EP0096636A1 - System for obtaining fluids from a deposit - Google Patents

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EP0096636A1
EP0096636A1 EP83401120A EP83401120A EP0096636A1 EP 0096636 A1 EP0096636 A1 EP 0096636A1 EP 83401120 A EP83401120 A EP 83401120A EP 83401120 A EP83401120 A EP 83401120A EP 0096636 A1 EP0096636 A1 EP 0096636A1
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EP
European Patent Office
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sea
installation
effluent
installations
wells
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EP83401120A
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Gérard Chaudot
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/005—Waste disposal systems
    • E21B41/0071—Adaptation of flares, e.g. arrangements of flares in offshore installations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/36—Underwater separating arrangements

Definitions

  • the present invention relates to an operating system for fluid deposits, applicable in particular but not exclusively to hydrocarbon deposits located at sea, this system being mainly intended to increase the recovery of fluids especially if they are at low pressure in the or difficult to extract, and to simplify installations and their use, while improving safety.
  • the object of the invention is therefore, depending on the type of deposit and the environmental conditions, to eliminate all or part of these drawbacks.
  • the invention proposes to connect to said capacity and / or to the separation assembly, a tube in the form of a siphon, plunging into the sea, at a depth as a function of the maximum pressure which it is desired to achieve in the capacity or in the separation assembly.
  • the regulatory provisions relating to the protection of pressurized capacities must be applied.
  • the outputs of the devices limiting the pressure in the capacities which may be subjected to it will lead into the barrel of a torch or a vent open to the sea. at its lower part so as to absorb pressure surges in the event of triggering and suppress entrainment of liquids up to its venting nose.
  • Figure 7 is a schematic representation of a seventh operating system having a modular structure.
  • the operating system shown in FIG. 1 is mainly characterized by the fact that the inlet pressure into the installations can be close to atmospheric pressure even if this inlet is placed at any depth in the slice of water.
  • This system comprises a single stage for separating the effluent and first of all comprises a sealed casing 1 supporting and protecting it from the outside environment and bathing in the sea, the variable surface of which is indicated by references 2 and 3 and the bottom , by reference 7.
  • the installation is supplied with fluid by vertical and deviated wells 5 and remote well collection lines 6, connected to a system of valves 8 including the means necessary to regulate the flow of wells such as valves and due.
  • the valve system 8 is connected to the inlet of a separator balloon 9 through a safety shut-off valve 4.
  • This separator balloon 9 has a liquid outlet 10 and a gas outlet 11.
  • the gas outlet 11 is divided into 12 into two pipes 13 and 14, leading the gas to the atmosphere by two different paths.
  • the pipe 13 is connected in its aerial part to a torch 15 open to the atmosphere at 16 by means of a regulation valve or a calibrated valve 18 and to the sea at 17.
  • the pipe 14 in the form of siphon is connected to the sea in 19 and to the downward extension of the torch barrel in 19 ', these two taps being located in the vicinity of the sea-atmosphere interface 20 protected by the extension 27 of the torch barrel 15
  • a pipe 31 makes it possible to take gas if necessary for different uses.
  • the pressure in the separator tank 9 may be fixed from a value close to that of atmospheric pressure, up to a value corresponding to the depth of the siphon 14 accompanied by a safety margin.
  • the regulation valve 18 will be operated either by a level detector 28 placed on the downward part of the siphon tube 14, or by a pressure detector 29, or by both simultaneously, one being in relay or in backup of the other.
  • the devices 18, 28 and 29 may be replaced by a flame arrester. It is clear that with this arrangement, the pressure prevailing in the separator balloon 9 may in no case exceed the value corresponding to the depth of said balloon below sea level.
  • a first device will consist in actuating the pumping means 21 using a level detector 24 with float, magnetic, with capacitive or other effect, internal or external to the fluids contained in the balloon. separator 9 and with direct or indirect effect, combined or not with a second device made up of load cells and / or strain gauges 25, external to the capacity 9, any of these devices operating as a relay or as a backup the other, this in order to alleviate the foaming phenomena of the effluent, often encountered and obscuring conventional level detections.
  • Means for reheating or cooling the effluents not shown from the wells to the evacuation of the separated fluids may be incorporated into the installation, without creating discomfort or unacceptable constraints.
  • a vertical access 26 and handling means 30 are provided to allow direct access to the wells 5, the pumping means 21 and the separator tank 9 for measurement, sampling and maintenance and, replacement as well as for the direct operation of the valves and valve system faults 8.
  • the installation has a single separation stage but differs from the previous one in that the level of the interface gas-liquid 42 in the separator tank 41 may be in the vicinity of the level of the external air-sea interface 43 when the separation pressure is close to atmospheric pressure, and if the liquid effluent has two phases such as oil crude and water for example, the aqueous phase is purified from the residual oil in a second separator flask 44 before discharge into the sea via the extension 45 of the torch casing 46 in order to ensure a sufficient degree of purification rejected water.
  • the level of the interface gas-liquid 42 in the separator tank 41 may be in the vicinity of the level of the external air-sea interface 43 when the separation pressure is close to atmospheric pressure, and if the liquid effluent has two phases such as oil crude and water for example, the aqueous phase is purified from the residual oil in a second separator flask 44 before discharge into the sea via the extension 45 of the torch casing 46 in order to ensure a sufficient degree of purification rejected water.
  • extraction means 47 make it possible to take up the oil or the oil-water mixture that is imperfectly separated at 48 in the extension of the torch barrel, at 49 in the descending part of the balancing siphon and at 50 in the separator tank.
  • oily water may possibly serve as buffer storage allowing interruptions of shipping of the oil in 51 or 52 while maintaining the production of the wells 53.
  • the protective casing 54 can be fixed at the bottom of the sea by means of a universal joint 55, or a fixed structure (jacket), as shown diagrammatically in FIG. 1, or by any other means such as taut cables, conventional anchoring, or. still included in a concrete structure.
  • the regulation of the liquid flow of the installation is carried out by means of a level detector 56 according to the variations of the oil-water interface and / or of a level detector 57 of the gas-oil interface, these two latest detectors that can be used simultaneously or as a backup for the other.
  • the fluctuations recorded by the above detectors being representative of a density difference between the oil and the water, an operation of very great flexibility is thus obtained.
  • the oil produced is of a mass By volume higher than that of water, the oil must be heated to reverse the difference in density, or else the controls will be modified to take account of the fact that water will float on the oil.
  • the extension of the torch fOt 45 will then be closed at its lower end 58 and will have a lateral opening 59 to the sea.
  • the inlet valve system 60 may be placed either near the bottom of the installation, as shown, or on the surface, or in two ways successively during the life of the deposit, access vertical wells being maintained, however.
  • the installation has provisions similar to those shown in the preceding figures but differs from it in that it comprises a separation into two pressure stages in the separator flasks 61 and 62, the aqueous phase being deoiled. in a capacity 63 connected to the sea as previously via the extension 64 of the torch barrel 65.
  • the effective separation pressure in the separator 61 will then be conditioned by the height of the water column measured between the air-sea interface 66 and the gas-water interface 67 in the descending part of the balance siphon 68.
  • the operation of the separator 62 and 63 may be similar to that developed in FIG. 2.
  • the wells 69 can be located outside the sealed protective casing 70, their vertical access 71 being maintained, this in the 'possibility of the production of particularly toxic and / or corrosive fluids for example.
  • the lower aerial part of the torch head 65 is equipped with a torch foot ball 72 avoiding entrainment of liquids at the torch nose in the event of the separator balloon being engorged. 61 and malfunction of the safety systems closing the inlet shut-off valve 73.
  • the installation shows a separation with two pressure stages, in which the operating pressure of the first separating flask 81 is greater than the pressure generated by the slice of water bushing, usable for regulating the pressure of said separator.
  • This separator tank 81 is normally equipped with pressure regulation 82 and liquid levels 83 and 84. It is protected against accidental overpressures by safety valves 85 and possibly bursting plate 86 whose evacuation pipes 87 are connected to the torch or to the vent 88 by means of a torch foot balloon 89 open to the sea at 90 by a downward pipe 91.
  • This arrangement makes it possible to dampen the sudden increase in pressure in the torch 88 when the safety devices 85 and / or 86 suddenly trigger and the corresponding vibrations, just as it will make it possible to collect the entrained liquids or the foam, caused by rapid decompression of fluids in the separator tank 81 before they reach the torch nose and thus create a particularly dangerous situation
  • the oil and / or the condensates stabilized in the separator flask 93 are raised with a pump 94 in a treatment unit 95 before shipment by a specialized pipe 96 or mixed with gas via line 97.
  • This installation is more particularly applicable to deposits whose main effluent is gaseous.
  • FIG. 5 a particularly advantageous arrangement of the elements constituting the installation is shown, characterized in that all the elements are centered on the main vertical axis of the structure of generally cylindrical shape.
  • the separator tanks 101 and 102 have their axis coincident with, or very close to the main axis 103 of the entire installation.
  • the axes of the wells 104 are distributed over a cylindrical surface of axis 103 and the downward extension 105 of the torch barrel 106 9 consists of a cylindrical skirt completely surrounding the casing 107 of the installation.
  • the support of the torch 106 and of the handling means 113 of the equipment linked to the well can be faired by a casing 114 of generally conical shape making it possible to reduce the screen effect to external stresses and to keep it inside an acceptable temperature as well as allowing operations independently of external oceano-meteorological conditions.
  • the installation can be released in a very short time, thus making it possible to avoid objects floating on or drifting in the sea, such as icebergs. for example.
  • the skirt 105 surrounding the airtight cabin 107 of the installation will be able to play a significant role in resuming the forces to which the latter is subjected and will constitute, at the air-sea interface, an energy absorption barrier in the event of a collision.
  • the elements constituting the installation are centered on the vertical main axis 125 of the structure, of substantially cylindrical shape.
  • the separator balloons have a circular annular section (toroidal shape), the interior recesses of which allow the passage necessary for access to the well 126.
  • the cylindrical outer part of their dress 127, 128, 129 can constitute doggie part of the fairing skirt 130 of all installations.
  • FIG. 7 another particular arrangement is shown, of modular type and comprising, by way of nonlimiting example, a separation with three stages, each stage being included with its accessories in the modules 131, 132, 133, of the connecting pieces 134, 135, 136, 137, made it possible to make the junctions between the various operating modules and making it possible to adjust the height of the installations to the required conditions, buoyancy and water depth in particular.
  • This arrangement facilitates the transportation of the installation over long distances and / or in difficult sea conditions, as well as its installation on the site of the deposit. It also makes it possible to have standard elements that are interchangeable to a good extent, the manufacturing costs of which may be reasonable and allowing relatively rapid installation modifications or repairs in the event of damage.
  • each well or small group of wells may be exploited by this means, all the productions being brought together in a central packaging and shipping facility.

