Установка для разделения текучих сред

Номер патента: 5616

Опубликовано: 28.04.2005

Автор: Грамме Пер Эйвинд

Скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Установка, приспособленная для размещения на дне моря для разделения текучих сред, содержащая по меньшей мере один сепаратор (1), соединенный по меньшей мере с одной скважиной через устье соответствующей скважины или аналогичное устройство, и трубопровод для подачи полностью или частично отделенных компонентов - нефти, газа, воды или комбинации этих веществ от установки на платформу, судно и т.д., расположенные на поверхности, или через соединительные трубопроводы на берег, или повторно в формацию под морским дном, отличающаяся тем, что каждый сепаратор (1) содержит длинную трубу (трубный сепаратор) для гравитационного разделения текучих сред, в частности, большую или меньшую часть транспортного трубопровода от скважины, имеющую диаметр, по существу, равный или несколько больший, чем диаметр транспортного трубопровода.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый сепаратор (1) выполнен с возможностью разделения газа и жидкости и подачи отделенного газа по трубопроводу (3) на поверхность/берег, содержащая соединенный с выходом по жидкости первого сепаратора второй трубный сепаратор (8) для разделения нефти и воды, к выходу которого подсоединен трубопровод (4), оснащенный насосом (5) для подачи нефти на поверхность/берег и оснащенный насосом (7) трубопровод (6) для закачки отделенной воды повторно в продуктивный пласт.

3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что между первым и вторым трубным сепараторами (1 и 8) установлен компактный электростатический коагулятор (9).

4. Установка по пп.1-3, отличающаяся тем, что на выходе по газу первого сепаратора (1) установлены блок (11) обезвоживания газа и дополнительный сепаратор (12) газа/жидкости, при этом имеется трубопровод (13) добавления в блок (11) обезвоживания гликоля, трубопровод (14) подачи отделенного газа из сепаратора (12) на поверхность, и оснащенный насосом (16) трубопровод (15) для подачи отделенного гликоля на поверхность.

Рисунок 1

 

