NO323487B3 - Fremgangsmate og utstyr for reduksjon av multiple dispersjoner - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og utstyr for å redusere eller unngå multiple dispersjoner i fluidstrømmer hver bestående av to eller flere ikke blandbare fluidkomponenter med forskjellig egenvekt og viskositet, hvor fluidstrømmer omfatter olje og vann fra forskjellige olje-/gassproduksjonsbrønner i formasjoner under jord- eller havoverflaten.

Alle produksjonsbrønner vil ha forskjellig innhold av vann i olje, såkalt vannkutt, som utvikles forskjellig over tid. Dersom flere olje- og/eller vannkontinuerlige brønner blandes sammen vil det dannes multiple dispersjoner, dvs. dispersjoner hvor dråper er dispergert inne i andre dråper slik at det dannes flere dråpelag utenpå hverandre. Dersom flere olje- og vannkontinuerlige brønner blandes sammen, vil det kunne dannes svært komplekse dispersjoner med mange dråpelag som vil være meget vanskelig, for ikke å si umulig, å separere.

Søkerens egen WO A1 03/033872 viser en løsning for separasjon av flerfasefluid som strømmer fra én eller flere brønner på havbunnen der fluid blandes i en transportrørledning og separeres ved hjelp av en rørseparator. Løsningen i henhold til denne publikasjonen gir imidlertid ingen anvisning på hvordan oljekontinuerlig eller vannkontinuerlig fluidstrøm fra ulike brønner kan ledes inn i transportrøret for redusere eller unngå multiple dispersjoner.

Med foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en fremgangsmåte og utstyr som tar sikte på å redusere eller eliminere dannelsen av slike komplekse dispersjoner med flere dråpelag (flere dråper inni hverandre).

Fremgangsmåten og utstyret i henhold til oppfinnelsen er karakterisert ved de trekk som er angitt i vedføyde, respektive selvstendige krav 1 og 4.

Uselvstendige krav 2 - 3 og 5 - 6 angir fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere ved hjelp av eksempel og under henvisning til vedføyde tegninger hvor: Fig. 1.1 viser bilder av dispersjoner av olje og vann, der bilde a) viser en enkel dispersjon, b) viser en multippel dispersjon og c) viser en kompleks multippel dispersjon (dråpe i dråpe i dråpe), Fig. 1.2 viser en skjematisk sammenstilling av brønner koblet til et felles manifold hvor bildene a), b) og c) vist i Fig. 1.1 er satt inn for å illustrere oppbyggingen av multiple dispersjoner ved blandingen av vann-, respektive oljekontinuerlige brønner, Fig. 2 viser et diagram som anskuliggjør effekten av multiple dispersjoner ved blanding av to fluidstrømmer med forskjellig innhold av vann i olje/olje i vann,

Fig. 3 viser skjematisk et brønntransportsystem for Troll C i Nordsjøen,

Fig. 4a - e viser skjematisk eksempler på praktiske løsninger av metoden og utstyret i h.h.t. oppfinnelsen.

Som nevnt ovenfor vil alle produksjonsbrønner for olje/gass ha forskjellig innhold av vann i olje, såkalt vannkutt, som utvikles forskjellig over tid. I en strømning av olje og vann i et produksjonsrør fra en brønn, kan det således forekomme situasjoner der det er mer vann enn olje, vannkontinuerlig strømning, eller situasjoner der det er mer olje enn vann, d.v.s. oljekontinuerlig strømning. Oppfinnerne av foreliggende oppfinnelse har funnet at dersom flere olje- og/eller vannkontinuerlige brønner blandes sammen vil det dannes multiple dispersjoner, dvs. dispersjoner hvor dråper er dispergert inne i andre dråper slik at det dannes flere dråpelag utenpå hverandre. Dersom flere olje- og vannkontinuerlige brønner blandes sammen, vil det kunne dannes svært komplekse dispersjoner med mange dråpelag som kan være meget vanskelig å separere. Fig. 1.1 viser eksempler på dispersjoner av vann i olje der bilde a) viser en enkel dispersjon; bilde b) viser en multippel dispersjon (dråper i dråper); og c) viser en kompleks multippel dispersjon (dråper i dråper i dråper).