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Abstract

Ce système fait intervenir au moins un puits 5 équipé d'une tête de production aérienne ou sous-marine, et au moins une canalisation collectant l'effluent depuis la tête de production jusqu'à un ensemble de séparation des phases de l'effluent 9. Il comprend en outre, relié audit ensemble 9, un tube en forme de siphon 14 plongeant dans la mer à une profondeur déterminée, la sortie à la mer de ce tube siphon 14 pouvant déboucher dans une colonne d'équilibrage 27 protégeant l'interface air-mer des fluctuations dues à l'état de la mer. L'invention permet de régler la pression d'entrée dans les installations à une valeur, de préférence voisine de la pression atmosphérique.This system involves at least one well 5 equipped with an aerial or underwater production head, and at least one pipe collecting the effluent from the production head to an assembly for separating the phases of the effluent 9 It further comprises, connected to said assembly 9, a siphon-shaped tube 14 plunging into the sea to a determined depth, the outlet to the sea of this siphon tube 14 being able to open into a balancing column 27 protecting the interface air-sea fluctuations due to the state of the sea. The invention makes it possible to adjust the pressure entering the installations to a value, preferably close to atmospheric pressure.

Description

La présente invention concerne un système d'exploitation des gisements de fluides, applicable notamment mais non exclusivement aux gisements d'hydrocarbures situés en mer, ce système étant principalement destiné à augmenter la récupération des fluides surtout si ceux-ci sont à faible pression dans le gisement ou difficiles à extraire, et à simplifier les installations et leur utilisation, tout en améliorant la sécurité.The present invention relates to an operating system for fluid deposits, applicable in particular but not exclusively to hydrocarbon deposits located at sea, this system being mainly intended to increase the recovery of fluids especially if they are at low pressure in the or difficult to extract, and to simplify installations and their use, while improving safety.

D'une manière générale, on sait que les gisements d'hydrocarbures, situés en mer, nécessitent pour leur exploitation,la mise en place d'un système composé principalement, comme à terre, de puits équipés de têtes de production sous marines et/ou aériennes, de liaisons tête de production/installations de production qui peuvent être très courtes si les têtes de production sont à proximité des installations de production, des installations de production elle- mêmes permettant de séparer et traiter les différentes phases de l'effluent, et des moyens d'évacuation vers un stockage du (ou des) produit extrait du gisement. Tout ou partie des moyens décrits ci-dessus est habituellement concentré dans une ou plusieurs structures fixées au fond de la mer, ou rassemblé dans les ponts de structures flottantes.In general, we know that the hydrocarbon deposits, located at sea, require for their exploitation, the installation of a system composed mainly, as on land, of wells equipped with underwater production heads and / or overhead, production head / production facility links which can be very short if the production heads are close to the production facilities, the production facilities themselves making it possible to separate and treat the different phases of the effluent, and means of evacuation to a storage of (or) product extracted from the deposit. All or part of the means described above is usually concentrated in one or more structures fixed to the bottom of the sea, or gathered in the bridges of floating structures.

Selon le débit, la nature de l'effluent et les conditions d'environnement extérieur, l'implantation des installations peut requérir des structures de supportage et de protection à la limite des possibilités technologiques existantes. Enfin dès que la profondeur d'eau devient grande, et/ou que les conditions d'environnement sont extrémement sévères, l'adaptation des systèmes d'exploitation classiques devient douteuse ; mais toujours très coûteuse.Depending on the flow rate, the nature of the effluent and the external environment conditions, the installation of the installations may require support and protection structures at the limit of existing technological possibilities. Finally as soon as the water depth becomes large, and / or the environmental conditions are extremely severe, the adaptation of conventional operating systems becomes questionable; but still very expensive.

Par ailleurs, le contrôle des débits et pressions de l'effluent ainsi que les organes destinés à les plafonner compte-tenu du niveau élevé de sécurité requis dans ces installations confinées, concourent à une grande complexité de ces systèmes et requièrent une main d'oeuvre expérimentée et relativement nombreuse pour les opérer et les surveiller.Furthermore, the control of the effluent flow rates and pressures as well as the members intended to cap them, taking into account the high level of security required in these confined installations, contribute to the great complexity of these systems and require manpower. experienced and relatively numerous to operate and monitor them.

En outre, comme à terre, la récupération des fluides en place dans le gisement sera souvent limitée par une pression d'abandon fonction de la profondeur du gisement et des moyens éventuellement mis en oeuvre pour assister la production jusqu'à l'entrée des installations de séparation-traitement de l'effluent.In addition, as on land, the recovery of fluids in place in the deposit will often be limited by an abandonment pressure depending on the depth of the deposit and the means possibly used to assist production until the entrance to the facilities. separation-treatment of the effluent.

De plus, dans le cas de fluides difficiles à extraire du fait de leurs caractéristiques physiques et des conditions du gisement, il apparaît que l'acheminement de ces fluides au travers de la tranche d'eau et jusqu'aux installations de surface conduira à rendre le problème plus difficile à résoudre et finalement limitera le débit des puits et la récupération des fluides du gisement par perte d'énergie et baisse de température de l'effluent en débit et accroissement de la pression d'abandon du gisement.In addition, in the case of fluids which are difficult to extract due to their physical characteristics and the conditions of the deposit, it appears that the routing of these fluids through the slice of water and to the surface installations will lead to rendering the problem more difficult to solve and finally will limit the flow of wells and the recovery of reservoir fluids by loss of energy and drop in temperature of the effluent in flow and increase in the pressure to abandon the deposit.

Enfin, si les puits sont équipés de tête de production sous-marines, l'entretien des puits, nécessaire durant la vie d'un gisement ne pourra être exécuté que difficilement et à un coût toujours élevé.Finally, if the wells are equipped with an underwater production head, the maintenance of the wells, necessary during the life of a deposit, can only be carried out with difficulty and at an always high cost.

L'invention a donc pour but, selon le type de gisement et les conditions d'environnement, de supprimer tout ou partie de ces inconvénients.The object of the invention is therefore, depending on the type of deposit and the environmental conditions, to eliminate all or part of these drawbacks.

