DE202013010650U1 - Combined unit of buoyant units with conveyor system, power plant and air separation plant - Google Patents

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Abstract

Kombianlage (100), die aufweist:
– wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit (10) mit wenigstens einer Förderanlage (11), die zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer unterseeischen Lagerstätte (40) eingerichtet ist, und wenigstens einer Kraftanlage (12), die zur Erzeugung von elektrischer Energie aus zumindest einem Teil des geförderten Erdgases eingerichtet ist, und
– wenigstens eine zweite schwimmfähige Einheit (20) mit wenigstens einer Luftzerlegungsanlage (21), die zur Erzeugung wenigstens eines Luftprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft eingerichtet ist,
wobei die Kombianlage (100) ferner aufweist:
– Mittel (1), die dafür eingerichtet sind, elektrische Energie, die mittels der wenigstens einen Kraftanlage (12) erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage (21) zuzuführen und/oder
– Mittel (2), die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Luftprodukt, das mittels der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage (21) erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Kraftanlage (12) zuzuführen und/oder
– Mittel (3), die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Luftprodukt, das mittels der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage (21) erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte (40) zuzuführen und/oder
– Mittel (4), die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Verbrennungsprodukt, das mittels der wenigstens einen Kraftanlage (12) erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte (40) zuzuführen.Combined unit (100), comprising:
- at least one first buoyant unit (10) having at least one conveyor (11) adapted to extract oil and / or natural gas from a subsea reservoir (40), and at least one power plant (12) for generating electrical energy is set up from at least part of the natural gas produced, and
At least one second buoyant unit (20) having at least one air separation plant (21) arranged to produce at least one air product by cryogenic separation of air,
wherein the combined plant (100) further comprises:
- means (1) adapted to at least partially supply electrical energy generated by the at least one power plant (12) to the at least one air separation plant (21) and / or
Means (2) adapted to at least partially supply at least one air product which is generated by means of the at least one air separation plant (21) to the at least one power plant (12) and / or
Means (3) adapted to at least partially supply at least one air product produced by means of the at least one air separation plant (21) to the undersea deposit (40) and / or
- means (4) adapted to supply at least in part at least one combustion product produced by the at least one power plant (12) to the undersea deposit (40).

Figure DE202013010650U1_0001
Figure DE202013010650U1_0001

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombianlage aus wenigstens zwei schwimmfähigen Einheiten mit wenigstens einer Förderanlage, wenigstens einer Kraftanlage und wenigstens einer Luftzerlegungsanlage.The invention relates to a combined plant of at least two buoyant units with at least one conveyor system, at least one power plant and at least one air separation plant.

Stand der TechnikState of the art

Erdöl bzw. Erdgas befinden sich typischerweise in Lagerstätten unterhalb der Erdoberfläche oder in unterseeischen Lagerstätten. Um Erdöl bzw. Erdgas zu fördern, werden über Bohrungen Förderleitungen bis zur Tiefe einer entsprechenden Lagerstätte in den Erd- oder Seeboden eingebracht.Petroleum or natural gas is typically found in deposits below the surface of the earth or in undersea deposits. In order to extract crude oil or natural gas, delivery lines are drilled down to the depth of an appropriate deposit in the soil or seabed.

Die Förderung erfolgt dabei im Wesentlichen in drei Phasen. In der ersten Phase, der Primärförderung, lässt sich das Erdöl bzw. Erdgas oft ohne weitere Maßnahmen durch den Eigendruck in der Lagerstätte fördern. In größerer Tiefe steht das Erdöl bzw. Erdgas unter dem Druck der auflastenden Erdschichten.The funding is essentially carried out in three phases. In the first phase, primary production, crude oil or natural gas can often be extracted without further measures by the autogenous pressure in the deposit. At a greater depth, the oil or natural gas is under the pressure of the burdensome earth layers.

In der zweiten Phase, der Sekundärförderung, reicht der Eigendruck der Lagerstätte nicht mehr aus, um das Erdöl bzw. Erdgas an die Oberfläche zu transportieren. Der Druck in der Lagerstätte wird daher durch Einpressen von Wasser, Dampf oder Gas über Leitungen erhöht, die mittels Bohrungen ins Erdreich eingebracht werden.In the second phase, the secondary production, the self-pressure of the deposit is no longer sufficient to transport the crude oil or natural gas to the surface. The pressure in the reservoir is therefore increased by injecting water, steam or gas via lines, which are introduced by means of holes in the ground.

Das restliche, in der Lagerstätte verbleibende, zunehmend zähe, dichte und bitumenartige Erdöl erschwert eine weitere Förderung. Entsprechendes gilt auch für Erdgas, das beispielsweise durch Kapillarwirkung in Gesteins- oder Erdschichten festgehalten wird. Weiteres Erdöl bzw. Erdgas kann dann nur noch über spezielle Verfahren der sogenannten Tertiärförderung gewonnen werden.The remainder of the deposit, increasingly tough, dense and bitumen-like petroleum difficult further promotion. The same applies to natural gas, which is held for example by capillary action in rock or earth layers. Further crude oil or natural gas can then only be obtained via special processes of so-called tertiary production.

Bei der Tertiärförderung, auch als Enhanced Oil Recovery (EOR) bzw., im Fall von Erdgas, als Enhanced Gas Recovery (EGR) bezeichnet, können unterschiedliche Fluide unter Druck in die Nähe der bzw. direkt in die Lagerstätte eingepresst werden.In the case of tertiary production, also referred to as Enhanced Oil Recovery (EOR) or, in the case of natural gas, Enhanced Gas Recovery (EGR), different fluids can be pressed under pressure close to or directly into the deposit.

