞缆(7)与所述水下电液分配模块(6)连接。

10.如权利要求9所述的海洋油气采集系统，其特征在于，所述电子舱壳体(524)顶部设置有插座，所述电飞缆(7)一端与所述插座连接，另一端与所述水下电液分配模块(6)连接。

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