NO852733L - Fremgangsmaate ved og system for produksjon, prosessering og transport av olje/gass fra felter til havs. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte ved produksjon og transport av olje/gass fra felter til havs hvor olje/gass samt andre brønnprodukter (formasjonsvann, sand etc.) føres under høyt trykk fra en bunnstasjon tilknyttet én eller flere brønner til en mobil produksjonsenhet som dokker og festes til en rampe på sjøbunnen, kobles til faste installasjoner for overføring av brønnprodukter, behandler brønnprodukter, bringer produksjonsutstyr og last til en mottagerstasjon på land, på grunt vann eller annet egnet sted og returnerer til rampen på feltet.

Oppfinnelsen vedrører også et system for produksjon og transport av olje/gass fra felter til havs innbefattende minst én produserende brønn, en bunnstasjon på havbunnen og tilknyttet brøn-nen, minst én mobil produksjonsenhet (skip) og midler for tilveiebringelse av en fluidumoverføringsforbindelse mellom bunnstasjon og produksjonsenhet, hvilke innbefatter minst

én på havbunnen plassert rampe for dokking av produksjonsenheten, idet produksjonsenheten er utført som et neddykkbart eller undervanns lastefartøy (tankskip).

Videre I innbefatter systemet midler for tilveiebringelse av en fluidumsoverføringsforbindelse mellom produksjonsenhet dokket til lasterampe og en mottager plassert på feltet, i nærheten av feltet eller et annet sted.

Ved produksjon av olje-/gassbrønner til havs har man vært over-flateavhengig. Som regel plasseres en del av utstyret på en konstruksjon som rager opp over vannflaten, og videre transport av brønnproduktene skjer ut ifra disse konstruksjoner, idet brønnproduktene føres ombord i tankskip eller sendes i transport-rørledning til en mottager. Det er også kjent undervannssystemer for transport, hvor man baserer seg på bruk av rørledninger på havbunnen, hvilke rørledninger transporterer ubehandlede brønn-produkter som flerfasestrøm. Et slikt fullstendig neddykket system, med bruk av rørledninger på havbunnen for transport av ubehandlede brønnprodukter, vil være overflateuavhengig dersom pumpe-/kompressorutstyret og tilhørende energiomformer plasseres på havbunnen. Flerfasetransport er imidlertid foreløpig ikke tilfredsstillende løst ut ifra den tekniske synsvinkel, og rørledninger er kostbare i anlegg.

Linjeføringen i en slik rørlednings vertikalplan må dessuten tilfredsstille visse kriterier som ofte vil kreve omfattende høydejusteringer av havbunnen, for eksempel ved hjelp av plan-ering. Derfor har dette system foreløpig alvorlige tekniske 'og økonomiske /begrensninger, særlig i forbindelse med produksjon av mindre og/eller vanskelig tilgjengelige ."félt.

Ved de idag anvendte systemer føres brønnprodukter opp til et anlegg over vannflaten, for separering og annen behandling

før videre transport til mottager.

I patentsøknad nr. 851559 foreslås det en metode for produksjon og transport av petroleum fra felter til havs, basert

på eksisterende teknologi, henholdsvis på teknologi som nå

er under utvikling, spesielt i forbindelse med undervannskom-pletterte brønner. Metoden baserer seg på at brønnprodukter

lastes fra en bunnstasjon på havbunnen til en lastenhet som er dokket til en rampe på havbunnen. Brønnprodukter fylles i lastenhetens trykktanker med høyt arbeidestrykk (50 bar eller mer). Lastenheten bringer brønnprodukter til en mottagerstasjon

på land eller på grunt vann. Etter lossing foretas nødvendig vedlikehold og det foretas eventuelt en lasting med kjemikalier, energi for drift av bunnstasjonen, og eventuelt injeksjons-vann. Eventuell rengjøring av lastenhet utføres. Deretter returnerer lastenheten til lasterampen på feltet.

I den nevnte patentsøknad foreslås det også et system for produksjon og transport av olje/gass fra felter til havs, innbefattende minst én - produserende brønn, en stasjon på havbunnen og tilknyttet brønnen, minst én mobil lastenhet

(skip), og midler for tilveiebringelse av en fluidumover-føringsforbindelse : mellom manifold og lastenhet. De nevnte midler innbefatter minst .-.én på havbunnen plassert dokkings-rampe for lastenheten, idet lastenheten er utført som et neddykket eller undervanns lastefartøy (tankskip).