Beispielsweise können dabei heißer Wasserdampf oder Gase wie Stickstoff und Kohlen(stoff)dioxid verwendet werden. Kohlendioxid erhöht zum einen den Druck in der Lagerstätte und löst sich zum anderen unter geeigneten Bedingungen im Erdöl. Durch das im Erdöl gelöste Kohlendioxid wird dessen Viskosität deutlich verringert und die Förderung verbessert. Die Verwendung von Kohlendioxid und Kohlendioxid-Stickstoff-Gemischen zur Tertiärförderung von Erdöl ist beispielsweise aus der DE 10 2009 038 444 A1 und der DE 10 2009 038 445 A1 bekannt.For example, hot steam or gases such as nitrogen and carbon dioxide can be used. On the one hand, carbon dioxide increases the pressure in the deposit and dissolves on the other under suitable conditions in crude oil. Due to the dissolved carbon dioxide in the petroleum whose viscosity is significantly reduced and improves the promotion. The use of carbon dioxide and carbon dioxide-nitrogen mixtures for Tertiärförderung of petroleum is for example from the DE 10 2009 038 444 A1 and the DE 10 2009 038 445 A1 known.

Ein ähnliches Anwendungsgebiet von Kohlendioxid liegt in der Ausbeutung von Flöz- bzw. Grubengasen wie dem sogenanntem Coal Bed Methane (CBM), adsorptiv gebundenem Methan in Kohlenlagerstätten mit mehr als 90% Methangehalt. Kohlendioxid wird im Rahmen der sogenannten Enhanced CBM Recovery ebenfalls in entsprechende Lagerstätten eingepresst. Auch zur verbesserten Ausbeutung von Ölschiefern und Ölsanden kann Kohlendioxid verwendet werden.A similar field of application of carbon dioxide lies in the exploitation of coalmine gases such as the so-called Coal Bed Methane (CBM), adsorbed methane in coal deposits with more than 90% methane content. Carbon dioxide is also injected into corresponding deposits as part of the so-called Enhanced CBM Recovery. Carbon dioxide can also be used to improve the exploitation of oil shales and oil sands.

Für die genannten Anwendungen werden Gasgemische mit einem relativ hohen Anteil an Kohlendioxid von 50 bis 80 Mol-% benötigt, die einen möglichst geringen Anteil von Verunreinigungen wie Argon, Sauerstoff, Wasser, Kohlenmonoxid sowie Stickstoff- und Schwefeloxiden enthalten sollen. Insbesondere ist ein geringer Sauerstoffgehalt wünschenswert. Die maximal zulässige Sauerstoffkonzentration wird in der Regel mit 100 ppm, oft auch nur mit 10 ppm angegeben. In entsprechenden Gasgemischen enthaltene Kohlenwasserstoffe sind naturgemäß weniger nachteilig.For the applications mentioned gas mixtures are required with a relatively high proportion of carbon dioxide from 50 to 80 mol%, which should contain the least possible amount of impurities such as argon, oxygen, water, carbon monoxide and nitrogen and sulfur oxides. In particular, a low oxygen content is desirable. The maximum permissible oxygen concentration is usually given as 100 ppm, often even as low as 10 ppm. By nature, hydrocarbons contained in corresponding gas mixtures are less disadvantageous.

Die genannten hohen Kohlendioxidkonzentrationen können beispielsweise mit dem aus der Kraftwerkstechnik bekannten und ursprünglich zur Kohlendioxidherstellung entwickelten sogenannten Oxyfuel-Verfahren erzielt werden. Bei diesen werden Brennstoffe wie beispielsweise Kohle, Erdgas oder andere Kohlenwasserstoffe mit leichtem Sauerstoffüberschuss oder auch in (nahezu) reinem Sauerstoff (also Gasen mit einer Sauerstoffkonzentration > 95 Mol-%) in einem Wasserrohrkessel verbrannt. Nach der Kühlung und Abtrennung von Wasser besteht das Rauchgas überwiegend aus Kohlendioxid (> 85%). Es besteht der Bedarf nach einer kontinuierlichen Sauerstoffversorgung bei entsprechenden Verfahren.The abovementioned high carbon dioxide concentrations can be achieved, for example, with the so-called oxyfuel process known from power plant technology and originally developed for the production of carbon dioxide. In these fuels such as coal, natural gas or other hydrocarbons with a slight oxygen excess or in (near) pure oxygen (ie gases with an oxygen concentration> 95 mol%) are burned in a water tube boiler. After cooling and separation of water, the flue gas consists mainly of carbon dioxide (> 85%). There is a need for a continuous supply of oxygen in corresponding methods.

Bei der Tertiärförderung leichter Erdöle kann beispielsweise auch das sogenannte Nitrogen Flooding eingesetzt werden. Entsprechende Verfahren eignen sich insbesondere dann, wenn eine Lagerstätte vergleichsweise hohe Mengen von leichten Kohlenwasserstoffen von Ethan bis Hexan und vergleichsweise wenig Methan enthält. In entsprechenden Lagerstätten enthaltenes Erdöl muss ferner in der Lage sein, zugegebenes Gas unter den Lagerbedingungen aufzunehmen. Da beim Nitrogen Flooding vergleichsweise hohe Drücke von über 300 bar eingesetzt werden, kommen entsprechende Verfahren überwiegend in Lagerstätten zum Einsatz, die mindestens 1.500 m unterhalb des Erd- oder Seebodens liegen. Die Verwendung von gasförmigem Stickstoff bei der Tertiärförderung ist insbesondere deshalb attraktiv, weil Stickstoff vor Ort mit vergleichsweise geringen Kosten hergestellt werden kann.In the tertiary production of light crude oils, for example, the so-called nitrogen flooding can be used. Corresponding methods are particularly suitable when a deposit contains comparatively high amounts of light hydrocarbons of ethane to hexane and comparatively little methane. Petroleum contained in relevant deposits must also be able to receive added gas under storage conditions. Since relatively high pressures of more than 300 bar are used in nitrogen flooding, corresponding processes are mainly used in reservoirs that are at least 1,500 m below the soil or lake bottom. The use of gaseous nitrogen in tertiary mining is particularly attractive because nitrogen can be produced on site at a relatively low cost.