Antall vekslinger i fasekontinuitet når brønner blandes, for eksempel i et manifold som illustrert i Fig. 1.2, bestemmer antall dråpelag. Jo flere innløp fra brønnervekslinger (brønner B1, B2, B3), desto flere dråpelag.

Forsøk har vist at multiple dispersjoner er mye vanskeligere å separere enn enkle dispersjoner. Dette fremgår av diagrammet i Fig. 2 der den vertikale aksen viser vannkutt ut av en separator i % sammenholdt med vannkutt for to forskjellige brønner med forskjellig %-vis blanding. Som det kan ses av diagrammet, så øker antallet multiple dispersjoner med øket forskjell i vannkutt mellom de to brønnene, og økningen er eksponensiell fra 90/60 % til 50/100 %.

Det er ellers umulig å destabilisere multiple dispersjoner ved hjelp av emulsjonsbryter (kjemikalier). Hovedårsaken er at emulsjonsbryteren kun kan blandes inn i den ytre kontinuerlige fasen. De indre dråpefasene blir derfor utilgjengelige for emulsjonsbryteren.

Hovedideen med foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en metode som muliggjør minimalisering eller eliminering av vekselvise blandinger av strømmer med motsatt fasekontinuitet (olje- eller vannkontinuerlig). Resultatet vil være færrest mulige antall dråpelag i dispersjonen etter at brønnene er blandet sammen eller ved å unngå blanding før separasjon av det aktuelle fluidet.

Et typisk brønntransportsystem med dobbel rørledning som kan rundpigges er benyttet i Nordsjøen på Troll-feltet (Troll Pilot) og er nærmere vist i figur 3. Olje produseres fra brønner i Troll Pilot og føres via utstyrsrigger ("template") S1, S2 på havbunnen til Troll C-plattformen.

En praktisk utformning av ideen med utgangspunkt i rørsystemet i Fig. 3 er vist i Fig. 4a. I eksemplet vist i Fig. 4a, blandes først alle vannkontinuerlige strømmer, merket "v/o" i figuren, og så tilsettes deretter alle oljekontinuerlige strømmer, "o/v".

Dette muliggjøres ved at hver brønn, B1 - B8, avhengig av vannkutt-situasjonen for olje-/vannstrømmen fra hver av disse, er forsynt med forgreningsrør R1 - R8 som leder olje-/vannstrømmen fra hver av brønnene til transportrørledningen, T, opp- eller nedstrøms i forhold til denne. Av Fig. 4a kan således ses at en vannkontinuerlig brønn v/o, for eksempel B4, tilføres røret T nedstrøms dette, mens en oljekontinuerlig brønn, o/v, for eksempel B2, tilføres røret T oppstrøms i dette.

Systemet vist i figur 4a er betydelig bedre enn konvensjonell manifoldering av brønner, hvor brønnene blandes i en "tilfeldig" rekkefølge.

Et system som er enda bedre enn Fig. 4a er vist i Fig. 4b. Her samles, via forgreningsrør R1 - R8, alle oljekontinuerlige, o/v, og alle vannkontinuerlige brønner, v/o, i hver sin transportrørledning T1, T2, som sammenføres til en hovedtransportledning T og blandes før de ankommer separatoren, H. Dette systemet har kun en enkel blanding av enten olje- eller vannkontinuerlige strømmer.

Systemet i fig. 4b kan forbedres ytterligere ved å designe rørene rundt blandingspunktet, M, med så stor diameter, se Fig. 4c, at strømningsmønsteret i både det olje- og vannkontinuerlige røret er lagdelt. Dermed reduseres faren for dannelse av multiple dispersjoner i blandingspunktet vesentlig, i og med at oljefasene og vannfasene i hvert rør stort sett blandes separat.