For å sikre jevn produksjon vil fordelaktig flere lastenheter gå i pendeltrafikk til én eller flere bunnstasjoner, som blir utstyrt enten med en buffertank og/eller med flere lasteramper, | .slik at det til enhver tid er minst én lastenhet på rampen klar til lasting.

Foreliggende oppfinnelse tar utgangspunkt i denne kjente teknikk, det vil si metoden og systemet som er vist og beskrevet i patentsøknad nr. 851559, idet utstyr på havbunnen og utrustning av produksjonsenheten som undervannsfartøy er i prinsippet det samme.

Ifølge oppfinnelsen foreslås det å utstyre den nevnte produksjonsenhet (undervannsfartøyet) for prosessering av brønnpro-dukter, slik at den vil virke både som et undervanns-prosessanlegg og transportmiddel. Med prosessering forstås her en behandling av brønnprodukter, inklusive separasjon av olje og gass, som gjør videre transport av de enkelte fasene gunstig. Videre foreslås å føre en del av brønnproduktene, f.eks. gass eller gass og olje, ut av produksjonsenheten mens den ligger dokket på lasterampen og mottar brønnstrøm.

Den viktigste forskjellen i forhold til det konsept som er beskrevet i norsk patentsøknad nr. 851559, er at det da gis muligheter til uavhengig transport av gass og olje (og eventuelt produsert vann og fastel partikler) med tilhørende større muligheter for en teknisk og økonomisk gunstig anvend-else av konseptet ved forskjellige typer olje-.og gassfelt.

Nærmere beskrevet føres en flerfasestrøm enten gjennom en manifold eller enkeltvis fra én eller flere brønner til en produksjonsenhet som innbefatter et prosesseringsanlegg. Produksjonsenheten kan forøvrig være som vist og beskrevet i den forannevnte patentsøknad. Ombord i produksjonsenheten deles flerfasestrømmen i gassfase og væskefase (og faste partikler) .

Trykket under hvilket denne separasjon utføres må optimaliseres og kan variere fra det høyest oppnåelige ved gitte reservoar-egenskaper og ned mot én bar.

Gassfasen føres fra behandlingsutstyr ombord på produksjonsenheten til en transportledning (direkte eller gjennom en manifold for å samle strøm fra flere produksjonsenheter) og videre til mottageren eller til et LNG-anlegg (konvensjonelt eller plassert på særskilte LNG-lastenheter som inngår som en del av systemet, eller til reinjisering i reservoar).

Væskefasen behandles ombord i produksjonsenheten etter behov. For eksempel kan formasjonsvann separeres og lagres på egne tanker. Olje kan lagres og transporteres i produksjonsenhetens trykktanker under trykk som er i nærheten av separasjons-trykket for å forhindre videre avkoking av gass.

Alternativt kan også oljen føres fra produksjonsenheten i en transportledning slik at produksjonsenhetens funksjoner vil være: 1) separasjon av brønnprodukter, 2) behandling av fasene som føres i rørledninger, 3) transport av brønnproduserte fast-partikler (sand) og formasjonsvann fra felt til en mottagerstasjon, 4) pendeltransport av kjemikalier, energi, injeksjonsmedium, mannskap, verktøy etc. fra mottagerstasjon/land til felt.

I forhold til konvensjonelle og kjente løsninger oppnås flere fordeler.

Sammenlignet med prosessering på en plattform unngår man bruk av store konstruksjoner, hvilket muliggjør raskere utbyggings-tempo, tidligere produksjonsstart, vesentlig mindre investeringer samt fleksibilitet av systemet (etter små modifikasjoner kan det anvendes for produksjon av andre felt). Man unngår også offshore-lasting på overflaten med tilhørende mulighet for øket regularitet og redusert væravhengighet. Det oppnås også en mulighet for vesentlig reduksjon av mannskapsstyrken på feltet. Dette har betydning også i forbindelse med transport av personell. Videre oppnår man også fordeler i materielltran-'sporten. Det nye konsept er særlig gunstig der hvor transport av gass event. også olje fra produksjonsenheten kan nyttes til et eksisterende transportsystem i nærheten.

