JPH03503555A - 石油源からエネルギーを獲得する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 石油源からエネルギーを獲得する方法及び装置技術分野 本発明は海底の油井からエネルギーを獲得する方法と、この方法を実施する装置 とに関する。

背景技術 種々異なる石油源には搬送すべき資源及び搬送条件に関して著しい相違がある。

何よりもまず石油と天然ガスの割合とが種々異なり、源泉に加わっている資源の 圧力が種々異なる。しかし、資源における重要なパラメータも搬送期間中に変化 する。このような事象を考慮する必要があるために、何よりも先ず海底搬送にお いて特別の慎重さが必要となる、何故ならば坑井自体は接近が困難であるからで ある。

過剰圧力の加わっている石油源においては現在までは、何よりもまず石油とガス とから成る搬送資源を、海面の上に設けられているプラントフオームでその個々 の成分に分離するのが通常であった。すなわちこのような海上プラントフオーム 上のガス分離機の中で、非エネルギー性減圧による分離が行われる。

源泉の坑井における圧力が採取フェーズ全体にわたり、資源を海上プラットフォ ームに搬送するために又は陸上の個所に搬送するために十分であるという前提か ら出発することは通常はできないので、海底の源泉において新しい構成を実現し なければならなかった。

このようにして実現された構成においては、坑井に加わっている余剰の圧力を弁 で低下し、陸地への所要の搬送を作業機械、すなわち機関等により駆動されて作 業を行う機械により行う、この場合に資源は、得られた形態ですなわちその個々 の成分への分離を行わないで、゛′多相流″で、又は石油とガスへの分離を行っ てから１゛単相流″で搬送することができ、この場合に、混合状態の資源のため 及び石油のためにはポンプを使用し、天然ガスのためには圧縮機を使用する。

この構成においては作業機械を駆動するために非常に大量の電気エネルギーが必 要であるので、この解決方法は非常にコストがかかる。最後に、この多量の所要 エネルギー量においては送電のために太いケーブルをか必要となることを考慮し なければならない。

技術的課題 本発明の課題は、作業機械を駆動するために必要なエネルギーを供給するだめの コストを大幅に低減することにある。

坑井から流出する資源は多くの場合に過剰圧力を有し、この過剰圧力は遅くとも 、搬送資源をその成分に分離する際に低減しなければならないという認識から出 発して、上記課題は本発明により、源泉から流出する資源の圧力を低下させるこ とを、解放されるエネルギーを利用可能にする装置で行うことにより解決される 。

次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳しく説明する。

第１図は″多相流″を有する公知の形式の搬送装置の概略図、第２図はパ単相流 ″を有する公知の構成の搬送装置の概略図、第３図は搬送資源により駆動される １つの機関と２つの作業機械とを有する本発明の方法を実施する装置の概略図、 第４図は作業機械を駆動する付加的な電動機を有する第３図に対応する装置の概 略図、第５図は遠隔にある装置への送電に用いられる発電機を付加的に備える第 ３図に対応する装置の概略図、第６図は第３図の装置の１つの変形実施例の概略 図である。

最良の実施形態 第１図に示されている装置は坑井１から流出する資源の搬送装置のいわば最も簡 単な構成を示す、この場合に例えば石油と天然ガスとの混合物は減圧弁２を通っ て流れて搬送ポンプ３に到達する。次いで石油成分とガス成分とへの分離が、海 面の上に配置されているプラットフォームで又は陸上で行われる。減圧弁２は、 搬送資源による導管への負荷が許容範囲内に留まることをを保証する。

第２図に示されている既知の装置において、すでに坑井ｌの近辺で石油成分とガ ス成分とへの分離が行われる。このためにまず初めに搬送資源が減圧弁２の中で 、資源から天然ガスを分ｊｌｔ１１４の中へ分離することを可能にする圧力へ減 圧される０分離機４で分離されたガスは圧縮１１４から陸上のプラットフォーム へ搬送され、これに対して石油はポンプ６により搬送に所要の圧力を印加される 。

第３図に示されている本発明の装置は同様に、坑井１に設けられている弁７の背 後に配置されている。しかしこの弁７は純粋な止め弁であり、既知の装置に設け られている第１図及び第２図に示されている弁のように減圧弁ではない、この場 合、ガス成分と石油成分とへの分離に必要な減圧は、本実施例では逆方向に回転 するロータリーポンプとして形成されているエネルギー獲得タービン８として作 用する機関の中で行われる。搬送資源の変化するパラメータにエネルギー獲得タ ービン８を整合させるために、調整可能な取出し端子９が設けられており、取出 し端子９はエネルギー獲得タービン８の導管１０に連通している。

