NO325582B1 - Undersjoisk prosessystem - Google Patents

Abstract

Undersjøisk bearbeidingssystem for produksjon av olje og/eller gass fra en eller flere produksjonsbrønner (1), spesielt brønner som produserer tung olje på dypt vann og med høy viskositet. Systemet omfatter utenom produksjonsbrønnen(e) (1), en eller flere injeksjonsbrønner (2)for injeksjon av produsert vann, en separator (3), en produksjonspumpe (4), en pumpe for vanninjeksjon og vannsirkulasjon (5) og et oppvarmingsarrangement (6). Det er utstyrt med en rørsløyfe for sirkulasjon og injeksjon av vann (7) som knytter separatoren (3), injeksjons- og sirkulasjonspumpen (5), oppvarmingsarrangementet (6), den strømningsregulerende enheten (11) og brønnene (1, 2) sammen og gjør det mulig å sirkulere oppvarmet vann til brønnene (1, 2) via separatoren (3) og oppvarmingsarrangementet (6).

Description

Den foreliggende oppfinnelsen dreier seg om et undersjøisk bearbeidingssystem i forbindelse med olje- eller gassproduksjon fra en eller flere brønner, spesielt brønner som produserer tungolje på dypt vann og med høy viskositet.

Ved undersjøisk utbygging av olje- og gassfelt på dypt vann og nær arktiske områder står man overfor forskjellige tekniske utfordringer på grunn av de tøffere forholdene i omgivelsene. Å møte disse utfordringene krever en kombinasjon av grundig og nyskapende utforming av produksjonssystemene og utstrakt og nøye kontrollert sikring av flerfasestrøm, i tillegg til driftsstrategier og driftsprosedyrer. Utformingen av undersjøiske produksjonssystemer begynner vanligvis med at man etablerer en arkitektur for feltet og utvikler økonomiske konfigurasjoner for produksjonsledningene som er i samsvar med kravene til sikkerhet og minst mulig inngrepsbehov. Hvis man forstår og utformer med hensyn til de forskjellige forholdene og kravene i forbindelse med produksjonsstrømsikringen til dypvannssystemet, kan det gi minst mulig inngrepsbehov og produksjonstap. For operasjoner med stabil drift må det være et minstekrav at temperaturen i strømmen når den kommer til plattformen ligger over temperaturen der det dannes hydrater og/eller opptrer voks. For transiente operasjoner, d.v.s. avstengingsoperasjoner, er målet å oppnå tilstrekkelig nedkjølingstid før rørinnholdet avkjøles til temperaturen der det dannes hydrater etter avstengingen. Dessuten spiller avstenging, dekomprimering og voksfjerning inn som andre transiente utfordringer ved dypvannsproduksjon.

Undersjøiske rørbuntløsninger er velkjente og representerer forbedrede rørledningssystemer for olje- og gasstransport og fjernbetjening av undersjøiske olje- og gassbrønner. Slike bunter kan innbefatte et hylserør (ytterhylster eller skall), og inne dette kan det befinne seg ett eller flere røropplegg for olje og gass, rørledning(er) eller andre arrangementer for oppvarming og hydrauliske og/eller elektriske kontrolledninger for fjernbetjening av brønnene. Denne løsningen med rørbunter kan innebære høyeffektiv varmeisolering og/eller aktive varmeelementer for å redusere varmetapet til et minimum.

Rørbuntløsninger brukes mye, blant annet hvis produksjonen gjøres på dypt vann, hvis det er trangt om plassen på sjøbunnen, hvis det ikke er tillatt å bruke dykkere under operasjonene eller hvis den tilgjengelige sjøbunnen begrenses av forankringsmønsteret. Rørbuntløsninger i seg selv løser imidlertid ikke utfordringene som er forbundet med brønnoperasjoner på dypt vann med lav temperatur og produksjon av tungolje med høy viskositet, men kan tas inkluderes i løsninger som utformes for slike situasjoner.

Fra US A1 2004/0149445 er det tidligere kjent løsninger for behandling og transport av hydrokarboner med høy viskositet fra undervannsbrønner hvor vann tilføres fra en installasjon og blandes med produsert olje som deretter separeres slik at utseparert produsert vann kan injiseres i en deponeringsbrønn. Løsningen innholder ingen mulighet for oppvarming av det produserte oljen/vannet.

Videre, fra US 6,772,840 og US 4,679,598 er det tidligere kjent metoder for å hindre dannelsen av hydrat i rørledninger, men heller ikke her nevnes løsninger for oppvarming av produsert olje/vann.

Med den foreliggende oppfinnelsen er det tilveiebrakt et undersjøisk prosessystem i forbindelse med produksjon av olje og/eller gass fra en eller flere brønner, spesielt brønner som produserer tungolje på dypt vann og med høy viskositet. Systemet er utformet for å opprettholde den foretrukne produksjonstemperaturen og er spesielt utformet for å oppnå de nødvendige temperaturforholdene under oppstart og avstenging.