Zur Herstellung von gasförmigem Stickstoff oder von entsprechenden gasförmigen, stickstoffangereicherten Gemischen werden insbesondere Luftzerlegungsanlagen zur Tieftemperaturzerlegung von Luft eingesetzt. Die Menge an verfügbarem Stickstoff ist theoretisch unbegrenzt. Stickstoff ist als Inertgas nicht korrosiv. For the production of gaseous nitrogen or of corresponding gaseous, nitrogen-enriched mixtures, in particular air separation plants are used for the cryogenic separation of air. The amount of available nitrogen is theoretically unlimited. Nitrogen is not corrosive as an inert gas.

Wird Stickstoff in eine geeignete Lagerstätte eingepresst, werden einige der leichteren Komponenten des Erdöls verdampft. Das hierdurch in einem gewissen Umfang mit solchen Komponenten angereicherte Gas bewegt sich von den Injektionsstellen weg, kontaktiert frisches Erdöl, und verdampft weitere Komponenten. Es findet daher eine kontinuierliche Anreicherung statt. Nach einer bestimmten Wegstrecke ist die hierdurch erzeugte Gasfront in einem Umfang angereichert, dass sie in Lösung übergeht bzw. mit dem Öl in der Lagerstätte mischbar wird. Die entsprechend erhaltene Mischung kann an einer Entnahmestelle entnommen werden. Um die Gewinnung des Erdöls zu unterstützen, wird von Zeit zu Zeit Wasser in die Lagerstätte eingepresst.When nitrogen is injected into a suitable reservoir, some of the lighter components of the petroleum are vaporized. The gas thus enriched to some extent with such components moves away from the injection sites, contacts fresh petroleum, and vaporizes other components. There is therefore a continuous enrichment. After a certain distance, the gas front generated thereby is enriched to an extent that it passes into solution or becomes miscible with the oil in the reservoir. The mixture obtained in this way can be removed at a sampling point. To help extract the oil, water is occasionally injected into the deposit.

Die Herstellung von Luftprodukten in flüssigem oder gasförmigem Zustand durch Tieftemperaturzerlegung von Luft in Luftzerlegungsanlagen ist bekannt. Derartige Luftzerlegungsanlagen weisen Destillationssäulensysteme auf, die beispielsweise als Zweisäulensysteme, insbesondere als klassische Linde-Doppelsäulensysteme, aber auch als Drei- oder Mehrsäulensysteme ausgebildet sein können. Neben den Destillationssäulen zur Gewinnung von Stickstoff und/oder Sauerstoff in flüssigem und/oder gasförmigem Zustand (beispielsweise flüssigem Sauerstoff, LOX, gasförmigem Sauerstoff, GOX, flüssigem Stickstoff, LIN und/oder gasförmigem Stickstoff, GAN), also den Destillationssäulen zur Stickstoff-Sauerstoff-Trennung, können Destillationssäulen zur Gewinnung weiterer Luftkomponenten, insbesondere der Edelgase Krypton, Xenon und/oder Argon, vorgesehen sein (siehe hierzu beispielsweise F. G. Kerry, Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, Boca Raton: CRC Press, 2006; Kapitel 3: Air Separation Technology ).The production of air products in the liquid or gaseous state by cryogenic separation of air in air separation plants is known. Such air separation plants have distillation column systems, which can be designed, for example, as two-column systems, in particular as classic Linde double column systems, but also as three-column or multi-column systems. In addition to the distillation columns for the recovery of nitrogen and / or oxygen in the liquid and / or gaseous state (for example, liquid oxygen, LOX, gaseous oxygen, GOX, liquid nitrogen, LIN and / or gaseous nitrogen, GAN), so the distillation columns for nitrogen-oxygen Separation, distillation columns for obtaining other air components, in particular the noble gases krypton, xenon and / or argon, be provided (see for example FG Kerry, Industrial Gas Handbook: Gas Separation and Purification, Boca Raton: CRC Press, 2006; Chapter 3: Air Separation Technology ).

Eine Luftzerlegungsanlage wird mit ggf. getrockneter und aufgereinigter Luft beschickt, die zumindest mittels eines Hauptverdichters in Form zumindest eines Druckluftstroms bereitgestellt wird. insbesondere der Betrieb des Hauptverdichters erfordert beträchtliche Mengen elektrischer Energie, die insbesondere in Luftzerlegungsanlagen, die zur Ausbeutung unterseeischer Lagerstätten vorgesehene Förderanlagen versorgen, nur schwierig bereitgestellt werden kann.An air separation plant is charged with possibly dried and purified air, which is provided at least by means of a main compressor in the form of at least one compressed air flow. in particular, the operation of the main compressor requires considerable amounts of electrical energy, which is difficult to provide, in particular in air separation plants which supply for the exploitation of undersea deposits.