導管１０を介して、減圧された搬送資源は分離装置１１の中に到達し、分離装置 １１から石油成分と天然ガス成分とは別個にそれぞれ導管１１及び１３を介して 、搬送に用いられる作業機械に到達する。これらの作業機械は機関と同一の軸で 配置されており、機関により駆動される。従って石油はロータリーポンプ１４に より搬送され、天然ガスは圧縮機１５から導管１６及び１７を介して陸上ステー ジ町ンに搬送される。

第４図に示されている装置は第３図の装置に基本的に対応する。しかし第４図の 装置は電動機１８を付加的に更に備え、電動機１８は、搬送資源の圧力が低すぎ る場合には、機関１４及び１５を駆動する他に必要なエネルギーを供給する。採 取フェーズの開始時に、搬送に用いられる作業機械を駆動するために必要なエネ ルギーを供給するのに十分である圧力を有しない坑井にこのような電動［１１８ を設けなければならないことは自明である。しかし予防的に、採取の間に圧力低 下が予測される油田に設けることもある。電動機１８は付加的なエネルギー・を 供給するだけでよいので比較的小さくともよく、給電ケーブルは比較的薄くてす む、電動機１８を予防的に設ける場合、すなわち長い時間にわたって電動機１８ がエネルギー獲得タービン８により駆動される場合に電動機１８は発電機として 使用することができる。

この場合、発生エネルギーは他の目的に使用することができる。

第５図には、エネルギー獲得タービン８により駆動される発電機１９がその電流 を、本発明により構成されている別の１つの装置２１の電動機２０に供給するよ うに構成されている本発明の装置が示されている。この装２２１は、第４図に示 されている装置に対応する。このように実際に行われる接続系は、プラントフオ ームから又は沿岸からの複雑なケーブル配線を必要としない。

第６図に示されている変形も同様にエネルギー獲得タービン８とポンプ１４とで 動作するが、しかし分離機１１の中で分離された天然ガスを搬送する圧縮機は不 要である。この場合、坑井１から流出する多相混合物はエネルギー獲得タービン ８の中で、プラットフォームに又は陸上ステーションに天然ガスを補助手段なし に搬送するための強さはまだ十分にある程度の圧力に減圧される。

実施例の中で図示されている装置をその他の個々の使用条件に整合させることが できることは自明である。

例えばエネルギー獲得に用いられる第１の圧力低下は坑井において行うことがで き、これに対して搬送資源の分離に直接に先行する圧力低下は搬送プラットフォ ームで行われる。

本発明の装置を坑井の近辺に配置することは確かに有利であるが、しかし本発明 の方法を使用するための前提条件ではない、このような装置は搬送プラットフォ ーム又は陸上に配置することも基本的に可能である。

補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成２年９月２７日 特許庁長官　　植　松　　　敏　　殿　　　　　　　　　圃１、国際出願の表示 ＰＣＴ／ＥＰ８９１００２６４ ２　発明の名称 石油源からエネルギーを獲得する方法 ｌ　特許出願人 ４、代理人　　〒１０７ ５、補正書の提出年月日 １９９０年２月２３日 明　　　細　　　書 発明の名称 石油源からエネルギーを獲得する方法 技術分野 本発明は、少なくとも１つのタービン又は少なくとも１つのタービン段と、これ により駆動される１つの発電機とを具備し、源泉から流出する石油の中に余剰圧 力の形で含まれているエネルギーを電気エネルギーに変換し、減圧された石油を 、この石油の中に含まれているガスから分離する装置を更に具備し、ガスが除去 された石油を搬送する、流出する石油から取出されたエネルギーにより駆動され るポンプを更に具備し、ガスを含有する石油の源泉の流出口に後置接続されてい る装置に関する。

背景技術 種々異なる石油源の間では搬送すべき資源及び搬送条件に関して著しい相違があ る。何よりもまず石油と天然ガスの割合が異なり、源泉に加わっている搬送資源 の圧力が異なる。資源における重要なパラメータも搬送期間の間に変化する。こ れらの事情を考慮しなければならないので、何よりもまず海底での搬送は慎重さ を要する、何故ならば坑井自体は接近が非常に困難であるからである。

過剰圧力が加わっている石油源においては、何よりもまず石油とガスとから成る 搬送資源を坑井頭部で、又は海底の源泉の場合には海面上に設けられているプラ ットフォームでその個々の成分に分離することが現在までは通常である。従って ガス分離機で、非エネルギー減圧による分離が行われる。