Oppfinnelsen er karakterisert ved de trekkene som er definert i det vedlagte uavhengige patentkrav 1.

Avhengige, underordnede krav 2 - 10 definerer fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Den foreliggende oppfinnelsen beskrives nedenfor med eksempler og med henvisning til figurene, der: fig. 1 er en prinsippskisse eller plan for et bearbeidingssystem i henhold til

oppfinnelsen,

fig. 2 er en prinsippskisse eller plan for et alternativt bearbeidingssystem i

henhold til oppfinnelsen.

Fig. 1 er som nevnt en prinsippskisse eller en plan over bearbeidingssystemet i henhold til oppfinnelsen. Systemet kan inneholde en eller flere produksjonsbrønner 1 for produksjon av olje og/eller gass, en eller flere injeksjonsbrønner 2 for injeksjon av produsert vann, en innretning for regulering av produksjonsstrøm 11, en separator 3, en produksjonspumpe 4, en vanninjeksjons- og sirkulasjonspumpe 5 og et oppvarmingsarrangement 6. Oppvarmingsarrangementet kan fortrinnsvis være i form av et elektrisk oppvarmingssystem. Imidlertid kan det, avhengig av miljøsituasjonen, f.eks. temperaturen i omgivelsene, bli produsert tilstrekkelig varme i arbeidet (varmeenergi) som genereres av sirkulasjonspumpen 5 selv.

Det viktigste trekket ved oppfinnelsen er at den innbefatter en rørsløyfe for vannsirkulering og injeksjon 7 som kobler separatoren 3, injeksjons- og sirkulasjonspumpen 5, oppvarmingsarrangementet 6, strømreguleringsinnretningen 11 og brønnene 1 og 2 sammen. Systemet blir i begynnelsen gjennom en vanntilførselsledning 8 tilsatt vann som varmes opp av sirkulasjonspumpen og, hvis nødvendig, av oppvarmingsarrangementet 6. Det oppvarmede vannet sirkuleres av sirkulasjonspumpen 5 til injeksjonsbrønnen 2, videre til strømreguleringsinnretningen 11 og produksjonsbrønnen 1 og deretter til separatoren 3, før den til slutt føres tilbake fra separatoren til sirkulasjonspumpen 5. Ved oppstart av produksjonsbrønnene hindrer det oppvarmede vannet i rørsløyfesystemet at det felles ut voks og/eller hydrater i rørene. Før produksjonsstan varmer det varme vannet gradvis opp brønnen til den oppstart-temperaturen som er nødvendig for å unngå at eventuell voks eller hydrater som finnes i den produserte oljen blir avleiret i brønn- eller produksjonsrørene. Dessuten vil det produserte brønnfluidet under oppstart blandes med vannet i sløyfen og etter en stund, når produksjonen øker, oppnå en stabil tilstand. Produsert fluid i form av olje/vann og eventuelt gass strømmer altså gjennom produksjons- og sirkulasjonsrørledningen 9 til separatoren 3 der hoveddelen av hydrokarbonene (olje og eventuelt gass) separeres fra vannet. Produsert olje og eventuelt gass som finner i fluidstrømmen overføres ved hjelp av produksjonspumpen 4 fra separatoren 3 til det ønskede bestemmelsesstedet 15 (plattform, produksjonsskip, hovedrørledning, kystterminal o.s.v.) gjennom en produksjonsrørledning 12. Alternativt som vist på fig. 2 kan oljen og gassen transporteres individuelt fra separatoren i separate olje- og gassrørledninger, henholdsvis 12 og 13.

Det produserte vannet på den annen side sirkuleres fra separatoren 3 med sirkulasjonspumpen 5 til injeksjonsbrønnen 2 og/eller til strømningskontrollinnretningen 11. Videre, basert på hvor mye vann som er produsert fra brønnene, kan sirkulasjonssystemet tilsettes mer injeksjonsvann gjennom vanntilførselsledningen 8 for å sikre tilstrekkelig vann til injeksjon og opprettholde de ønskede vannkuttforholdene slik at man får best mulig separasjonssituasjon i separatoren 3. Det er en flerfasedetektor 14 før separatoren 3 som måler hvor mye vann det er i fluidstrømmen foran separatoren, og ved hjelp av denne tilføres systemet vann gjennom tilførselsledningen 8, strømningskontrollinnretningen 11 eller strupeventiler på produksjons-/injeksjonsbrønnhodet som justeres i samsvar basert på disse og andre målinger..

Ved avstenging, når produksjonen av olje og gass stoppes, opprettholdes vannsirkulasjonen for å holde temperturen på ønsket nivå for å unngå voks- og hydratavleiringer. Hvis produksjonen stoppes i et lengre tidsrom, kan det være riktig å stoppe sirkulasjonen av vann i systemet. I så fall må imidlertid all olje i sirkulasjonssystemet pumpes ut og erstattes med vann og/eller en blanding av vann og tradisjonelle hemmere. Vann eller en vann/hemmer-blanding må sprøytes inn i produksjonsbrønnen for å unngå avleiringer av voks og oppbygging av hydrater i de øvre delene av produksjonsbrønnen som kjøles ned av de kalde omgivelsene.