Unter anderem deshalb besteht der Bedarf nach verbesserten Möglichkeiten zur Tertiärförderung von Erdöl bzw. Erdgas unter Verwendung der genannten Gase.Among other things, there is a need for improved opportunities for the tertiary production of oil or natural gas using said gases.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund schlägt die vorliegende Erfindung eine Kombianlage mit wenigstens einer ersten schwimmfähigen Einheit und wenigstens einer zweiten schwimmfähigen Einheit mit den Merkmalen des Schutzanspruchs vor. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, the present invention proposes a combined plant with at least one first buoyant unit and at least one second buoyant unit with the features of the protection claim. Preferred embodiments are the subject of the following description.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Erfindungsgemäß wird eine Kombianlage vorgeschlagen, die wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit mit wenigstens einer Förderanlage, die zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer unterseeischen Lagerstätte eingerichtet ist, und wenigstens einer Kraftanlage, die zur Erzeugung von elektrischer Energie aus zumindest einem Teil des in der wenigstens einen Förderanlage geförderten Erdöls und/oder Erdgases eingerichtet ist, umfasst. Die Kombianlage umfasst ferner wenigstens eine zweite schwimmfähige Einheit mit wenigstens einer Luftzerlegungsanlage, die zur Erzeugung wenigstens eines Luftprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft eingerichtet ist. Die wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit und die wenigstens eine zweite schwimmfähige Einheit können jeweils als Schiffe, Pontonplattformen, schwimmfähige Einheiten nach Art von Bohrinseln und dergleichen ausgebildet sein.According to the invention, a combined plant is proposed which comprises at least one first buoyant unit with at least one conveyor system adapted for the extraction of oil and / or natural gas from a subsea reservoir, and at least one power installation for generating electrical energy from at least a part of the in the at least one conveyor system subsidized crude oil and / or natural gas is arranged comprises. The combined plant further comprises at least one second buoyant unit having at least one air separation plant arranged to produce at least one air product by cryogenic separation of air. The at least one first buoyant unit and the at least one second buoyant unit may each be formed as ships, pontoon platforms, buoyant type buoyant units, and the like.

Als Luftprodukt wird hier jedes Produkt bezeichnet, das zumindest durch Verdichten und Abkühlen von Luft und insbesondere, jedoch nicht notwendigerweise, durch eine anschließende Tieftemperaturrektifikation hergestellt werden kann. Insbesondere kann es sich hierbei um flüssigen oder gasförmigen Sauerstoff (LOX, GOX), flüssigen oder gasförmigen Stickstoff (LIN, GAN), flüssiges oder gasförmiges Argon (LAR, GAR), flüssiges oder gasförmiges Xenon, flüssiges oder gasförmiges Krypton, flüssiges oder gasförmiges Neon, flüssiges oder gasförmiges Helium usw. handeln, aber auch beispielsweise um Flüssigluft (LAIR). Die Begriffe Sauerstoff, Stickstoff usw. bezeichnen dabei jeweils auch tiefkalte Flüssigkeiten oder Gase, die die jeweils genannte Luftkomponente in einer Menge aufweisen, die oberhalb jener atmosphärischer Luft liegt. Es muss sich also nicht um reine Flüssigkeiten oder Gase mit hohen Gehalten handeln.As the air product is here any product referred to, which can be prepared at least by compressing and cooling of air and in particular, but not necessarily, by a subsequent cryogenic rectification. In particular, these may be liquid or gaseous oxygen (LOX, GOX), liquid or gaseous nitrogen (LIN, GAN), liquid or gaseous argon (LAR, GAR), liquid or gaseous xenon, liquid or gaseous krypton, liquid or gaseous neon , liquid or gaseous helium, etc. but also, for example, liquid air (LAIR). The terms oxygen, nitrogen, etc. designate in each case also cryogenic liquids or gases which have the respective named air component in an amount which is above that atmospheric air. It does not have to be pure liquids or gases with high contents.

Flüssige und gasförmige Ströme, also auch Luftprodukte, können im hier verwendeten Sprachgebrauch reich oder arm an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei ”reich” für einen Gehalt von wenigstens 90%, 95%, 99%, 99,5%, 99,9%, 99,99% oder 99,999% und ”arm” für einen Gehalt von höchstens 10%, 5%, 1%, 0,1%, 0,01% oder 0,001% auf molarer, Gewichts- oder Volumenbasis stehen kann. Flüssige und gasförmige Ströme können im hier verwendeten Sprachgebrauch ferner angereichert oder abgereichert an einer oder mehreren Komponenten sein, wobei sich diese Begriffe auf einen entsprechenden Gehalt in einem Ausgangsgemisch beziehen, aus dem der flüssige oder gasförmige Strom erhalten wurde. Der flüssige oder gasförmige Strom ist ”angereichert”, wenn dieser zumindest den 1,1-fachen, 1,5-fachen, 2-fachen, 5-fachen, 10-fachen 100-fachen oder 1.000-fachen Gehalt, ”abgereichert”, wenn er höchstens den 0,9-fachen, 0,5-fachen, 0,1-fachen, 0,01-fachen oder 0,001-fachen Gehalt einer Komponente, bezogen auf das Ausgangsgemisch, enthält.Liquid and gaseous streams, including air products, may be rich or poor in one or more components as used herein, with "rich" for a content of at least 90%, 95%, 99%, 99.5%, 99.9 % 99.99% or 99.999% and "poor" for a content of at most 10%, 5%, 1%, 0.1%, 0.01% or 0.001% on a molar, weight or volume basis. Liquid and gaseous streams may also be enriched or depleted in one or more components as used herein, which terms refer to a corresponding level in a starting mixture from which the liquid or gaseous stream was obtained. The liquid or gaseous stream is "enriched" if it is at least 1.1 times, 1.5 times, 2 times, 5 times, 10 times 100 times or 1000 times, "depleted", if it contains at most 0.9 times, 0.5 times, 0.1 times, 0.01 times or 0.001 times the content of one component, based on the starting mixture.

Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, die Gewinnung von Erdöl und/oder Erdgas und die Erzeugung elektrischer Energie auf der wenigsten einen ersten schwimmfähigen Einheit zu konzentrieren. In entsprechender Weise wird die Gewinnung des wenigstens einen Luftprodukts auf der wenigstens einen zweiten schwimmfähigen Einheit konzentriert. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden gegebenenfalls interferierende Einflüsse der genannten Anlagen bzw. der in diesen durchgeführten Verfahren aufeinander vermieden.An essential aspect of the present invention is to concentrate the extraction of petroleum and / or natural gas and the generation of electrical energy on at least one first buoyant unit. Likewise, the recovery of the at least one air product is concentrated on the at least one second buoyant unit. By means of the measures according to the invention, if appropriate, interfering influences of the abovementioned installations or of the methods carried out in these systems are avoided.

Beispielsweise kann auf der wenigstens einen ersten schwimmfähigen Einheit auch spezialisiertes Personal eingesetzt werden, das zum Betrieb der Förderanlage(n) und zum Betrieb der Kraftanlage(n) eingesetzt wird. In entsprechender Weise kann auf der wenigstens einen zweiten schwimmfähigen Einheit spezialisiertes Personal zum Betrieb der Luftzerlegungsanlage eingesetzt werden. Weil auf der wenigstens einen zweiten schwimmfähigen Einheit keine größeren Mengen brennbarer Fluide wie Erdöl und/oder Erdgas gehandhabt werden, kann hier auf aufwendige Schutzmaßnahmen verzichtet werden. Lediglich die wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit, die zur Förderung und Handhabung des Erdöls und/oder Erdgases verwendet wird, muss mit entsprechenden Schutzeinrichtungen ausgestattet werden.For example, on the at least one first buoyant unit also specialized personnel can be used, which is used to operate the conveyor system (s) and to operate the power plant (s). Similarly, specialized personnel may be employed to operate the air separation plant on the at least one second buoyant unit. Because no major amounts of combustible fluids such as oil and / or natural gas are handled on the at least one second buoyant unit, expensive protective measures can be dispensed with here. Only the at least one first buoyant unit used to extract and handle the petroleum and / or natural gas must be equipped with appropriate protective equipment.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Kopplung der wenigstens einen ersten schwimmfähigen Einheit mit der wenigstens einen zweiten schwimmfähigen Einheit. Hierzu können Mittel vorgesehen sein, die dafür eingerichtet sind, elektrische Energie, die mittels der wenigstens einen Kraftanlage, also auf der wenigstens einen ersten schwimmfähigen Einheit, erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage zuzuführen. Auf diese Weise wird elektrische Energie von der wenigstens einen ersten schwimmfähigen Einheit auf die wenigstens eine zweite schwimmfähige Einheit übertragen, jedoch kein brennbares Erdöl und/oder Erdgas.Another aspect of the present invention is the coupling of the at least one first buoyant unit to the at least one second buoyant unit. For this purpose, means may be provided which are adapted to at least partially supply electrical energy which is generated by means of the at least one power installation, that is, on the at least one first buoyant unit, to the at least one air separation plant. In this way, electrical energy is transferred from the at least one first buoyant unit to the at least one second buoyant unit, but not combustible petroleum and / or natural gas.

Schwimmfähige Einheiten zur Förderung, Verladung und Verarbeitung von Erdöl und/oder Erdgas sind in Form sogenannter Floating Production Storage and Offloading Units (FPSO) grundsätzlich bekannt. Eine entsprechende FPSO kann beispielsweise die wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit der Erfindung bilden.Floating units for the extraction, loading and processing of crude oil and / or natural gas are basically known in the form of so-called Floating Production Storage and Offloading Units (FPSO). For example, a corresponding FPSO may form the at least one first buoyant unit of the invention.

In entsprechenden Anlagen sind in der Regel Gasturbinen vorhanden, die elektrische Energie aus der Verbrennung von Erdgas liefern. Werden sowohl Erdöl als auch Erdgas gefördert, kann bevorzugt das Erdgas zur Erzeugung von elektrischer Energie eingesetzt werden, da es im Vergleich zum Erdöl typischerweise einen niedrigeren Marktpreis besitzt. Die Erfindung kann auch bei der Ausbeutung reiner Ölfelder (ohne Begleitgas) zum Einsatz kommen. In diesem Fall kann ein Ölbrenner mit Dampfturbine statt einer Gasturbine bereitgestellt werden.As a rule, gas turbines which supply electrical energy from the combustion of natural gas are present in corresponding plants. When both petroleum and natural gas are being produced, the natural gas may preferably be used to generate electrical energy since it typically has a lower market price compared to petroleum. The invention can also be used in the exploitation of pure oil fields (without associated gas). In this case, an oil burner with a steam turbine instead of a gas turbine can be provided.

Durch eine Konzentration entsprechender Gasturbinen oder Ölbrenner in Kraftanlagen auf entsprechenden ersten schwimmfähigen Einheiten, die auch die benötigte elektrische Energie für die Luftzerlegungsanlage(n) auf der wenigstens einen zweiten schwimmfähigen Einheit liefern, ergeben sich betriebliche Vorteile. So kann insbesondere ein Redundanzbetrieb erfolgen.By concentrating corresponding gas turbines or oil burners in power plants on corresponding first floatable units, which also supply the required electrical energy for the air separation plant (s) on the at least one second buoyant unit, there are operational advantages. In particular, a redundant operation can take place.