Elle propose donc un système d'exploitation constitué par tout ou partie d'un ensemble d'éléments, qui selon le type de gisement, son évolution et les caractéristiques de l'effluent, concourront à t

  • - Permettre d'abaisser la pression en tête des puits sous marins jusqu'à une valeur fonction de la profondeur de la mer à l'aplomb de l'installation d'exploitation.
  • - Assurer la sécurité des installations contre des surpressions éventuelles par utilisation du gradient de pression généré par l'épaisseur de la tranche d'eau sur le site d'implantation de l'installation d'exploitations, même en cas de non fonctionnement partiel ou total des systèmes de régulation de pression ou des organes de sécurité limitants la pression.
  • - Assurer la sécurité,voire même poursuivre l'exploitation en cas d'engorgement en liquides de l'installation soit naturellement, soit par défaut de fonctionnement des systèmes de régulation de niveaux dans les installations.
  • - Permettre le stockage de l'effluent pendant une durée limitée, de façon à poursuivre l'exploitation durant des interruptions d'évacuation de la production.
  • - Selon la disposition des puits d'exploitation, autoriser leur exécution et/ou leur accès pour contrôle, mesure et entretien,voire même remplacement des équipements internes aux puits.
  • - Faciliter l'exploitation par une simplification des installations et des contrôles, permettant d'en envisager l'automatisations totale ou le contrôle à distance.
  • - Si l'installation d'exploitation est reliée aux puits par des joints tournants, réduire les contraintes générée par la pression dans ces joints, par limitation de cette pression.
  • - Si l'installation est fixée au fond de la mer, réduire les charges en tête par introduction d'une partie importante des équipements d'exploitation dans la partie sous-marine de la structure support ainsi que les contraintes de sécurité qui y sont attachées.
  • - Réduire les volumes et surfaces portantes des installations situées dans les zones aérienne et sous marine voisines de la surface de la mer où sont habituellement rencontrés les maxima des contraintes et aléas générés par le milieu extérieur.
  • - Selon le mode de réalisation, autoriser une déconnenon rapide des puits et de l'installation d'exploitation si cet ensemble est localisé dans une zone où le passage, aléatoire et difficilement détectable, de corps étrangers est à craindre.
  • - Permettre de faire varier la température de l'effluent aussi bien que l'injection d'additifs divers et d'en controler aisément les effets dans les puits ou au moins depuis les têtes de puits,si celles-ci sont sous-marines.
  • - Améliorer la séparation de l'effluent des puits par augmentation des temps de rétention de celui-ci dans les installations, sans pour autant conduire à des dimensions et à des coûts inacceptables.
  • - Réduire les coûts d'investissement proprement dits et faciliter l'utilisation ultérieure de l'installation d'exploitation sur un autre gisement ou sur une autre partie du gisement, permettant ainsi l'ouverture à l'exploitation de gisements considérés comme marginaux ou de rentabilité douteuse si l'exploitation en est envisagée par des technologies plus traditionnelles.
It therefore offers an operating system consisting of all or part of a set of elements, which depending on the type of deposit, its evolution and the characteristics of the effluent, will contribute to t
  • - Allow the pressure at the head of the submarine wells to be lowered to a value depending on the depth of the sea below the operating installation.
  • - Ensure the safety of the installations against possible overpressures by using the pressure gradient generated by the thickness of the water layer on the site of installation of the operating installation, even in the event of partial or total non-operation pressure regulating systems or pressure limiting safety devices.
  • - Ensure safety, or even continue operation in the event that the installation becomes clogged with liquids, either naturally or by faulty operation of the level control systems in the installations.
  • - Allow the effluent to be stored for a limited time, so as to continue operation during interruptions to the evacuation of production.
  • - Depending on the layout of the operating wells, authorize their execution and / or access for control, measurement and maintenance, or even replacement of equipment inside the wells.
  • - Facilitate operation by simplifying installations and controls, making it possible to envisage total automation or remote control.
  • - If the operating installation is connected to the wells by rotary joints, reduce the stresses generated by the pressure in these joints, by limiting this pressure.
  • - If the installation is fixed to the bottom of the sea, reduce the head loads by introducing a large part of the operating equipment into the underwater part of the support structure as well as the security constraints attached to it.
  • - Reduce the volumes and bearing surfaces of the installations located in the aerial and submarine areas near the sea surface where the maximum constraints and hazards generated by the external environment are usually encountered.
  • - According to the embodiment, authorize a rapid disconnection of the wells and the operating installation if this assembly is located in an area where the passage, random and difficult to detect, of foreign bodies is to be feared.
  • - Allow to vary the temperature of the effluent as well as the injection of various additives and to easily control the effects in the wells or at least from the wellheads, if these are underwater.
  • - Improve the separation of the effluent from the wells by increasing the retention times of the latter in the installations, without however leading to unacceptable dimensions and costs.
  • - Reduce the actual investment costs and facilitate the subsequent use of the operating installation on another deposit or on another part of the deposit, thereby allowing the opening of deposits considered to be marginal or of questionable profitability if exploitation is envisaged by more traditional technologies.

Pour parvenir à ces résultats, l'invention propose de réguler d'une façon particulièrement simple et fiable la pression d'entrée dans les installationa,à une valeur de préférence voisine à celle de la pression atmosphérique régnant à la profondeur à laquelle est disposée cette entrée, compte tenu de la densité de la phase gazeuse de l'effluent ou du ciel de gaz maintenu dans le système.To achieve these results, the invention proposes to regulate, in a particularly simple and reliable manner, the pressure entering the installations, at a value preferably close to that of atmospheric pressure prevailing at the depth at which this pressure is disposed. inlet, taking into account the density of the gaseous phase of the effluent or of the gas overhead maintained in the system.

A cet effet, dans un système faisant intervenir au moins un puit équipé d'une tête de production aérienne ou sous marine, et au moins une canalisation collectant l'effluent depuis la tête de production jusqu'à au moins une capacité tampon et/ou un ensemble de séparation des phases de l'effluent situés de préférence à l'entrée des installations, l'invention propose de relier à ladite capacité et/ou à l'ensemble de séparation, un tube en forme de siphon, plongeant dans la mer, à une profondeur fonction de la pression maximum que l'on désire atteindre dans la capacité ou dans l'ensemble de séparation.To this end, in a system involving at least one well equipped with a production head aerial or underwater, and at least one pipe collecting the effluent from the production head to at least one buffer capacity and / or a set of separation of the phases of the effluent preferably located at the entrance to the installations, the invention proposes to connect to said capacity and / or to the separation assembly, a tube in the form of a siphon, plunging into the sea, at a depth as a function of the maximum pressure which it is desired to achieve in the capacity or in the separation assembly.

D'une façon plus précise, ce système d'exploitation pourra donc faire intervenir, selon les conditions du gisement et les caractéristiques de l'effluent, tout ou partie des éléments suivants énumérés dans le sens d'écoulement des fluides :

  • - Un ou plusieurs puits dont la tête de production sera sous marine ou aérienne, situé à l'écart, à l'aplomb ou insérée dans l'installation de production et assurant la liaison entre la couche productrice et le fond de la mer, ou la surface de cette dernière.
  • - Au moins une canalisation souple ou rigide collectant l'effluent depuis la tête de production jusqu'à m systmème de vannes placé à l'entrée des installations d'exploitations, permettant d'acheminer l'effluent un différents points de l'installation, de fermer ou réguler le débit du/ou des puits selon le programme d'exploitation.
  • - Une capacité tampon et/ou un ensemble de séparation des phases de l'effluent, à un ou plusieurs étage de pression de séparation, et dont la pression de chaque étage sera ou pourra être gouvernée par la pression effective générée par la hauteur de la tranche d'eau considérée entre la position de l'interface gaz-liquide dans le siphon et la surface de la mer. Dans ce cas les phases gazeuses séparées à chaque étage pourront être mises à l'atmosphère par deux cheminements toujours simultanément en service, l'un conduisant le gaz directement à l'atmosphère au travers d'une vanne ou d'un dispositif régulant le débit de gaz en fonction de la position de l'interface gaz-liquide dans le séparateur et/ou de la pression régnant dans ce dernier, et l'autre relié à la mer, par l'intermédiaire d'un siphon pouvant déboucher dans une colonne d'équilibnge protégeant l'interface mer-atmosphère des fluctuations de niveau provoquées par la houle, les vagues et les conditions atmosphériques et évitant également la mise à la mer directe de liquides polluants éventuellement entrainés par le gaz. Le niveau du/ou des liquides dans le/ou les séparateur pourra être control 6 par un détecteur interne et/ou externe actionnant, selon les besoins de l'installation, par exemple, mais non limitativement une vanne de régulation de débit liquide ou un moyen d'évacuation, constitué d'une pompe par exemple ou les deux simultanément.
More precisely, this operating system may therefore involve, depending on the conditions of the deposit and the characteristics of the effluent, all or part of the following elements listed in the direction of flow of the fluids:
  • - One or more wells, the production head of which will be underwater or aerial, located apart, plumb or inserted into the production installation and ensuring the link between the producing layer and the sea floor, or the surface of the latter.
  • - At least one flexible or rigid pipe collecting the effluent from the production head to m valve system placed at the entrance to the operating installations, making it possible to convey the effluent to different points of the installation, to close or regulate the flow of the well (s) according to the operating program.
  • - A buffer capacity and / or a set of separation of the effluent phases, with one or more stages of separation pressure, and the pressure of each stage of which will be or may be governed by the effective pressure generated by the height of the slice of water considered between the position of the gas-liquid interface in the siphon and the surface of the sea. In this case the gaseous phases separated on each stage can be released to the atmosphere by two paths always in service simultaneously, one leading the gas directly to the atmosphere through a valve or a device regulating the gas flow as a function of the position of the gas-liquid interface in the separator and / or of the pressure prevailing in the latter, and the other connected to the sea, via a siphon which can open into a balancing column protecting the sea-atmosphere interface from level fluctuations caused by swell, waves and atmospheric conditions and also avoiding the direct launching into the sea of polluting liquids possibly entrained by the gas. The level of / or the liquids in the / or the separator can be controlled 6 by an internal and / or external detector actuating, according to the needs of the installation, for example, but not limited to a liquid flow control valve or a evacuation means, consisting of a pump for example or both simultaneously.