Et alternativ er å føre begge rørene (oljekontinuerlig fluid og vannkontinuerlig fluid) separat frem til separatoren hvor oljekontinuerlig fluid blandes inn i oljefasen og vannkontinuerlig fluid i vannfasen. Se fig. 4d. Et egnet innløp i separatoren kan for eksempel innbefatte to sykloner, en for hver strøm, designet slik at gassutløpet ligger i gassfasen, vannutløpet fra "vannkontinuerlig syklon" i vannfasen og oljeutløpet fra "oljekontinuerlig syklon" i oljefasen. Dette er et system som helt eliminerer problemene med multiple dispersjoner.

Et likeverdig og tilsvarende system kan være å benytte to rørseparatorer, en for vannkontinuerlig strøm, RT1, og en for oljekontinuerlig strøm, RT2, som vist i Fig. 4e. Dette vil også representere et system som helt eliminerer problemene med multiple dispersjoner.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for å redusere eller unngå multiple dispersjoner i fluidstrømmer hver bestående av to eller flere ikke blandbare fluidkomponenter med forskjellig egenvekt og viskositet, hvor fluidstrømmene omfatter olje og vann fra forskjellige olje-/gassproduksjonsbrønner (B1 - B8) i formasjoner under jord- eller havoverflaten, karakterisert ved at fluidstrømmen fra hver brønn (B1 - B8), ledes til en transportrørledning (T) slik at de oljekontinuerlige fluidstrømmene (o/v) tilføres transportledningen (T) oppstrøms de vannkontinuerlige fluidstrømmene (v/o), eller vannkontinuerlige fluidstrømmer (v/o) ledes til en første transportledning (T1) og oljekontinuerlige fluidstrømmer (o/v) ledes til en andre transportledning (T2), hvor den første og den andre transportledningen (T1, T2) er forbunnet med en felles separator (H).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den første og den andre transportledningen (T1, T2) er forbunnet med den felles separatoren via en felles transportledning (T), hvorved de to fluidstrømmene (o/v, v/o) blandes før videre transport.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at hver av den første og den andre transportledningen (T1, T2) og den felles transportledningen (T) i et område (M) ved koblingspunktet for ledningene har en utvidet diameter slik at det oppnås lagdelt strømning for fluidstrømmene (o/v, v/o) i dette området.

4. Utstyr for å redusere eller unngå multiple dispersjoner i fluidstrømmer hver bestående av to eller flere ikke blandbare fluidkomponenter med forskjellig egenvekt og viskositet, hvor fluidstrømmene omfatter olje og vann fra forskjellige olje-/gassproduksjonsbrønner (B1 - B8) i formasjoner under jord- eller havoverflaten, karakterisert ved at fluidstrømmen fra hver brønn (B1 - B8) ledes til en transportrørledning (T) via grenrør (R1 - R8), slik at de oljekontinuerlige fluidstrømmene (o/v) tilføres transportledningen (T) oppstrøms de vannkontinuerlige fluidstrømmene (v/o), eller slik at vannkontinuerlige fluidstrømmer (v/o) ledes til en første transportledning (T1) og oljekontinuerlige fluidstrømmer (o/v) ledes til en andre transportledning (T2), hvor den første og den andre transportledningen (T1, T2) er forbunnet med en felles separator (H).

5. Utstyr ifølge krav 4, karakterisert ved at den første og den andre transportledningen (T1, T2) er forbunnet med den felles separatoren via en felles transportledningen (T), hvorved de to fluidstrømmene (o/v, v/o) blandes før videre transport.

6. Utstyr ifølge krav 5, karakterisert ved at hver av den første og den andre transportledningen (T1, T2) og den felles transportledningen (T) i et område (M) ved koblingspunktet for ledningene har en utvidet diameter slik at det oppnås lagedelt strømning for fluidstrømmene (o/v, v/o) i dette området.