Bevorzugt kann dabei beispielsweise Strom für die Förderung von Erdöl und/oder Erdgas produziert werden. Die Injektion von Stickstoff in die Lagerstätte kann dabei kurzzeitig abgeschaltet bzw. unterbrochen werden, ohne einen sofortigen Produktionsverlust zu verursachen. Betriebspersonal für die Kraftanlagen muss, wie erwähnt, nur auf der wenigstens einen ersten schwimmfähigen Einheit vorhanden sein. Des Weiteren ergeben sich bedeutende Vorteile in der Stabilität eines Betriebs durch die Vergrößerung eines elektrischen Inselnetzes, das durch die wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit gespeist wird. Herkömmlicherweise werden die erwähnten FPSO ferner nicht regulär als Schiffe klassifiziert, so dass die Sicherheitsvorschriften deutlich erhöht sind. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen könnte eine entsprechende günstigere Klassifizierung erzielt werden.For example, electricity for the production of crude oil and / or natural gas may preferably be produced. The injection of nitrogen into the deposit can be briefly switched off or interrupted without causing an immediate loss of production. Operating personnel for the power plants must, as mentioned, only be present on the at least one first buoyant unit. Furthermore, there are significant advantages in the stability of operation by increasing the size of a stand-alone electric network fed by the at least one first buoyant unit. Conventionally, the mentioned FPSO are also not regularly classified as ships, so that the safety regulations are significantly increased. By the measures according to the invention, a corresponding more favorable classification could be achieved.

Die Erfindung kann ferner die Bereitstellung von Mitteln umfassen, die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Luftprodukt, das mittels der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Kraftanlage zuzuführen. Hierbei kann es sich beispielsweise um Sauerstoff oder ein sauerstoffangereichertes Luftprodukt handeln, das zur Unterstützung der Verbrennung in wenigstens einer Kraftanlage, beispielsweise wenigstens einer Gasturbine auf der wenigstens einen ersten schwimmfähigen Einheit eingesetzt wird, beispielsweise im Rahmen eines zuvor erläuterten Oxyfuel-Verfahrens.The invention may further comprise providing means arranged to at least partially supply at least one air product generated by the at least one air separation plant to the at least one power plant. This may be, for example, oxygen or an oxygen-enriched air product which, in support of the combustion in at least one power plant, for example at least one gas turbine is used on the at least one first buoyant unit, for example in the context of a previously explained oxyfuel process.

Die Kombination einer Luftzerlegungsanlage mit einem Oxyfuel-Brenner ist beispielsweise aus der US 2013/025866 A1 bekannt. Sauerstoff aus der Luftzerlegungsanlage wird dort in einen Brenner geführt und Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage sowie Kohlendioxid aus dem Brenner werden zur Erdöltertiärförderung verwendet. Die vorliegende Erfindung schlägt darüber hinaus insbesondere die Entspannung des Verbrennungsgases in einer Gasturbine, die schwimmfähige Anordnung der Anlage und die Verwendung von Tiefenwasser als Kühlwasser, wie unten erläutert, vor.The combination of an air separation plant with an oxyfuel burner is for example from the US 2013/025866 A1 known. Oxygen from the air separation plant is fed into a burner there and nitrogen from the air separation plant and carbon dioxide from the burner are used to Erdöltertiärförderung. More particularly, the present invention proposes the relaxation of the combustion gas in a gas turbine, the floatable arrangement of the plant and the use of deep water as cooling water, as explained below.

Erfindungsgemäß kann ein weiterer Synergieeffekt dadurch erzielt werden, dass Mittel bereitgestellt werden, die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Verbrennungsprodukt, das mittels der wenigstens einen Kraftanlage erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte zuzuführen. Insbesondere bei Oxyfuel-Verfahren fallen, wie eingangs erläutert, beträchtliche Mengen kohlendioxidreicher Rauchgase an, die sich in besonderer Weise für die Tertiärförderung von Erdöl bzw. Erdgas eignen.According to the invention, a further synergy effect can be achieved by providing means which are arranged to at least partially supply at least one combustion product, which is generated by means of the at least one power plant, to the undersea deposit. In particular, in oxyfuel process fall, as explained above, considerable amounts of carbon dioxide-rich flue gases, which are particularly suitable for the tertiary production of oil or natural gas.

Insbesondere können im Rahmen der vorliegenden Erfindung Mittel vorgesehen sein, die dafür eingerichtet sind, Wasser des Wasserkörpers, in dem sich die wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit und die wenigstens eine zweite schwimmfähige Einheit befinden, als Kühlwasser in der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage zu verwenden, beispielsweise zur Nachkühlung verdichteter Luft. Hierbei kann Tiefenwasser unterschiedlichen Wassertiefen entnommen werden. Eine Temperatur des benötigten Kühlwassers lässt sich auf diese Weise einfach anpassen.In particular, in the context of the present invention, means may be provided which are adapted to use water of the water body in which the at least one first buoyant unit and the at least one second buoyant unit are located as cooling water in the at least one air separation plant, for example Aftercooling of compressed air. Here, deep water can be taken from different water depths. A temperature of the required cooling water can be easily adjusted in this way.

Durch die erläuterten Merkmale ergeben sich Vorteile gegenüber bekannten Anlagen zur Tertiärförderung, beispielsweise wie in der US 2005/0211440 A1 beschrieben.Due to the features explained advantages over known systems for tertiary promotion, for example, as in the US 2005/0211440 A1 described.