Compte tenu des dispositions prévues ci-dessus, d'une part la régulation du débit des installations de production primaire est d'une grande simplicité et peut être contrôlée à distance, en surface par exemple et aisément automatisée, et d'autre part, les dispositions réglementaires concernant la protection des capacités sous pression n'est plus strictement applicable compte tenu du fait que lesdites capacités sont ouvertes en permanence à l'atmosphère par l'intermédiaire de la mer.Taking into account the provisions provided above, on the one hand the regulation of the flow rate of the primary production installations is very simple and can be controlled remotely, at the surface for example and easily automated, and on the other hand, the regulatory provisions concerning the protection of pressurized capacities is no longer strictly applicable, given that these capacities are permanently open to the atmosphere through the sea.

Dans certaines réalisations, où les pressions de séparation devront atteindre des valeurs incompatibles avec la profondeur d'eau disponible sur le site de l'installation, les dispositions réglementaires relatives à la protection des capacités sous pression devront être appliquées. Toutefois les sorties des dispositifs limitant la pression dans les capacités pouvant être soumises à celle-ci, déboucheront dans le fût d'une torche ou d'un évent ouvert à la mer à sa partie inférieure de façon à amortir les à- coups de pression en cas de déclanchement et supprimer les entraînements de liquides jusqu'à son nez de mise à l'atmosphère.In certain embodiments, where the separation pressures must reach values incompatible with the depth of water available on the installation site, the regulatory provisions relating to the protection of pressurized capacities must be applied. However, the outputs of the devices limiting the pressure in the capacities which may be subjected to it, will lead into the barrel of a torch or a vent open to the sea. at its lower part so as to absorb pressure surges in the event of triggering and suppress entrainment of liquids up to its venting nose.

Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :

  • - La figure 1 est une représentation schématique d'un premier système d'exploitation, simplifié afin de mieux montrer les principes appliqués à la solution des problèmes posés par la mise en exploitation d'un gisement nouveau ou en cours d'exploitation, dont la pression, les conditions extérieures, et/ou les caractéristiques de l'effluent, limiteraient le débit des puits et aussi bien la récupération des fluides en place dans le gisement.
  • - La figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième système d'exploitation dans lequel deux phases liquides, huile brute et eau par exemple, peuvent être séparées, et ayant en outre une capacité de rétention importante autorisant par exemple des interruptions d'expédition sans pour autant arrêter la production des puits.
  • - La figure 3 est une représentation schématique d'un troisième système d'exploitation dans lequel le dégazage de l'effluent est effectué en deux étages de pression avec séparation et traitement de la phase aqueuse et où la partie terminale supérieure des puits est à l'extérieur du carlingage de protection des installations de séparation.
  • - La figure 4 est une représentation schématique d'un quatrième système d'exploitation dans lequel le dégazage de l'effluent est effectué en deux étages de pression, mais dont la pression de séparation du premier étage, est supérieure à la pression disponible générée par la colonne d'eau d'équilibrage à la profondeur choisie.
  • - La figure 5 est une représentation schématique d'un cinquième système d'exploitation dans lequel les installations de séparation sont disposées suivant l'axe général de la stucture principale de support et dont les axes des puits sont placés sur la surface d'un cylindre entourant les installations de séparation.
  • - La figure 6 est une représentation schématique d'un sixième système d'exploitation comportant trois étages de séparation à des pressions différentes avec séparation traitement de la phase aqueuse.
Embodiments of the invention will be described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended drawings in which:
  • - Figure 1 is a schematic representation of a first operating system, simplified in order to better show the principles applied to the solution of the problems posed by the putting into operation of a new deposit or during exploitation, including pressure, the external conditions, and / or the characteristics of the effluent, would limit the flow rate of the wells as well as the recovery of the fluids in place in the deposit.
  • - Figure 2 is a schematic representation of a second operating system in which two liquid phases, crude oil and water for example, can be separated, and further having a large retention capacity allowing for example shipping interruptions without stopping the production of wells.
  • - Figure 3 is a schematic representation of a third operating system in which the degassing of the effluent is carried out in two pressure stages with separation and treatment of the aqueous phase and where the upper end part of the wells is at outside the protective cabin of the separation installations.
  • - Figure 4 is a schematic representation of a fourth operating system in which the degassing of the effluent is carried out in two pressure stages, but the separation pressure of the first stage, is greater than the available pressure generated by the balancing water column at the chosen depth.
  • - Figure 5 is a schematic representation of a fifth operating system in which the separation facilities are arranged along the general axis of the main support structure and whose axes of the wells are placed on the surface of a cylinder surrounding separation facilities.
  • - Figure 6 is a schematic representation of a sixth operating system comprising three stages of separation at different pressures with separation treatment of the aqueous phase.

La figure 7 est une représentation schématique d'un septième système d'exploitation présentant une structure modulaire.Figure 7 is a schematic representation of a seventh operating system having a modular structure.

Le système d'exploitation représentée figure 1 est principalement caractérisée par le fait que la pression d'entrée dans les installations peut être voisine de la pression atmosphérique même si cette entrée est placée à n'importe quelle profondeur dans la tranche d'eau.The operating system shown in FIG. 1 is mainly characterized by the fact that the inlet pressure into the installations can be close to atmospheric pressure even if this inlet is placed at any depth in the slice of water.

Ce système comporte un seul étage de séparation de l'effluent et comprend tout d'abord un carlingage étanche 1 la supportant et la protégeant du milieu extérieur et baignant dans la mer dont la surface variable est indiquée par les références 2 et 3 et le fond, par la référence 7. L'installation est alimentée en fluide par des puits verticaux et déviés 5 et des lignes de collecte de puits distants 6, reliés à un système de vannes 8 incluant les moyens nécessaires à réguler le débit des puits tels que vannes et duses. Le système de vannes 8 est relié à l'entrée d'un ballon-séparateur 9 au travers d'une vanne de sectionnement de sécurité 4. Ce ballon-séparateur 9 comporte une sortie de liquide 10 et une sortie de gaz 11.This system comprises a single stage for separating the effluent and first of all comprises a sealed casing 1 supporting and protecting it from the outside environment and bathing in the sea, the variable surface of which is indicated by references 2 and 3 and the bottom , by reference 7. The installation is supplied with fluid by vertical and deviated wells 5 and remote well collection lines 6, connected to a system of valves 8 including the means necessary to regulate the flow of wells such as valves and due. The valve system 8 is connected to the inlet of a separator balloon 9 through a safety shut-off valve 4. This separator balloon 9 has a liquid outlet 10 and a gas outlet 11.

La sortie de gaz 11 est partagée en 12 en deux canalisations 13 et 14, menant le gaz à l'atmosphère par deux cheminements différents. La canalisation 13 est reliée dans sa partie aérienne à une torche 15 ouverte à l'atmosphère en 16 par l'intermédiaire d'une vanne de régulation ou d'un clapet taré 18 et à la mer en 17. La canalisation 14 en forme de siphon est reliée à la mer en 19 et à l'extension vers le bas du fût de torche en 19', ces deux piquages étant localisés au voisinage de l'interface mer-atmosphère 20 protégé par la prolongation 27 du fût de torche 15. Une canalisation 31 permet de prélever éventuellement du gaz pour différents usages. Selon le tarage du clapet ou de la vanne de régulation 18, la pression dans le ballon séparateur 9 pourra être fixée depuis une valeur voisine de celle de la pression atmosphérique, jusqu'a une valeur correspondant à la profondeur du siphon 14 assortie d'une marge de sécurité. La vanne de régulation 18 sera opérée soit par un détecteur de niveau 28 placé sur la partie descendante du tube siphon 14, soit par un détecteur de pression 29, soit par les deux simultanément, l'un étant en relais ou en secours de l'autre. Toutefois pour certains gisements dont la pression ne permettra pas un engorgement de l'installation, les dispositifs 18, 28 et 29 pourront être remplacés par un arrête- flamme. Il est clair qu'avec cette disposition, la pression régnant dans le ballon séparateur 9 ne pourra en aucun cas dépasser la valeur correspondant à la profondeur dudit ballon en dessous du niveau de la mer.The gas outlet 11 is divided into 12 into two pipes 13 and 14, leading the gas to the atmosphere by two different paths. The pipe 13 is connected in its aerial part to a torch 15 open to the atmosphere at 16 by means of a regulation valve or a calibrated valve 18 and to the sea at 17. The pipe 14 in the form of siphon is connected to the sea in 19 and to the downward extension of the torch barrel in 19 ', these two taps being located in the vicinity of the sea-atmosphere interface 20 protected by the extension 27 of the torch barrel 15 A pipe 31 makes it possible to take gas if necessary for different uses. Depending on the setting of the valve or of the regulating valve 18, the pressure in the separator tank 9 may be fixed from a value close to that of atmospheric pressure, up to a value corresponding to the depth of the siphon 14 accompanied by a safety margin. The regulation valve 18 will be operated either by a level detector 28 placed on the downward part of the siphon tube 14, or by a pressure detector 29, or by both simultaneously, one being in relay or in backup of the other. However, for certain deposits, the pressure of which will not block the installation, the devices 18, 28 and 29 may be replaced by a flame arrester. It is clear that with this arrangement, the pressure prevailing in the separator balloon 9 may in no case exceed the value corresponding to the depth of said balloon below sea level.