Sammenlignet med andre konsepter for prosessering på havbunnen som ennå må sies å befinne seg under utvikling, unngås både nødvendigheten av utvikling av avansert automatisk/fjernstyrt produksjonsutstyr, og/eller bruk av permanent mannskap på havbunnen. Stikkord her er arbeidsforhold, transport av personer og materiell, det vil si øket sikkerhet. Vedlikehold, reparasjoner, utskifting av utstyr etc. kan regelmessig utføres ved land, hvilket betyr at man får et enklere konsept med meget høy grad av tilgjengelighet for de enkelte arbeidsoperasjoner. Transport og lasting av olje i produksjonsenhetene vil være enkel. Investeringer og driftskostnader vil være lite avhengig av vanndybde, produksjonsrate og den produserte mengde (total reserve).

Sammenlignes oppfinnelsen med flerfasetransport, så vil vedlikehold, inspeksjon, reparasjoner og utskiftinger av hovedkompo-nenter kunne utføres ved land. Disse arbeider kan utføres på enkel måte og så ofte som nødvendig, det vil si at man får meget høy grad av tilgjengelighet. Det:vil være en vesentlig mindre sannsynlighet for full stans eller stor reduksjon av produksjonen på grunn av svikt av komponenter i det nye system, fordi viktigheten(ansvaret)av enkelte komponenter i produksjons-og transportprosessen er fordelt på flere enheter enn i de kjente konsepter. Alle fysikalske prosesser er velkjente eller lar seg bestemme ved akseptabel nøyaktighet under utnyttelse av dagens viten. Det samme gjelder også fremstillingen og tilveie-bringelsen av de komponenter som inngår i det nye konsept. Man unngår hovedulempen ved flerfasetransport nemlig at det dreier seg om vanskelig teknologi/dimensjonering og at det stilles krav om spesiell linjeføring av rørledningene i vertikalplanet. Flerfasetransport vil ofte bare være mulig over begrensede transportavstander.

I forhold til konsepter som baserer seg på prosessering ved overflaten unngås enten bruk av store faste konstruksjoner som bærer utstyret,eller utvikling og bruk av vanskelige konstruk-sjonselementer forbundet med lettere, flytende konstruksjoner, så som stigerør og forankringer.

I forhold til det i den nevnte norske patentsøknad nr. 851559 beskrevne konsept oppnås det flere fordeler. Det oppnås øket kostnadseffektivitet av produksjonsenhetene (verdi av last i forhold til verid av produksjonsenheten), dersom produksjonsenhetene anvendes for transport av olje.

Videre kan antall produksjonsenheter i pendeltrafikk og antall ramper reduseres i tilfellene hvor dette er økonomisk gunstig. Mottagerstasjonen behøver ikke være knyttet til et salgsapparat, for gass (dog betinger dette en mest mulig separasjon i proses-seringsanlegget ombord i produksjonsenheten). Derimot må et avtaksapparat for gass og evt. andre brønnproduktkomponenter være tilgjengelig eller realisert på feltet.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til teg-ningene, hvor: Fig.l viser et perspektivriss hvor de vesentlige komponenter i

det inventive konsept er inntegnet, og

fig.2 og 3 viser henholdsvis et skjematisk sideriss og grunn-riss av en produksjonsenhet som kan benyttes ifølge oppfinnelsen .

I fig. 1 er det på havbunnen 1 vist flere produksjonsbrønner 2, 3 og 4. Fra disse går det forbindelsesledninger 5, 6 og 7 til en på havbunnen plassert bunnstasjon 8. Fra en manifold i bunnstasjonen 8 går det forbindelsesledning (transport, styring, kjemikalier, injeksjonsmedium) 9, 10, 11 til henholdsvis to ramper 12, 13 og en buffertank 14. Rampene 12, 13 og buffer-tanken 11 er plassert på havbunnen 1 beskyttet mot errosjon med errosjonsbeskytter la, lb, lc. Rampene 12, 13er beregnet for dokking av produksjonsenheter 15, 16. I fig. 1 er den ene produksjonsenheten 15 vist på vei ned for dokking på rampen 12, mens produksjonsenheten 16 er vist dokket, dvs. satt på plass på rampen 13, klar for eller under, produksjon (separering, behandling) og lasting. De enkelte rampene er forsynt med egnet tilkoblingsutstyr med tilsvarende tilkoblingsutstyr på de res-pektive produksjonsenheter, slik at brønnprodukter kan gå fra bunnstasjonen eventuelt direkte fra brønner (ikke vist) og til rampen og videre ombord i produksjonsenheten, slik at gass kan gå ut fra produksjonsenhetene som er dokket og tilkoplet. Slikt tilkoblingsutstyr er ikke vist. Det dreier seg her om i og for seg kjent tilkoblingsutstyr som vil være nærliggende og selv-følgelig for fagmannen.