石油源の坑井において加わっている圧力が採取フェーズ全体にわたり、資源を海 上プラットフォームの又は陸上のステーションに搬送するのに十分であるという 前提から出発することはできないので、海底の源泉においては特別の構成が実現 された。この構成においては、坑井において加わっている余剰圧力が弁の中で減 圧され、陸地までの所要の搬送は作業機械、すなわち機関等により駆動されて作 業を行う機械により行われる。この場合に資源は、得られたままの形態ですなわ ちその個々の成分へ分離されないで、゛′多相流゛′で、又は石油とガスとに分 離してから″単相流１゛で搬送され、混合状態の資源及び石油のためにはポンプ を使用し、ガスのためには圧縮機を使用する。

この構成においては非常に多量の電気エネルギーが作業機械を駆動するために必 要であるのでこの解決方法は非常にコストがかかる。最後に、このように所要エ ネルギーが多量なので送電には太いケーブルが必要であることを考慮しなければ ならない、とりわけ海底のケーブル配線においてはこれは非常にコストのかかる 手段を必要（ヒする。

米国特許第４１３４０２４号明細書により、分離後の流体状成分及びガス状成分 におけるまだ残存する圧力は、発電機と接続されている２つの発電用タービンに 利用される装置が公知である。電流は主るこ分離装置を作動するためと、管部分 を加熱するためとに使用される。

この管部分の加熱は、先行する圧力低下により発生する管部分の冷凍化の危険を なくすために行われる。余剰の電流が生じた場合にはこの電流により、流体状搬 送資源を分離装置に搬送するポンプを作動することもできる０分離装置では、前 に分離された搬送資源の成分と、場合に応ｊじて別の１つの源泉から到来する未 処理の搬送資源とが一緒にされて、最終的に種々の段階で石油成分、水成分及び ガス成分に分離される。

前述の説明から、既知の装置においてはコストが比較的大きいことが分かる。何 よりもまず、搬送ｗ源から取出されたエネルギーの利用が十分でないことが分か る。流体流とガス流とへの分離に必要な減圧を利用していない０個々に設置する 機械、導管及び弁の大きさが、このような大きさを賄うだけの広さを提供できる とはかぎらない設置面に負担をかける。この場合に何よりもまず、海底の石油源 の搬送プラットフォームを考えなければならない。既知の装置は海底に設けられ ていない。このような海底の装置は多大の付加コストがかかる。

技術的課題 本発明の諜践は１．冒頭に記載の形式の装置により得ろれる１ネルギー・〜獲得 量を大幅に増大させることにある。

搬送資源を流体状成分とガス状成分とに分離する際に、減圧される余剰圧力が、 大多数の場合に多大のエネルギーを含有する事実から出発１２４、て、本発明に より上ｍ１課題は、エネルギー獲得タービン、減圧された搬送資源、及び１つ又 は双方の分離された単一成分を搬送する１つ又は複数の作業敏活を具備する、石 油源の坑井頭部に後置接続されている装置により解決される。

本発明の装置は僅かなスペースしか必要としない。

本装置は陸地、プラットフォーム、又は特に有利な点、賢して坑井の近辺の海底 に設けることもできる。本装置は非常にコンパクトな装置として構成することが できる。これは１、本発明の装置の有利な実施例を記載の実施Ｂ欅項からも分か る。

図面の簡単な説明 次に本発明を実施例に基づき図を用いて詳しく説明する０図面は、すべて海面下 に設けられている、石油及び天然ガスを搬送する装置を示すや 第１図は°°多相流″を有する公知の形式の装置の概略図、第２図はパ単相流″ を有する公知の形式の装置の概略図、第３図は搬送資源により駆動される１つの 機関と２つの作業機械とを存する本発明の装置、第４図は作業機械を駆動する付 加的な電動機を有する第３図に対応する装置の概略図、第５図は遠くにある装置 に送電するための発電機を付加的に備える第３図に対応する装置の概略図、第６ 図は第３図の装置の１つの変形実施例の概略図である。

発明の最良の実施形態 第１図に示されている装置は、坑井１から流出する資源のためのいわばｔも簡単 な搬送形式を示す。この場合、例えば石油と天然ガスとから成る混合物は減圧弁 ２を介して減圧されてから搬送ポンプ３に到達する。。