La sortie de liquides 10 est reliée à un organe 21 permettant d'évacuer les liquides produits vers des installations de traitement complémentaire et/ou stockage par des canalisations rigides et/ou flexibles, aériennes et/ou sous marines 23, 22. L'organe 21 permettant d'évacuer les fluides produits peut être constitué de pompes de différents types, centrifuges ou à piston, entrainées par moteur électrique, hydraulique ou pneumatique, par des éjecteurs hydrauliques ou pneumatiques et par chasse au gaz. Le ballon séparateur 9 peut éventuellement constituer la capacité nécessaire à réaliser ce dernier code d'évacuation et le gaz soutiré en 31, son fluide moteur après compression. En outre la duplication du ballon-séparateur 9 permet, dans ce dernier cas, d'assurer un débit continu des puits.The liquid outlet 10 is connected to a member 21 making it possible to evacuate the liquids produced towards additional treatment and / or storage installations by rigid and / or flexible pipes, aerial and / or underwater 23, 22. The member 21 allowing the evacuation of the fluids produced can be made up of pumps of different types, centrifugal or piston, driven by electric, hydraulic or pneumatic motor, by hydraulic or pneumatic ejectors and by gas flushing. The separator tank 9 may possibly constitute the capacity necessary to carry out this latter evacuation code and the gas withdrawn at 31, its working fluid after compression. In addition, the duplication of the separator flask 9 allows, in the latter case, to ensure a continuous flow of wells.

La régulation de l'évacuation du débit de liquides sera assurée par l'un, l'autre ou les deux types de dispositifs décrits ci-après, afin de s'assurer d'un bon fonctionnement du système. Un premier dispositif consistera à actionner les moyens de pompage 21 à l'aide d'un détecteur de niveau 24 à flotteur, magnétique, à effet capacitif ou autre, interne ou externe au fluides contenus dans le ballon. séparateur 9 et à effet direct ou indirect, conjugué ou non avec un deuxième dispositif constitué de cellules de pesée et/ou de jauges de contraintes 25, externes à la capacité 9, l'un quelconque de ces dispositifs fonctionnant en relais ou en secours de l'autre, ceci afin de pallier les phénomènes de moussage de l'effluent, souvent rencontrés et occultant les détections de niveau classiques.The regulation of the evacuation of the flow of liquids will be ensured by one or the other or the two types of devices described below, in order to ensure proper functioning of the system. A first device will consist in actuating the pumping means 21 using a level detector 24 with float, magnetic, with capacitive or other effect, internal or external to the fluids contained in the balloon. separator 9 and with direct or indirect effect, combined or not with a second device made up of load cells and / or strain gauges 25, external to the capacity 9, any of these devices operating as a relay or as a backup the other, this in order to alleviate the foaming phenomena of the effluent, often encountered and obscuring conventional level detections.

Des moyens de réchauffage ou de refroidissement de l'effluents non figurés depuis les puits jusqu'à l'évacuation des fluides séparés pourront être incorporés dans l'installation, sans pour autant créer de gênes ou de contraintes inacceptables. Toutefois pour l'exploitation de certains gisements, il est avantageux de pouvoir isoler thermiquement les puits du contact avec la mer, dans l'épaisseur de la tranche d'eau traversée, ceci grâce au carlingage 1.Means for reheating or cooling the effluents not shown from the wells to the evacuation of the separated fluids may be incorporated into the installation, without creating discomfort or unacceptable constraints. However, for the exploitation of certain deposits, it is advantageous to be able to thermally isolate the wells from contact with the sea, in the thickness of the slice of water crossed, this thanks to the cabin 1.

Un accès vertical 26 et des moyens de manutention 30 sont ménagés pour permettre l'accès direct aux puits 5, aux moyens de pompage 21 et au ballon séparateur 9 pour mesure, échantillonnage et entretien et, remplacement aussi bien que pour la manoeuvre directe des vannes et des duses du système de vannes 8.A vertical access 26 and handling means 30 are provided to allow direct access to the wells 5, the pumping means 21 and the separator tank 9 for measurement, sampling and maintenance and, replacement as well as for the direct operation of the valves and valve system faults 8.

On obtient ainsi un système d'exploitation présentant de nombreux avantages parmi lesquels on peut citer :

  • 1- Une augmentation importante du débit naturel des puits, voire même rendre ceux-ci éruptifs par diminution de la pression en tête corrélative à l'abaissement du point d'entrée des fluides dans l'installation et de la faible pression qui peut y régner, et par la protection thermique dans la tranche d'eau traversée.
  • 2- Une augmentation de la récupération des fluides en place dans le gisement du fait de l'abaissement de la pression d'abandon.
  • 3- Une très grande souplesse de fonctionnement et d'adaptation à différents cas de marche par simple intervention sur des réglages en surface.
  • 4- Un niveau de sécurité extrêmement élevé en cas d'entrainement de liquides par le gaz et une diminution importante des risques de pollution par les hydrocarbures.
  • La possibilité d'alléger les installations des équipements et contraintes correspondant à la protection réglementaire des capacités sous pression, ces dernières étant ouvertes en permanence à l'atmosphère par l'intermédiaire de la mer, à la condition toutefois que celles ci soient calculées pour résister à la pression correspondant à la profondeur à laquelle elles sont installées.
  • 6- Un accès permanent aux puits pour mesure échantillonnage et entretien, cet accès étant facilité par la hauteur disponible dans l'installation.
  • 7- Une diminution importante de la charge en tête et des volumes requis en surface par incorporation d'une partie des installations dans la partie sous marine du support conduisant à abaisser le centre de gravité de l'ensemble et diminuer les contraintes générées par le milieu extérieur.
This gives an operating system with many advantages, among which we can cite:
  • 1- A significant increase in the natural flow rate of the wells, or even making them eruptive by reduction of the pressure at the head correlative to the lowering of the point of entry of the fluids in the installation and of the low pressure which can reign there. , and by thermal protection in the slice of water crossed.
  • 2- An increase in the recovery of fluids in place in the deposit due to the lowering of the abandonment pressure.
  • 3- A great flexibility of operation and adaptation to different walking cases by simple intervention on surface settings.
  • 4- An extremely high level of safety in the event of entrainment of liquids by the gas and a significant reduction in the risks of pollution by hydrocarbons.
  • The possibility of reducing the installations of equipment and constraints corresponding to the regulatory protection of pressurized capacities, the latter being permanently open to the atmosphere via the sea, provided, however, that these are calculated to withstand at the pressure corresponding to the depth at which they are installed.
  • 6- Permanent access to the wells for sampling and maintenance measurement, this access being facilitated by the height available in the installation.
  • 7- A significant reduction in the head load and the volumes required on the surface by incorporating part of the installations into the submarine part of the support, leading to lowering the center of gravity of the assembly and reducing the stresses generated by the environment outside.

Avec référence à la figure 2, l'installation comporte un seul étage de séparation mais diffère de la précédente en ce que le niveau de l'interface gaz-liquide 42 dans le ballon séparateur 41 peut se trouver au voisinage du niveau de l'interface extérieur air-mer 43 lorsque la pression de séparation est voisine de la pression atmosphérique, et que si l'effluent liquide comporte deux phases telles que huile brute et eau par exemple, la phase aqueuse est épurée de l'huile résiduelle dans un second ballon séparateur 44 avant rejet à la mer par l'intermédiaire de l'extension 45 du fÙt de torche 46 afin d'assurer un degré de purification suffisant de l'eau rejetée. En outre des moyens d'extraction 47 permettent de reprendre l'huile ou le mélange huile eau imparfaitement séparé en 48 dans l'extension du fût de torche, en 49 dans la partie descendante du siphon d'équilibrage et en 50 dans le ballon séparateur d'eau huileuse. Selon les volumes donnés aux ballons séparateurs 41 et 44 ceux-ci pourront éventuellement servir de stockage tampon permettant des interruptions d'expédition de l'huile en 51 ou 52 tout en maintenant la production des puits 53. Le carlingage de protection 54 peut être fixé au fond de la mer par l'intermédiaire d'un joint universel 55, ou d'une structure fixe (jacket), comme schématisé sur la figure 1, ou par tout autre moyen tel que câbles tendus, ancrage classique, ou. encore inclus dans une structure en béton.With reference to Figure 2, the installation has a single separation stage but differs from the previous one in that the level of the interface gas-liquid 42 in the separator tank 41 may be in the vicinity of the level of the external air-sea interface 43 when the separation pressure is close to atmospheric pressure, and if the liquid effluent has two phases such as oil crude and water for example, the aqueous phase is purified from the residual oil in a second separator flask 44 before discharge into the sea via the extension 45 of the torch casing 46 in order to ensure a sufficient degree of purification rejected water. In addition, extraction means 47 make it possible to take up the oil or the oil-water mixture that is imperfectly separated at 48 in the extension of the torch barrel, at 49 in the descending part of the balancing siphon and at 50 in the separator tank. oily water. Depending on the volumes given to the separating flasks 41 and 44, these may possibly serve as buffer storage allowing interruptions of shipping of the oil in 51 or 52 while maintaining the production of the wells 53. The protective casing 54 can be fixed at the bottom of the sea by means of a universal joint 55, or a fixed structure (jacket), as shown diagrammatically in FIG. 1, or by any other means such as taut cables, conventional anchoring, or. still included in a concrete structure.