Den separate gassfasen går under transporttrykk (separasjons-trykk eller økt trykk ved hjelp av kompressorer ombord på produksjonsenheten, ikke vist) fra produksjonsenheten 16 og gjennom en rørledning 17 til manifolden 19, hvorfra gassen føres i samledning 20 til mottageren. Når produksjonsenheten 16 nærmer seg å være ferdig lastet, overføres produksjonen gradvis til produksjonsenheten 15, som på dette tidspunkt er dokket på lasterampe 12 tilkoblet ledninger 10 og 18 og forbedret for produksjon og lasting.

I fig. 1 er det også vist injeksjonsbrønner 21, 22, 23 og til-hørende ledninger 24, 25, 26. Videre er det vist et overflate-fartøy 27 som mottar kommando- og styresignaler fra en styrings-sentral (ikke vist) og omdanner disse til signaler som sendes gjennom vann til bunnstasjonen 8 og lastenhetene 15, 16. Far-tøyet 27 har også til oppgave å overvåke og varsle annen skips-trafikk innenfor en viss sone rundt feltet.

I fig.2 og 3 er det vist rent prinsippielt hvordan en produksjonsenhet kan utformes. Produksjonsenhetens nyttevolum er konstruert som et antall moduler der hver modul har et sett trykktanker beregnet for utstyr eller brønnprodukt (last).

I det viste eksempel føres brønnproduktene gjennom sandutskil-lere 27,28 til separatortanker 29,30,31,32, hvorfra i, i dette tilfelle som er valgt for illustrasjonens skyld, gassen føres gjennom behandlings- og kompresjonsutstyr 33 og videre ut fra produksjonsenheten og inn i en rørledning 17 (se fig.l).

Olje føres i dette tilfellet i lastenhetens trykktanker (en av disse tankene er merket 34), mens formasjonsvann går i egen tank 35. På grunn av den modulære konstruksjon kan utstyret lett skiftes ut for reparasjon, ved endrede behov osv. Det er også mulig å plassere annet prosessutstyr enn det som er antydet her, i produksjonsenhetene. Trykktankarrangementet på undervannsbåter er kjent, og det foreligger også utviklede, kjente konsepter for lasting/lossing av olje/gass for slike fartøyer.

Hver produksjonsenhet har et eget separeringsanlegg 29,30,31,

32 og eventuelt annet prosessanlegg plassert i trykkskroget 33. SLikt prosessutstyr er velkjent for fagmannen og er derfor ikke beskrevet nærmere her. I separeringsanlegget foretas separer-ingen av væskefasen og gassfasen på kjent måte, og gassfasen føres ut igjen og tilbake til bunnstasjonen 8 (overføring ikke vist), til en manifoldstasjon 19 ved hjelp av rørledning 17

og 18 (se fig.l), eller direkte i eksportledningen (ikke vist).

Gassen kan også på ikke vist måte føres til et flytendegjørings-anlegg for videre transport ombord i LNG-skip. Den skisserte produksjonsenhet (fig.2 og 3) kan modifiseres derhen at den utføres med slike anlegg i tillegg til eller istedenfor de viste separasjonsanlegg, idet den flytendegjorte gass overføres til egnede tanker i enheten for transport til land.

Etter ferdig prosessering og lasting forlater produksjonsenheten 16 sin rampe 13 og går enten direkte til overflatestilling eller til traseen forutbestemt for undervannstransitt og derfra videre til mottagerstasjonen, under egen motorkraft eller slepet/skjøvet av et egnet fartøy. Ved mottagingsanleg-get foretas lossing på i og for seg kjent måte. Videre ut-føres nødvendig vedlikehold, inspeksjon, utskiftinger av personell, komponenter samt lasting ved kjemikalier, energi, verktøy osv. Deretter går produksjonsenheten tilbake til feltet og ned på plass på en ledig rampe. -For å sikre kontinuerlig produksjon benyttes fordelaktig flere ramper, som muliggjør at to eller flere produksjonsenheter kan være tilkoblet til ledningene 9 og 10 samtidig. Som ytterligere sikring kan det benyttes én eller flere buffertanker 14.

Produksjonsenhetene kan naturligvis gå i undervannsstilling mellom felt og mottagerstasjon, alt avhengig av de drivmidler som står til rådighet for produksjonsenheten, krav til sikkerhet, interaksjon med overflatetrafikken, transitthastighet og propulsj onsmotstand.