Som antydet ovenfor kan det brukes en hvilken som helst separator til å separere vannet fra hydrokarbonene i systemet. En rørseparator kan imidlertid representere det ønskede alternativet i noen situasjoner på grunn av separasjonsytelsen og den strukturelle utformingen. Hvis man bruker en rørseparator, kan systemet som beskrives ovenfor og omfatter separatoren 3, oppvarmingsenheten 6, pumpene 4, 5 og sirkulasjons- og produksjonsrørene 7, 8, 9 imidlertid lett passe inn i et rørbuntarrangement som vil gjøre systemet i henhold til oppfinnelsen helt kompakt og anvendbar til dypvannsinstallasjoner.

Den loddrette søylen 10 til høyre på fig. 1 og 2 står for en stigerørbunt som er koblet til en produksjonsplattform eller produksjonsskip e.l. 15 og kan omfatte alle nødvendige stigerør og forsyningsledninger som for eksempel produksjonslinjene 10, 13, vanntilførselsledningen, gassløfteledninger, elektriske kabler m.m.

Den foreliggende oppfinnelsen slik den er definert i kravene er ikke begrenset til de ovennevnte eksemplene og de vedlagte figurene. Altså krever ikke systemet at man bruker injeksjonsbrønn(er) til å håndtere produsert vann. I stedet kan det produserte vannet håndteres ved deponering, for eksempel med en deponeringsbrønn.

Injeksjons- og produksjonsbrønnene kan arrangeres enten i form av individuelle brønner, brønner i brønnramme eller rørbuntinnebygde brønner («bundle integral wells»).

Dessuten kan separator- og pumpestasjonen være enten en separat modulær installasjon, eller den kan bygges inn i rørsløyfen.

Videre kan systemet tilføres vann ved hjelp av en separat vannproduserende brønn.

Claims (1)

1. Undersjøisk bearbeidingssystem for produksjon av olje og/eller gass fra en eller flere produksjonsbrønner (1), spesielt brønner som produserer tung olje med høy viskositet på dypt vann, at systemet utenom produksjonsbrønnen(e) (1) omfatter en eller flere injeksjonsbrønner (2) for injeksjon av produsert vann, eller deponi(er) for produsert vann, en separator (3) med et innløp og et utløp for vann, olje og/eller gass, en injeksjons- og sirkulasjonspumpe for vann (5), et oppvarmingsarrangement (6), en innretning for regulering av produksjonsstrøm 11,karakterisert ved at ved at det er utstyrt med en rørsløyfe (7, 9) som knytter separatoren (3), injeksjons- og sirkulasjonspumpen (5), oppvarmingsarrangementet (6) og innretningen for regulering av produksjonsstrøm (11) sammen, slik at temperaturen i mediet i sløyfen før oppstart og under produksjon fra noen av brønnene kan reguleres ved å tilføre varmeenergi og dermed regulere den viskositeten i strømmen som føres inn i separatoren etter at brønnene er startet opp, og slik at det produserte fluidet fra produksjonsbrønnene (1) kan tilføres vann og at vannproduksjonsforholdene i den fluidstrømmen som føres inn i separatoren dermed kan reguleres. System i henhold til krav 1,karakterisert ved at rørsløyfen er anordnet i en i en rørbunt. System i henhold til krav 1karakterisert ved at rørsløyfen består av individuelle fleksible eller stive røropplegg. System i henhold til krav 1 - 3,karakterisert ved at injeksjons- og produksjonsbrønnene (1, 2) er arrangert som individuelle brønner, brønner i brønnramme eller rørbuntinnebygde brønner («bundle integral wells»). System i henhold til krav 1 - 4,karakterisert ved at separatoren (3) og pumpen (5) er en separat modulær installasjon eller er innebygd i rørsløyfen. System i henhold til krav 1,karakterisert ved at det er anbrakt en produksjonspumpe (4) i utløpsenden av separatoren for å føre den produserte oljen og gassen til det ønskede bestemmelsesstedet gjennom en produksjonsrørledning (10). System i henhold til krav 1 and 2,karakterisert ved at det er tilveiebrakt en separat gassproduksjonsledning (13) for å pumpe ut den produserte gassen. System i henhold til krav 1 - 7,karakterisert ved at det produserte vannet injiseres i en deponeringsbrønn. System i henhold til krav 1 - 8,karakterisert ved at vannforsyningen til systemet besørges ved hjelp av en separat vannproduserende brønn. System i henhold til krav 1 - 9,karakterisert ved at innretningen for regulering av produksjonsstrøm (11) kan bestå av mer enn én innretning og/eller separate uttakbare moduler.