La régulation du débit liquide de l'installation est effectuée au moyen d'un détecteur 56 de niveau suivant les variations de l'interface huile-eau et/ou d'un détecteur 57 de niveau de l'interface gaz-huile, ces deux derniers détecteurs pouvant être utilisés simultanément ou l'un en secours de l'autre. Les fluctuations enregistrées par les susdits détecteurs étant représentatives d'une différence de masse volumique entre l'huile et l'eau, on obtient ainsi un fonctionnement d'une très grande souplesse. Dans l'éventualité où l'huile produite serait d'une masse volumique supérieure à celle de l'eau, l'huile devra être chauffée pour inverser la différence de masse volumique, ou alors les contrôles seront modifiés pour tenir compte du fait que l'eau surnagera sur l'huile. L'extension du fOt de torche 45 sera alors fermée à son extrémité inférieure 58 et possédera une ouverture latérale 59 à la mer.The regulation of the liquid flow of the installation is carried out by means of a level detector 56 according to the variations of the oil-water interface and / or of a level detector 57 of the gas-oil interface, these two latest detectors that can be used simultaneously or as a backup for the other. The fluctuations recorded by the above detectors being representative of a density difference between the oil and the water, an operation of very great flexibility is thus obtained. In the event that the oil produced is of a mass By volume higher than that of water, the oil must be heated to reverse the difference in density, or else the controls will be modified to take account of the fact that water will float on the oil. The extension of the torch fOt 45 will then be closed at its lower end 58 and will have a lateral opening 59 to the sea.

Selon la pression disponible dans les puits, le système de vannes d'entrée 60 pourra être placé soit à proximité du fond de l'installation, comme représenté, soit en surface, ou des deux façons successivement durant la vie du gisement, l'accès vertical des puits étant toutefois maintenu.Depending on the pressure available in the wells, the inlet valve system 60 may be placed either near the bottom of the installation, as shown, or on the surface, or in two ways successively during the life of the deposit, access vertical wells being maintained, however.

Avec référence à la figure 3, l'installation comporte des dispositions semblables à celles représentées dans les figures précédentes mais en diffère toutefois en ce qu'elle comporte une séparation en deux étages de pression dans les ballons séparateurs 61et 62, la phase aqueuse étant déshuilée dans une capacité 63 reliée à la mer comme précédemment par l'intermédiaire de la prolongation 64 du fût de torche 65.With reference to FIG. 3, the installation has provisions similar to those shown in the preceding figures but differs from it in that it comprises a separation into two pressure stages in the separator flasks 61 and 62, the aqueous phase being deoiled. in a capacity 63 connected to the sea as previously via the extension 64 of the torch barrel 65.

La pression de séparation effective dans le séparateur 61 sera alors conditionnée par la hauteur de la colonne d'eau mesurée entre l'interface air-mer 66 et l'interface gaz-eau 67 dans la partie descendante du siphon d'équilibre 68. Le fonctionnement des séparateur 62 et 63 pourra être semblable à celui développé dans la figure 2. En outre il est montré que les puits 69 peuvent être localisés à l'extérieur du carlingage étanche de protection 70, leur accès vertical 71 étant maintenu, ceci dans l'éventualité de la production de fluides particulièrement toxiques et/ou corrosifs par exemple. La partie aérienne basse du fùt de torche 65 est équipée d'un ballon de pied de torche 72 évitant l'entraînement de liquides au nez de torche en cas d'engorgement du ballon séparateur 61 et défaut de fonctionnement des systèmes de sécurité fermant la vanne de sectionnement d'entrée 73.The effective separation pressure in the separator 61 will then be conditioned by the height of the water column measured between the air-sea interface 66 and the gas-water interface 67 in the descending part of the balance siphon 68. The operation of the separator 62 and 63 may be similar to that developed in FIG. 2. In addition, it is shown that the wells 69 can be located outside the sealed protective casing 70, their vertical access 71 being maintained, this in the 'possibility of the production of particularly toxic and / or corrosive fluids for example. The lower aerial part of the torch head 65 is equipped with a torch foot ball 72 avoiding entrainment of liquids at the torch nose in the event of the separator balloon being engorged. 61 and malfunction of the safety systems closing the inlet shut-off valve 73.

Avec référence à la figure 4, l'installation, outre des dispositions semblables aux précédentes, montre une séparation à deux étages de pression, dans laquelle la pression de fonctionnement du premier ballon séparateur 81 est supérieure à la pression générée par la tranche d'eau traversée, utilisable pour la régulation de pression dudit séparateur. Ce ballon séparateur 81 est équipé normalement de régulation de pression 82 et de niveaux liquides 83 et 84. Il est protégé contre les surpressions accidentelles par soupapes de sureté 85 et éventuellement plaque d'éclatement 86 dont les tuyauteries d'évacuation 87 sont raccordées à la torche ou à l'évent 88 par l'intermédiaire d'un ballon de pied de torche 89 ouvert à la mer en 90 par une conduite descendante 91.With reference to FIG. 4, the installation, in addition to arrangements similar to the previous ones, shows a separation with two pressure stages, in which the operating pressure of the first separating flask 81 is greater than the pressure generated by the slice of water bushing, usable for regulating the pressure of said separator. This separator tank 81 is normally equipped with pressure regulation 82 and liquid levels 83 and 84. It is protected against accidental overpressures by safety valves 85 and possibly bursting plate 86 whose evacuation pipes 87 are connected to the torch or to the vent 88 by means of a torch foot balloon 89 open to the sea at 90 by a downward pipe 91.

Cette disposition permet d'amortir la montée brutale de pression dans la torche 88 lors du déclanchement soudain des dispositif de sécurité 85 et/ou 86 et les vibrations correspondantes, de même qu'elle permettra de recueillir les liquides entrainés ou la mousse, causés par la décompression rapide des fluides dans le ballon séparateur 81 avant qu'ils n'atteignent le nez de torche et créent ainsi une situation particulièrement dangereuseThis arrangement makes it possible to dampen the sudden increase in pressure in the torch 88 when the safety devices 85 and / or 86 suddenly trigger and the corresponding vibrations, just as it will make it possible to collect the entrained liquids or the foam, caused by rapid decompression of fluids in the separator tank 81 before they reach the torch nose and thus create a particularly dangerous situation

Le gaz issu du ballon séparateur 81, après régulation de pression 82, est expédié par la canalisation 92 si sa pression est suffisante pour atteindre les points d'utilisation. Il pourra être traité et recomprimé en surface (installations non représentées) avant de pénétrer dans la conduite 92.The gas from the separator tank 81, after regulating the pressure 82, is sent through the pipeline 92 if its pressure is sufficient to reach the points of use. It can be treated and recompressed on the surface (installations not shown) before entering the pipe 92.

L'huile et/ou les condensats stabilisés dans le ballon séparateur 93 sont relevés avec une pompe 94 dans une unité de traitement 95 avant expédition par une canalisation spécialisée 96 ou mélangés avec le gaz par la conduite 97. Cette installation est plus particulièrement applicable à des gisements dont l'effluent principal est gazeux.The oil and / or the condensates stabilized in the separator flask 93 are raised with a pump 94 in a treatment unit 95 before shipment by a specialized pipe 96 or mixed with gas via line 97. This installation is more particularly applicable to deposits whose main effluent is gaseous.

Avec référence à la figure 5, il est montré une disposition particulièrement intéressante des éléments constituant l'installation caractérisé en ce que tous les éléments sont centrés sur l'axe vertical principal de la structure de forme généralement cylindrique. En particulier les ballons séparateurs 101 et 102 ont leur axe confondu avec, ou très voisin de l'axe principal 103 de l'ensemble de l'installation. Les axes des puits 104 sont répartis sur une surface cylindrique d'axe 103 et la prolongation 105 vers le bas, du fût de torche 1069est constituée d'une jupe cylindrique entourant complètement le carlingage 107 de l'installation. Une jupe courte 108 placé en dessous du carlingage 107 entourant tous les raccordements des canalisations extérieures à l'installation 109 et des puits 110, permet par un détecteur de fuite DLC 111, de connaître en permanence, l'état de l'étanchéité desdits raccordements. Un épanouissement 112 de la jupe 105 à sa base permet d'accroitre la stabilité de l'ensemble,si nécessaire.With reference to FIG. 5, a particularly advantageous arrangement of the elements constituting the installation is shown, characterized in that all the elements are centered on the main vertical axis of the structure of generally cylindrical shape. In particular the separator tanks 101 and 102 have their axis coincident with, or very close to the main axis 103 of the entire installation. The axes of the wells 104 are distributed over a cylindrical surface of axis 103 and the downward extension 105 of the torch barrel 106 9 consists of a cylindrical skirt completely surrounding the casing 107 of the installation. A short skirt 108 placed below the casing 107 surrounding all the connections of the pipes external to the installation 109 and of the wells 110, makes it possible, by a DLC leak detector 111, to constantly know the state of the tightness of said connections . A blooming 112 of the skirt 105 at its base makes it possible to increase the stability of the assembly, if necessary.