Die Erfindung wird in der beigefügten Figur in Form einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.The invention is explained in more detail in the attached figure in the form of a preferred embodiment.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

1 zeigt eine Kombianlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a combined plant according to an embodiment of the invention.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist eine Kombianlage gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Die Kombianlage 100 umfasst im dargestellten Beispiel eine erste schwimmfähige Einheit 10, beispielsweise ein Schiff, eine Pontonanlage und/oder eine schwimmfähige Plattform, und eine zweite schwimmfähige Einheit 20, beispielsweise ebenfalls ein Schiff, eine Pontonanlage und/oder eine schwimmfähige Plattform. Wie zuvor erläutert, können im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch mehrere schwimmfähige Einheiten als erste und/oder zweite schwimmfähige Einheiten 10, 20 eingesetzt werden.In 1 is a combination plant according to an embodiment of the invention shown schematically and in total with 100 designated. The combination plant 100 includes in the example shown, a first buoyant unit 10 for example, a ship, a pontoon system and / or a buoyant platform, and a second buoyant unit 20 For example, also a ship, a pontoon system and / or a buoyant platform. As previously explained, in the context of the present invention, several buoyant units may also be used as first and / or second buoyant units 10 . 20 be used.

Die erste schwimmfähige Einheit 10 und die zweite schwimmfähige Einheit 20 befinden sich im dargestellten Beispiel in einem Wasserkörper 30, beispielsweise im Meer. Unter einem Seeboden 31 befindet sich eine hier stark schematisiert dargestellte Lagerstätte 40, aus der Erdöl und/oder Erdgas, beispielsweise durch Tertiärförderung wie eingangs erläutert, entnommen werden kann.The first buoyant unit 10 and the second buoyant unit 20 are in the example shown in a body of water 30 for example in the sea. Under a lake floor 31 There is a deposit shown here in a highly schematic way 40 from which crude oil and / or natural gas, for example by tertiary promotion as explained above, can be removed.

Die erste schwimmfähige Einheit 10 weist hierzu zumindest eine Förderanlage 11 auf, die zur Förderung entsprechenden Erdöls und/oder Erdgases über eine Förderleitung 6 eingerichtet ist. Zumindest ein Teil des auf diese Weise geförderten Erdöls und/oder Erdgases kann über eine Leitung 7 in wenigstens eine Kraftanlage 12 überführt werden. Die wenigstens eine Kraftanlage 12 kann zumindest eine Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt), beispielsweise wenigstens eine Gasturbine und/oder wenigstens einen Ölbrenner, umfassen, die bzw. der mit wenigstens einem Generator (nicht dargestellt) gekoppelt sein kann.The first buoyant unit 10 has for this purpose at least one conveyor system 11 on, for the production of appropriate crude oil and / or natural gas via a delivery line 6 is set up. At least part of the oil and / or natural gas produced in this way can be supplied via a pipe 7 in at least one power plant 12 be transferred. The at least one power plant 12 may include at least one internal combustion engine (not shown), for example at least one gas turbine and / or at least one oil burner, which may be coupled to at least one generator (not shown).

Die zweite schwimmfähige Einheit 20 umfasst wenigstens eine Luftzerlegungsanlage 21, die zur Erzeugung wenigstens eines Luftprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft, die aus der Umgebung angesaugt wird, eingerichtet ist. Die wenigstens eine Luftzerlegungsanlage 21 kann beispielsweise zur Bereitstellung eines sauerstoffangereicherten Luftprodukts und/oder eines stickstoffangereicherten Luftprodukts eingerichtet sein.The second buoyant unit 20 includes at least one air separation plant 21 which is adapted to generate at least one air product by cryogenic separation of air sucked from the environment. The at least one air separation plant 21 For example, it may be configured to provide an oxygen-enriched air product and / or a nitrogen-enriched air product.

Wie zuvor erläutert, wird erfindungsgemäß durch die Trennung der Gasförderung und Gasbehandlung auf der ersten schwimmfähigen Einheit 10 und der Luftzerlegung auf der zweiten schwimmfähigen Einheit 20 unter anderem bewirkt, dass auf der zweiten schwimmfähigen Einheit 20 keine Einrichtungen zur Handhabung von brennbarem Erdöl und/oder Erdgas und/oder entsprechend geschultes Personal vorgehalten werden müssen. Hierdurch ergeben sich Einsparungseffekte.As explained above, according to the invention, the separation of the gas delivery and gas treatment on the first floatable unit 10 and the air separation on the second buoyant unit 20 among other things causes on the second buoyant unit 20 no facilities for the handling of combustible petroleum and / or natural gas and / or appropriately trained personnel must be provided. This results in savings effects.

Die Kombianlage 100 umfasst im dargestellten Beispiel Mittel 1, die dafür eingerichtet sind, elektrische Energie, die mittels der wenigstens einen Kraftanlage 12 auf der ersten schwimmfähigen Einheit 10 erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage 21 zuzuführen. Diese können als zumindest zum Teil oberhalb des Wasserkörpers 30 und zumindest zum Teil unterhalb des Wasserkörpers 30 verlaufende Kabel ausgebildet sein. The combination plant 100 includes means in the example shown 1 which are adapted to electrical energy by means of at least one power plant 12 on the first buoyant unit 10 is generated, at least partially, the at least one air separation plant 21 supply. These can be considered at least partially above the water body 30 and at least partly below the water body 30 be formed extending cable.