次いで石油成分とガス成分とへの分離は、海面の上に設けらているブラットフォ ー・ムで又は陸上で行われる。

減圧弁２は、搬送資源による導管・・、の負荷が許容範囲内に留まることを保証 する。

第２図に示されている既知の装置においては坑井１の近辺で石油成分とガス成分 とへの分離がすでに行われる。このためにまず初めに搬送資源が減圧弁２で、資 源から天然ガスを分離機４の中に分離することを可能にする程度の圧力に減圧さ れる０分離機４７分離されたガスは圧縮機５から陸上プラントフオームに搬送さ れ、これに対して石油はポンプ６により、搬送に必要な圧力を印加される。

第３図に示されている本発明の装置は同様に、坑井１に設けろでいる弁７の背後 に配置されている。しかしこの弁７は純粋な止め弁であり、第１図及び第２図に 示さ托ている既知の装置の弁のように減圧に使用されるものではない。この場合 、ガス成分と石油成分とに分離するために必要な減圧は、エネルギー獲得タービ ン８として作用する、未実施例では逆方向に回転するロータリーポンプとして構 成されている機関で行われる。搬送資源における変化するパラメータにエネルギ ー獲得タービンを整合するために、調整可能な取出し＠了・９が設けられており 、取出し端子９は４エネルギー獲得タービン８の導管１０に連通している。

導管１０を介しで、減圧された搬送資源は分離容器１１に到達し、分離容器１１ から石油の単一成分と天然ガスの単一成分とは別個の導管１２及び１３をそれぞ れ介して、搬送に使用される作業ａ械に到達する。作業機械は機関と同一の虻で 配置され、機関により駆動される。従って石油はロータリーポンプ１４により搬 送され、天然ガスは圧縮機１５により導管１６及び１７を介して陸上ステーシコ ンに搬送される。

第４図に示されている装置は第３図の装Ｈに基本的に対応する。しかし第４図の 装置は付加的に電動機１８を更に備え、電動１１１８は、搬送資源の圧力が低す ぎる場合に、機関１４及び１５を駆動する他に更に必要なエネルギーを供給する ０作業機械を駆動するために必要なエネルギーを供給するために必要な圧力が採 取フェーズの開始時にすでに不足している坑井においてこのような電動機１８を 設けなければならないことは自明である、しかし採取の間に圧力低下が予測され る油田においても予防的に電動機１８を設けることもできる。電動機１８は付加 的なエネルギーを供給するだけなので比較的小さくてよく、送電用ケーブルは比 較的薄くてよい。

電動機１８を予防的に設ける場合、すなわち長時間にわたる電動機１８の駆動は エネルギー獲得タービン８により行われる場合、電動機１８は発電機として使用 することができる。この場合、発生された電気エネルギーは他の用途に使用する ことができる。

第５図には、エネルギー獲得タービン８により駆動される発電機１９が、本発明 により構成されている別の装置２１に送電するように構成されている本発明の装 置が示されている。この装置２１は、第４図に示されている装置に対応する。こ のように実際に実現されている接続系はプラットフォームから又は沿岸からの複 雑なケーブル配線を不要にする。

第６図に示されている変形実施例も同様にエネルギー獲得タービン８及びポンプ １４で動作するが、しかし分離容器１１の中に分離された天然ガスを搬送する圧 縮機は使用していない、この場合、坑井１から流出する多相混合物はエネルギー 獲得タービン８で、プラットフォームの又は陸上のステーションに天然ガスを補 助手段なしに搬送するためにはまだ十分な強さを有する程度の圧力に減圧される 。

実施例に示されている装置を他の個々の使用条件に整合させることができるのは 自明である０例えば、エネルギー獲得に利用される第１の圧力低下を坑井におい て行うことができ、これに対して搬送資源の分離に直接に先行する圧力低下を搬 送プラットフォームで行うことができる。

本発明の装置を坑井の近辺に配置することは確かに有利ではあるが、しかしこれ は、本発明を使用するための前提条件ではない、このような装置を搬送プラット フォーム又は陸地に配置することが基本的に可能である。

請求の範囲 １、少なくとも１つのタービン又は少なくとも１つのタービン段と、タービン又 はタービン段により駆動される発電機とを具備し、源泉から流出する石油の中に 余剰圧力の形で含まれているエネルギーの１部を電気エネルギーに変換し、減圧 された石油を、この石油の中に含まれているガスを分離する装置を更に具備し、 ガスが除去された石油を搬送する、流出する石油から取出されたエネルギーによ り駆動される少なくとも１つのポンプ段を更に具備する、ガスを含有する石油の 源泉の流出口に後置接続されている装置において、ガスを含有する石油が貫流し 石油とガスとへの分離のために必要な圧力低下を行うエネルギー獲得タービン（ ８）と、エネルギー獲得タービン（８）に後置接続されている分離容器（１１） と、１つ又は双方の分離された単一成分を搬送する１つ又は複数の作業機械（１ ４，１５）　　とから実質的に成る装置を設けることを特徴とするガスを含有す る石油の源泉の流出口に後置接続されている装置。