Le support de la torche 106 et des moyens de manutention 113 des équipements liés au puits peut être caréné par un carlingage 114 d'allure généralement conique permettant de réduire l'effet d'écran aux sollicitations extérieures et d'y maintenir à l'intérieur une température acceptable aussi bien que de permettre des opérations indépendemment des conditions océano-météorologiques extérieures.The support of the torch 106 and of the handling means 113 of the equipment linked to the well can be faired by a casing 114 of generally conical shape making it possible to reduce the screen effect to external stresses and to keep it inside an acceptable temperature as well as allowing operations independently of external oceano-meteorological conditions.

En outre si les liaisons de fond 110 et 109 sont équipées de déconnecteurs rapides de sécurité 115,l'installation pourra être larguée dans un temps très court permettant ainsi d'éviter des objets flottant sur, ou dérivant dans la mer, tels que des icebergs par exemple. Par ailleurs la jupe 105 entourant le carlinguage étanche 107 de l'installation pourra participer de façon importante à la reprise des efforts auxquels ce dernier est soumis et constituera au niveau de l'interface air-mer une barrière d'absorption d'énergie en cas de collision.In addition, if the long distance links 110 and 109 are fitted with quick safety disconnectors 115, the installation can be released in a very short time, thus making it possible to avoid objects floating on or drifting in the sea, such as icebergs. for example. Furthermore the skirt 105 surrounding the airtight cabin 107 of the installation will be able to play a significant role in resuming the forces to which the latter is subjected and will constitute, at the air-sea interface, an energy absorption barrier in the event of a collision.

On obtient ainsi une installation filiforme, de faible diamètre et de grande hauteur, carénée. et offrant une section minimum à l'application des effets du milieu dans lequel elle baigne et convenant plus particulièrement pour des gisements localisés dans des conditions d'environnement difficiles, mais limité en profondeur d'eau par le type de fixation au fond de la mer.This gives a threadlike installation, of small diameter and large height, streamlined. and offering a minimum section for the application of the effects of the environment in which it bathes and more particularly suitable for deposits located in difficult environmental conditions, but limited in water depth by the type of fixation at the bottom of the sea .

La figure 6 illustre une autre disposition particulière de l'invention faisant intervenir trois étages de pression de séparation 121, 122, 123 ainsi qu'un ballon de traitement des eaux huileuses 124 fonctionnant selon les principes précédemment décrits.FIG. 6 illustrates another particular arrangement of the invention involving three stages of separation pressure 121, 122, 123 as well as an oily water treatment flask 124 operating according to the principles described above.

Selon cette disposition, les éléments constituant l'installation (en particulier les ballons séparateurs) sont centrés sur l'axe principal vertical 125 de la structure, de forme sensiblement cylindrique.According to this arrangement, the elements constituting the installation (in particular the separator tanks) are centered on the vertical main axis 125 of the structure, of substantially cylindrical shape.

Les ballons séparateurs présentent une section annulaire circulaire (forme toroldale) dont les évidements intérieurs laissent le passage nécessaire à l'accès au puits 126. La partie extérieure cylindrique de leur robe 127, 128, 129 peut constituer toutou partie de la jupe de carénage 130 de l'ensemble des installations.The separator balloons have a circular annular section (toroidal shape), the interior recesses of which allow the passage necessary for access to the well 126. The cylindrical outer part of their dress 127, 128, 129 can constitute doggie part of the fairing skirt 130 of all installations.

Selon les encombrements relatifs des équipements, le nombre de puits à raccorder, et le type d'effluent, cette disposition peut présenter un avantage certain comparée à la précédente. L'allure filiforme de l'installation étant conservée, si l'accrochage de celle-ci est effectuée au fond de la mer à l'aide d'ancrages caténaires classiques par exemple alora cette installation peut être mise en place dans de grandes profondeurs d'eau.Depending on the relative size of the equipment, the number of wells to be connected, and the type of effluent, this arrangement can have a definite advantage compared to the previous one. The thread-like appearance of the installation being preserved, if the attachment of the latter is carried out at the bottom of the sea using conventional catenary anchors, for example, this installation can be installed in great depths of water.

Avec référence à la figure 7, il est montré une autre disposition particulière, de type modulaire et comprenant à titre d'exemple non limitatif une séparation à trois étages, chaque étage étant inclus avec ses accessoires dans les modules 131, 132, 133, des pièces de raccordement 134, 135, 136, 137, permettait d'effectuer les jonctions entre les différents modules d'exploitation et permettant d'ajuster la hauteur de l'installations aux conditions requises, de flottabilité et de profondeur d'eau en particulier. Cette disposition permet de faciliter le transport de l'installation sur de grandes distances et/ou dans des conditions de mer difficiles, aussi bien que sa mise en place sur le site du gisement. Elle permet en outre de disposer d'éléments standards interchangeables dans une bonne mesure, dont les coûts de fabrication pourront être raisonnables et permettant des modifications d'installation ou des réparations en cas d'avarie, relativement rapides.With reference to FIG. 7, another particular arrangement is shown, of modular type and comprising, by way of nonlimiting example, a separation with three stages, each stage being included with its accessories in the modules 131, 132, 133, of the connecting pieces 134, 135, 136, 137, made it possible to make the junctions between the various operating modules and making it possible to adjust the height of the installations to the required conditions, buoyancy and water depth in particular. This arrangement facilitates the transportation of the installation over long distances and / or in difficult sea conditions, as well as its installation on the site of the deposit. It also makes it possible to have standard elements that are interchangeable to a good extent, the manufacturing costs of which may be reasonable and allowing relatively rapid installation modifications or repairs in the event of damage.

En outre pour certains gisements peu profonds mais situés en eau profonde, dont les puits ne pourront pas être déviés pour en regrouper les têtes de production, ou pour des gisements de trop grande extension, chaque puits ou petit groupe de puits, pourra être exploité par ce moyen, l'ensemble des productions étant rassemblé dans une installations centrale de conditionnement et d'expédition.In addition, for certain shallow deposits located in deep water, whose wells cannot be diverted to group the production heads, or for deposits of too large an extension, each well or small group of wells may be exploited by this means, all the productions being brought together in a central packaging and shipping facility.

Claims (15)