Ferner sind im dargestellten Beispiel Mittel 2 vorgesehen, die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Luftprodukt, das in der Luftzerlegungsanlage 21 erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Kraftanlage zuzuführen. Hierbei handelt es sich um eine zumindest teilweise oberhalb des Wasserkörpers 30 und/oder zumindest teilweise unterhalb des Wasserkörpers 30 verlaufende Gasleitung und/oder eine Leitung für ein verflüssigtes Luftprodukt. Bei dem der wenigstens einen Kraftanlage zugeführten Luftprodukt handelt es sich insbesondere um ein sauerstoffangereichertes Luftprodukt, das zur Unterstützung einer Verbrennung in der Kraftanlage 12, beispielsweise im Rahmen eines sogenannten Oxyfuel-Verfahrens, eingesetzt wird.Furthermore, in the example shown, means 2 provided, which are adapted to at least one air product in the air separation plant 21 is generated, at least partially supply the at least one power plant. This is an at least partially above the water body 30 and / or at least partially below the water body 30 extending gas line and / or a line for a liquefied air product. The air product supplied to the at least one power installation is, in particular, an oxygen-enriched air product which is used to support combustion in the power plant 12 , For example, in the context of a so-called oxyfuel process is used.

Im dargestellten Beispiel sind ferner Mittel 3 vorgesehen, die ebenfalls als Leitung ausgebildet sein können, und die dafür eingerichtet sind, zumindest ein Luftprodukt, das mittels der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage 21 erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte zuzuführen. Hierbei handelt es sich insbesondere um ein stickstoffangereichertes Luftprodukt, das in eine entsprechende Lagerstätte, wie zuvor erläutert, eingepresst wird.In the example shown are also means 3 provided, which may also be designed as a conduit, and which are adapted for, at least one air product, by means of at least one air separation plant 21 is generated, at least partially, to the undersea deposit. This is in particular a nitrogen-enriched air product, which is pressed into a corresponding deposit, as explained above.

In entsprechender Weise können auch Mittel 4 verwendet werden, die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Verbrennungsprodukt, das mittels der wenigstens einen Kraftanlage 12 erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte zuzuführen. Insbesondere handelt es sich hierbei um kohlendioxidreiche Rauchgase, beispielsweise aus einer Gasturbine.In a similar way, funds can 4 used, which are adapted to at least one combustion product by means of at least one power plant 12 is generated, at least partially, to the undersea deposit. In particular, these are carbon dioxide-rich flue gases, for example from a gas turbine.

Besonders vorteilhaft ist die Bereitstellung weiterer Mittel 5, die dafür eingerichtet sind, Wasser des Wasserkörpers 30 der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage 21 als Kühlwasser zuzuführen. Entsprechendes Wasser kann in einer beliebigen Tiefe aus dem Wasserkörper 30 entnommen werden; es weist auf diese Weise jeweils eine gewünschte Temperatur auf.Particularly advantageous is the provision of other means 5 which are designed to water the body of water 30 the at least one air separation plant 21 supplied as cooling water. Corresponding water can be at any depth from the body of water 30 be removed; It has in this way in each case a desired temperature.

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Claims (1)

Kombianlage (100), die aufweist: – wenigstens eine erste schwimmfähige Einheit (10) mit wenigstens einer Förderanlage (11), die zur Förderung von Erdöl und/oder Erdgas aus einer unterseeischen Lagerstätte (40) eingerichtet ist, und wenigstens einer Kraftanlage (12), die zur Erzeugung von elektrischer Energie aus zumindest einem Teil des geförderten Erdgases eingerichtet ist, und – wenigstens eine zweite schwimmfähige Einheit (20) mit wenigstens einer Luftzerlegungsanlage (21), die zur Erzeugung wenigstens eines Luftprodukts durch Tieftemperaturzerlegung von Luft eingerichtet ist, wobei die Kombianlage (100) ferner aufweist: – Mittel (1), die dafür eingerichtet sind, elektrische Energie, die mittels der wenigstens einen Kraftanlage (12) erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage (21) zuzuführen und/oder – Mittel (2), die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Luftprodukt, das mittels der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage (21) erzeugt wird, zumindest teilweise der wenigstens einen Kraftanlage (12) zuzuführen und/oder – Mittel (3), die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Luftprodukt, das mittels der wenigstens einen Luftzerlegungsanlage (21) erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte (40) zuzuführen und/oder – Mittel (4), die dafür eingerichtet sind, wenigstens ein Verbrennungsprodukt, das mittels der wenigstens einen Kraftanlage (12) erzeugt wird, zumindest teilweise der unterseeischen Lagerstätte (40) zuzuführen.Combined plant ( 100 ) comprising: - at least one first buoyant unit ( 10 ) with at least one conveyor system ( 11 ) for the extraction of oil and / or gas from a submarine deposit ( 40 ) and at least one power plant ( 12 ) adapted to generate electrical energy from at least part of the natural gas fed, and - at least one second buoyant unit ( 20 ) with at least one air separation plant ( 21 ) arranged to produce at least one air product by cryogenic separation of air, the combined plant ( 100 ) further comprises: - means ( 1 ) arranged to generate electrical energy generated by the at least one power plant ( 12 ), at least partially the at least one air separation plant ( 21 ) and / or - means ( 2 ), which are adapted to at least one air product, which by means of the at least one air separation plant ( 21 ) is generated, at least partially the at least one power plant ( 12 ) and / or - means ( 3 ), which are adapted to at least one air product, which by means of the at least one air separation plant ( 21 ), at least partially the undersea deposit ( 40 ) and / or - means ( 4 ) arranged to carry at least one combustion product produced by the at least one power plant ( 12 ), at least partially the undersea deposit ( 40 ).
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