２、　エネルギー獲得タービン（８）が、逆方向に回転するロータリーポンプで あることを特徴とする請求の範囲第１項記載のガスを含有する石油の源泉の流出 口に後置接続されている装置。

３、　エネルギー獲得タービン（８）、作業機械（１４，１５）、及び場合に応 じて設けられている電気機械（１８，Ｉ９）を１つの共通の軸で設けることを特 徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のガスを含有する石油の源泉の流出口 に後置接続されている装置。

４、　エネルギー獲得タービン（８）が、弁装置を有する１つ又は複数の取出し 端子（９）を備え、取出し端子（９）はそれぞれエネルギー獲得タービン（８） から出発してエネルギー獲得タービン（８）の導管（１０）に連通していること を特徴とする請求の範囲第１項記載のガスを含有する石油の源泉の流出口に後置 接続されている装置。

５、　取出し端子１（９）のうちの１つ又は複数の取出し端子が、調整可能な弁 装置を備えていることを特徴とする請求の範囲第１項記載のガスを含有する石油 の源泉の流出口に後置接続されている装Ｗ。

６、　源泉から離れている個所に送電することを特徴とする請求の範囲第１項記 載のガスを含有する石油の源泉の流出口に後置接続されている装置。

７、　別の１つの石油源の搬送装置に導く電線を設けることを特徴とする請求の 範囲第１項又は第６項記載のガスを含有する石油の源泉の流出口に後置接続され ている装置。

国際調査報告 国際調査報告 畦ε９００２６４

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．例えば海底の石油源である、ガスを含有する石油の源泉からエネルギーを獲 得する方法において、源泉から流出する石油資源の圧力低下を、解放エネルギー の利用を可能にする装置の中で行うことを特徴とする源泉からエネルギーを獲得 する方法。
2. ２．石油を搬送するポンプを駆動するために、圧力低下の際に解放されるエネル ギーを利用することを特徴とする請求の範囲第１項記載の源泉からエネルギーを 獲得する方法。
3. ３．搬送資源から分離されたガスを搬送する圧縮機を駆動するために、圧力低下 の際に解放されるエネルギーを利用することを特徴とする請求の範囲第１項記載 の源泉からエネルギーを獲得する方法。
4. ４．電流を発生するために、圧力低下の際に解放されるエネルギーを利用するこ とを特徴とする請求の範囲第１項記載の源泉からエネルギーを獲得する方法。
5. ５．発生された電流を石油及び／又はガスの搬送装置を駆動するために利用する ことを特徴とする請求の範囲第１項又は第４項に記載の源泉からエネルギーを獲 得する方法。
6. ６．源泉から離れている位置に、発生された電流を導くことを特徴とする請求の 範囲第１項又は第４項に記載の源泉からエネルギーを獲得する方法。
7. ７．発生された電流を別の１つの石油源の搬送装置へ導くことを特徴とする請求 の範囲第１項又は第４項又は第６項記載の源泉からエネルギーを獲得する方法。
8. ８．石油源の坑井頭部に後置接続され資源流が貫流する機関（８）を設けること を特徴とする請求の範囲第１項記載の源泉からエネルギーを獲得する方法。
9. ９．前記機関（８）がタービンであることを特徴とする請求の範囲第８項記載の 装置。
10. １０．前記機関（８）が、逆方向に回転するロータリーポンプであることを特徴 とする請求の範囲第８項記載の装置。
11. １１．１つ又は複数の作業機械（１４，１５）を駆動するために機関を使用する ことを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
12. １２．石油及び／又は天然ガスの１つ又は複数の搬送装置（１４，１５）を駆動 するために機関（８）を使用するこを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
13. １３．電流を発生する発電機（１９）を駆動するために機関（８）を使用するこ とを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
14. １４．前記機関が、１又は複数の弁装置を備えている取出し端子（９）を具備し 、取出し端子（９）は、機関（８）の１つの中間段から出発して機関（８）の導 管（１０）に連通することを特徴とする請求の範囲第８項ないし第１３項のうち の１項に記載の装置。
15. １５．取出し端子（９）のうちの１つ又は複数の端子が、調整可能な弁装置を具 備することを特徴とする請求の範囲第１４項記載の装置。