Dersom transport av olje utføres på en annen måte enn i produksjonsenhetene, for eksempel ved hjelp av rørledning, blir produksjonsenhetene enklere og mindre, (laste- og losseutstyr for olje samt lasttankene 34 blir da ikke aktuelt), og intervaller for opphold av produksjonsenhetene koblet til ramper på havbunnen kan økes og antall produksjonsenheter i pendeltrafikk reduseres. Intervallene blir ikke bestemt av produksjonsdata alene, men i kombinasjon med andre forhold (energimengde, intervaller for mannskapsutskiftning, vedlikehold, inspeksjon o.l). Av det foregående vil det gå frem at oppfinnelsen gir et konstruktivt bidrag med hensyn til produksjon, prosessering og transport av olje/gass fra felter til havs, hvor olje/gass/ kondensat (brønnprodukter) føres fra én eller flere undervanns-kompletterte brønner, event. gjennom en bunnstasjon (utstyrt med manifold etc.) og til en mobil prosesserings-/transportenhet

(produksjonsenhet) dokket til en undervannsrampe. Produksjonsenheten er utstyrt for behandling av brønnproduktene inklusive én eller flere separatorer som adskiller gassfasen fra resten av brønnproduktene (og eventuelt foretar videre separasjon av olje, produsert vann og faste partikler). Gassfasen, eventuelt også olje (sjeldnere også produsert vann) føres ut i et annet transportmiddel så som rørledning(-er). Alternativt kan produsert gass føres helt eller delvist inn i feltets reservoar (eventuelt et annet reservoar) som injeksjonsmedium, eller •for lagring. Produksjonsenheten er utstyrt som et undervanns-fartøy og kan etter behov føres til en mottagerstasjon for lossing av brønnprodukter, vedlikehold, reparasjonsarbeider, inspeksjon osv.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte ved produksjon og transport av olje/gass fra felter til havs hvor olje/gass samt andre brønnprodukter (formasjonsvann, sand etc.) føres under høyt trykk fra én eller flere brønner som kan være tilknyttet en bunnstasjon og til en mobil enhet som dokker og feste til en rampe på sjøbunnen kobles til faste installasjoner for overføring av brønnprodukter, og bringer last til en mottagerstasjon på land, på grunt vann eller annet egnet sted, og returnerer til rampen på feltet,karakterisert vedat det i enheten foretas delvis eller fullstendig separasjon av de enkelte faser (olje, gass, vann, faste partikler) og den videre behandling av disse fasene som er nødvendig for en optimal drift av feltet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at gassfasen føres ut fra enheten igjen og til en mottager gjennom en rørledning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at gassfasen føres ut av enheten igjen og til et flyt-endegjøringsanlegg fortrinnsvis i et anlegg plassert på særskilte mobile lastenheter, for transport til land ombord i disse.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at gassfasen føres ut fra enheten igjen og føres tilbake, helt eller delvist, til det produserende reservoar som injeksjonsmedium eller til lagring.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisertved at gassfasen føres ut fra enheten igjen og føre helt eller delvis til et annet reservoar som injeksjonsmedium eller til lagring.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat olje føres ut fra produksjonsenheten igjen og til en mottager gjenom en rør-ledning eller et annet transportmiddel.

7. System for produksjon av transport av olje/gass fra felter til havs innbefattende minst én produserende brønn, en mulig bunnstasjon på havbunnen og tilknyttet brønnen, minst<1>én mobil enhet (skip) og midler for tilveiebringelse av en fluidumoverføringsforbindelse mellom brønnen,bunnstasjon og enhet, hvilke midler innbefatter minst én på havbunnen plassert •rampe for enheten, idet enheten er utført som et neddykkbart lastefartøy (tankskip),karakterisert vedat enheten er utstyrt med et prosesseringsanlegg for separering av olje, gass, vann og faste partikler og utstyr for for-beredelse I av separasjonsproduktene til transport samt nød-vendige lasttanker for olje, andre brønnprodukter og media til bruk ved produksjon.

8. System ifølge krav 7,karakterisertved at det innbefatter utstyr for å bringe gass og evtTolje og andre brønnprodukter gjennom rørledning eller med annet transportmiddel til mottager.

9. System ifølge krav 7.karakterisertved at det innbefatter én eller flere lastenheter med anlegg for flytendegjøring av gassen og tanker for føring av flytendegjort gass.

10. System ifølge krav 7,karakterisertved at det innbefatter utstyr for å bringe gassen fra produksjonsenheten til reservoar som injeksjonsmedium eller til lagring.