1.- Système d'exploitation de gisements, destiné à augmenter la récupération des fluides en place, ce système faisant intervenir au moins un puits (5) équipé d'une tête de production aérienne ou sous-marine, et au moins une canalisation collectant l'effluent depuis la tête de production jusqu'à au moins une capacité tampon et/ou un ensemble de séparation des phases de l'effluent (9) situé de préférence à l'entrée des installations, caractérisé en ce que, en vue de régler la pression d'entrée dans les installations à une valeur, de préférence voisine de la pression atmosphérique à la profondeur à laquelle est disposée cette entrée, il comprend, relié à ladite capacité ou à l'ensemble de séparation (9), d'une part, un tube en forme de siphon (14) plongeant dans la mer, à une profondeur fonction de la pression maximum que l'on désire atteindre, dans la capacité ou l'ensemble de séparation (9), la sortie à la mer de ce tube siphon pouvant déboucher dans une colonne d'équilibrage (27) protégeant l'interface air-mer ou gaz-mer des fluctuations dues à l'état de la mer et de l'atmosphère, telles que la houle ou les vagues, et d'autre part, un tube (13) relié à l'atmosphère en(16) par l'intermédiaire d'un moyen de contrôle de la pression amont (18) permettant l'échappement du gaz.1.- Operating system of deposits, intended to increase the recovery of the fluids in place, this system involving at least one well (5) equipped with an aerial or underwater production head, and at least one collecting pipeline the effluent from the production head to at least a buffer capacity and / or an effluent phase separation assembly (9) preferably located at the entrance to the installations, characterized in that, with a view to set the inlet pressure in the installations to a value, preferably close to atmospheric pressure at the depth at which this inlet is arranged, it comprises, connected to said capacity or to the separation assembly (9), on the one hand, a siphon-shaped tube (14) plunging into the sea, at a depth depending on the maximum pressure that it is desired to reach, in the capacity or the separation assembly (9), the exit to the sea of this siphon tube which can open into a protected balancing column (27) managing the air-sea or gas-sea interface of fluctuations due to the state of the sea and the atmosphere, such as swell or waves, and on the other hand, a tube (13) connected to the atmosphere in (16) via an upstream pressure control means (18) allowing the gas to escape. 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne d'équilibrage (27) consiste en une prolongation vers le bas d'un fût de torche (15) ou d'un évent de mise à l'atmosphère des gaz.2.- System according to claim 1, characterized in that the balancing column (27) consists of a downward extension of a torch barrel (15) or a vent for venting gases . 3.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie d'eau du/ou des ballons séparateurs (41) est reliée à la mer, soit directement, soit par l'intermédiaire d'un ballon de traitement des eaux huileuses (44), par une canalisation constituant un siphon débouchant dans une colonne d'équilibrage (59) ouverte par le bas à la mer, ladite canalisation permettant ainsi d'éviter pendant une durée déterminée, le rejet direct à la mer de liquides polluants et/ou risquant de mettre en péril l'installation, même en cas d'engorgement en liquide du/ou des ballon séparateur, le système pouvant en outre comprendre une pompe pour pomper ces liquides simultanément ou ultérieurement, et les réinserrerdans l'installation ou bien les évacuer.3.- System according to one of the preceding claims, characterized in that the water outlet from the separator balloon (s) (41) is connected to the sea, either directly or via a treatment flask oily water (44), by a pipe constituting a siphon opening into a balancing column (59) open from below to the sea, said pipe thus making it possible to avoid, for a determined period, direct discharge at sea of polluting liquids and / or which could endanger the installation, even in the event of waterlogging of the separator tank, the system may also include a pump to pump these liquids simultaneously or subsequently, and reinsert them into the installation or evacuate them. 4.- Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la/ou les colonne d'équilibrage est constituée d'une jupe (105, 107) enveloppant les installations, calculée pour pouvoir contenir la quantité de liquide désirée, et constituant un renforcement important de la structure support, en particulier au voisinage de l'interface air-mer, son dessin pouvant être calculé de manière a tenir compte de l'énergie à absorber par déformation dans l'éventualité d'une collision.4.- System according to one of the preceding claims characterized in that the / or the balancing column consists of a skirt (105, 107) enveloping the installations, calculated to be able to contain the desired quantity of liquid, and constituting significant reinforcement of the support structure, in particular in the vicinity of the air-sea interface, its design can be calculated so as to take account of the energy to be absorbed by deformation in the event of a collision. 5.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la paroi externe du/ou des ballon séparateur 127, 128, 129, peut constituer tout ou partie de l'enveloppe extérieure de protection de l'installation, et en ce que les puits de production, d'injection ou de contrôle peuvent être disposés à l'intérieur ou à l'extérieur de l'enveloppe de protection (130) de l'installation, les têtes de production pouvant être placées depuis le fond de la mer jusqu'au delà de la surface de cette dernière, et être munies ou non d'éléments de protection.5.- System according to one of the preceding claims, characterized in that the external wall of the separator tank (s) 127, 128, 129, can constitute all or part of the external protective envelope of the installation, and in that the production, injection or control wells can be arranged inside or outside the protective casing (130) of the installation, the production heads being able to be placed from the bottom of the sea to beyond the surface of the latter, and may or may not be fitted with protective elements. 6.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les puits de production, d'injection ou de contrôle ont leurs parties supérieures disposées sur une surface cylindrique (axe 103) entourant les ballons séparateur 101, 1)2 ou intérieure à ceux-ci dans l'évidement laissé disponible dans le cas ou la forme de ces ballons est torique ou les deux dispositions simultanément si un grand nombre de puits est requis pour l'exploitation du gisement.6.- System according to one of the preceding claims, characterized in that the production, injection or control wells have their upper parts arranged on a cylindrical surface (axis 103) surrounding the separator tanks 101, 1) 2 or inside these in the recess left available in the case where the shape of these balloons is toric or the two provisions simultaneously if a large number of wells is required for the operation tation of the deposit. 7.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins une partie des moyens de manoeuvre nécessaires aux réglages et au fonctionnement de l'installation, est ramené en surface ou au voisinage de celle-ci, et en ce que les équipements nécessitant des changementspériodiques sont accessibles depuis la surface.7.- System according to one of the preceding claims, characterized in that at least part of the operating means necessary for the adjustments and the operation of the installation is brought to the surface or in the vicinity thereof, and in that equipment requiring periodic changes is accessible from the surface. 8.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de déconnexion rapides 115 permettant de déconnecter et de détacher les installations des parties restant au fond de la mer et de les reconnecter ultérieurement sur lesdites parties ou même sur d'autres parties immergées, ces moyens de déconnexion permettant également, dans le cas où l'installation est réalisée en tronçons, d'ajuster, par enlèvement ou ajouts successifs, la hauteur de l'installation à la profondeur d'eau rencontrée.8.- System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises quick disconnection means 115 making it possible to disconnect and detach the installations from the parts remaining at the bottom of the sea and to reconnect them subsequently on said parts or even on other submerged parts, these disconnection means also making it possible, in the case where the installation is carried out in sections, to adjust, by removal or successive additions, the height of the installation to the depth of water encountered . 9.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une capacité de stockage limitée de façon à augmenter la souplesse de fonctionnement, à pouvoir absorber des à coups de débit et/ou à permettre des interruptions d'expédition sans pour autant arrêter la production des puits.9.- System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a limited storage capacity so as to increase the flexibility of operation, to be able to absorb blows of flow and / or to allow interruptions of shipping without stopping the production of wells. 10.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la régulation du niveau dans le/ou les ballons séparateur est effectuée à partir d'une différentielle manométrique de hauteur entre une colonne d'eau d'une part et une colonne eau-huile d'autre part donnant une grande souplesse et une grande finesse de régulation et qui peut être indépendante des variations du niveau de la mer du fait des marées par exemple, à la conditions que les détecteurs de niveau aient une plage de fonctionnement suffisante, et en ce que cette régulation de niveau peut être remplacée, complétée ou assistée par un dispositif de régulation basé sur la détection des variations de poids ou de contraintes, directes et/ou différentielles, du/ou des ballons séparateurs.10.- System according to one of the preceding claims, characterized in that the regulation of the level in the separator tank (s) is carried out on the basis of a manometric height differential between a column of water on the one hand and a water-oil column on the other hand giving great flexibility and great finesse of regulation and which can be independent of variations in sea level due to tides for example, provided that the level detectors have an operating range sufficient, and that this level regulation can be replaced, supplemented or assisted by a regulation device based on the detection of variations in weight or constraints, direct and / or differential, of the separator balloon (s). 11.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour isoler l'effluent du milieu extérieur depuis la base de l'installation et éventuellement pour le réchauffer ou le refroidir si les conditions thermiques de l'écoulement de l'effluent sont un facteur important de l'exploitation du gisement.11.- System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for isolating the effluent from the external environment from the base of the installation and optionally for heating or cooling it if the thermal conditions of the effluent flow is an important factor in the exploitation of the deposit. 12.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est installé ou inséré dans n'importe quel type de support, qu'il peut être installé ou relevé en totalité ou par tronçons 131, 132, 133, et qu'il comprend des moyens de fixations au fond de la mer pouvant consister en une structure métallique en une embase poids métallique ou en béton en une colonne articulée à sa base et/ou en un ou plusieurs points, en un ancrage à cables tendus ou caténaires, ainsi qu'éventuellement en des moyens de maintien par positionnement dynamique.12.- System according to one of the preceding claims, characterized in that it is installed or inserted in any type of support, that it can be installed or raised in whole or in sections 131, 132, 133, and that it comprises means for fixing to the sea bottom which may consist of a metal structure in a metal or concrete weight base in a column articulated at its base and / or at one or more points, in a tensioned cable anchor or overhead lines, as well as possibly by means of holding by dynamic positioning. 13.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'installation présente une allure filiforme, de faible section éventuellement variable, et de grande hauteur si nécessaire, dont la partie sous-marine pourra renfermer tout ou partie des équipements.13.- System according to one of the preceding claims, characterized in that the installation has a threadlike appearance, of small section possibly variable, and of great height if necessary, the underwater part of which may contain all or part of the equipment. . 14.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est réalisé en modules par assemblage à configuration variable à l'aide d'éléments standards ou modulaires de manière à pouvoir ajuster l'installation et/ou la modifier en cours d'exploitation d'un gisement, aux caractéristiques de l'effluent et aux conditions extérieures, et à pouvoir l'appliquer à un ou plusieurs puits successivement.14.- System according to one of the preceding claims, characterized in that it is produced in modules by assembly with variable configuration using standard or modular elements so as to be able to adjust the installation and / or modify it. during the exploitation of a deposit, to the characteristics of the effluent and to the external conditions, and to be able to apply it to one or more wells successively. 15.- Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des compartiments étanches permettant de lui donner tout ou partie de sa flottabilité de manière à lui permettre de surnager, avant connexion à l'embase ou même en cas de déchirure ou d'éventration d'un ou plusieurs de ces compartiments, ou même de l'enveloppe des installations.15.- System according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises watertight compartments allowing it to give all or part of its buoyancy so as to allow it to float, before connection to the base or even in case tearing or gutting of one or more of these compartments, or even of the envelope of the installations.
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