Текст

Смотреть все

005616 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к установке, расположенной на дне моря и предназначенной для разделения текучих сред. Текучая среда в этом контексте означает нефть, газ и воду или смеси этих веществ, возможно содержащие частицы песка, которые получают при добыче нефти/газа из скважин в геологических формациях, расположенных под дном моря. Уровень техники В публикации PCT/NO 98/00085 описано разделение текучих сред в трубных сепараторах, установленных в горизонтальных секциях скважины. Основная причина, обеспечивающая возможность количественного разделения нефти и воды в трубном сепараторе, установленном в горизонтальной скважине, связана с хорошими свойствами разделения текучих сред, получаемых из скважины. Хорошие свойства разделения в скважине, в основном,обеспечиваются благодаря тому, что поверхность раздела между нефтью и водой, по существу, относительно свободна от поверхностно-активных веществ, которые могут ее стабилизировать в связи с коагуляцией и, таким образом, препятствовать осаждению и формированию свободной водной фазы. Это позволяет использовать такие технические решения по разделению текучих сред в скважинах, в которых контролируемое использование деэмульгатора весьма затруднено или практически невозможно. Во многих случаях может быть предпочтительно осуществлять разделение не в скважинах, а на дне моря. На дне моря химическая дестабилизация сырой нефти с использованием деэмульгаторов выполняется гораздо проще, и такое техническое решение представляется совершенно реальным. Химическая дестабилизация текучей среды может улучшить ее разделительные свойства, выводя их практически на тот же уровень, что и в скважине. Это позволяет использовать технологию трубного сепаратора, установленного на дне моря, соединенного с установками, используемыми для морской добычи. При расположении на дне моря также обеспечивается большая свобода при выборе диаметра сепаратора, чем при использовании внутрискважинных установок. Обычные гравитационные сепараторы отличаются большим диаметром резервуара. Это ограничивает применение технологии относительно мелкими глубинами моря. На больших глубинах моря предпочтительно использовать длинные, тонкие сепараторы с высоким значением соотношения жидкое/твердое. В типичных условиях морского дна свойства разделения текучих сред нефть/вода всегда хуже, чем условия внутри скважины. Такое различие может быть компенсировано, благодаря установке сепаратора перед штуцером при использовании деэмульгатора или ультразвуковой обработки. Это позволяет использовать трубные сепараторы на дне моря. На практике трубный сепаратор может быть выполнен в виде транспортного трубопровода с несколько большим, чем требуется, диаметром, или в виде расширенной секции транспортного трубопровода. Трубный сепаратор представляет собой эффективное решение конструктивных проблем, связанных с высоким внешним давлением жидкости на больших глубинах моря. Такую технологию можно использовать в комбинации с концепциями КЭК (СЕС) (компактный электростатический коагулятор), построенных на основе трубных коагуляторов, что позволяет использовать ее на больших глубинах моря. Для более трудно разделяемых текучих сред, КЭК необходимо применять для обеспечения спецификаций продукта по нефтяной фазе и для устранения проблем, связанных с гидратными осадками на выходе этого потока. Преимущества использования трубных сепараторов в установках обработки, расположенных на дне моря, помимо прочего, состоят в том, что они позволяют обеспечить разделение большого количества газа/нефти/воды; удалять воду из сырой нефти до условий спецификации продукта; обеспечить очистку технологической воды до качества, которое позволяет использовать ее для повторной закачки; обеспечить очистку технологической воды до качества, которое позволяет выпускать ее в окружающую среду; обеспечить безхимический контроль над гидратами при транспортировке сырой нефти и газа. В принципе, трубный сепаратор обеспечивает разделение большого количества нефти/воды. При более легких и простых системах сырой нефти сепаратор позволяет разделять текучие среды до уровня спецификации продукта. В этом случае в процесс не требуется включать отдельный разделительный блок. Трубный сепаратор построен следующим образом. Последний участок транспортного трубопровода от устья скважины до донной технологической опорной бурильной плиты выполнен в виде длинного,тонкого трубного сепаратора. Благодаря малому диаметру трубы (порядка 0,5 м), сепаратор может работать в условиях высокого внешнего давления и низкого внутреннего давления. Благодаря этому, сепаратор особенно пригоден для работы на больших морских глубинах. Важно обеспечить качество воды, выходящей из сепаратора, на как можно более высоком уровне для исключения дополнительной очистки перед повторной закачкой/выпуском. Сепаратор, поэтому, вместо химического деэмульгатора, может быть оборудован механической ультразвуковой системой дестабилизации эмульсии. Такое решение обеспечивает качество воды, которое позволяет использовать ее для повторной закачки (1000 промил-1 005616 ле) и, возможно, для выпуска в море (40 промилле). Особенно предпочтительно располагать трубный сепаратор возле устья скважины до сброса давления. Сепаратор разработан как трехфазный сепаратор с конфигурационными свойствами, которые позволяют отделять газ, нефть и воду или, в качестве альтернативы, газ/нефть в виде общего потока и воду в виде отдельного потока. Кроме того, также должна обеспечиваться возможность построения сепаратора в виде двухфазного сепаратора нефть/вода, который предназначен для установки после КЭК (компактный электростатический коагулятор). Сепаратор может быть оборудован системой ультразвуковой дестабилизации слоя эмульсии на поверхности раздела нефть/вода (в качестве альтернативы, для разрушения эмульсии можно использовать химические реактивы). Сепаратор также оборудован двойным набором измерителей профиля уровня (в качестве альтернативы гамма-измерители, емкостные измерители и ультразвуковые измерители). Конец трубного сепаратора соединен с донной опорной бурильной плитой непосредственно или с использованием гибких трубопроводов. Краткое описание чертежей Настоящее изобретение будет более подробно описано ниже на примерах и со ссылкой на чертежи,на которых фиг. 1 изображает установку на дне моря с трубным сепаратором, предназначенным для разделения газа/жидкости; фиг. 2 - первый альтернативный вариант выполнения установки с трубным сепаратором для разделения газа/нефти/воды; фиг. 3 - второй альтернативный вариант выполнения установки с двумя трубными сепараторами,установленными последовательно, причем первый предназначен для разделения газа/воды и второй для разделения нефти/воды; фиг. 4 - третий альтернативный вариант выполнения установки с трубным сепаратором для разделения газа/нефти/воды, после которого установлен компактный электростатический коагулятор и затем трубный сепаратор для разделения нефти/воды. фиг. 5 - четвертый альтернативный вариант установки с трубным сепаратором для разделения газа/нефти/воды, после которого установлен компактный электростатический коагулятор и затем трубный сепаратор для разделения нефти/воды. Кроме того, здесь установлен блок обезвоживания, состоящий из трубного контактора и сепаратора газа/жидкости, соединенного с первым трубным сепаратором; фиг. 6 - пятый вариант выполнения, который основан на решении, представленном на фиг. 4, но который адаптирован для ситуаций, в которых из двух или большего количества скважин добывают различное количество нефти/воды/газа. Подробное описание изобретения На фиг. 1 показана установка, расположенная на дне моря с сепаратором в форме трубы (трубный сепаратор) 1, предназначенная для разделения газа/жидкости, соединенная с устьем скважины 2. Такое решение является простым и разработано для использования на нефтяных/газовых скважинах, в которых добывают нефть или газ с небольшим количеством воды. Отделенный газ удаляют по трубопроводу 3 и подают на платформу, на судно, используемое для добычи, и т.д., находящиеся на поверхности моря, или в трубопровод-коллектор, по которому газ поступает на берег. Жидкость отводят по трубе 4, и насос 5 перекачивает ее на поверхность или на берег так же, как и газ. На фиг. 2 показана установка, аналогичная представленной на фиг. 1. Однако в этой установке,кроме газа и нефти, сепаратор также отделяет воду, которая поступает по трубе 6 к насосу 7, который закачивает ее обратно в продуктивный пласт. На фиг. 3 показана установка, расположенная на дне моря, разработанная для условий большого содержания газа по отношению к жидкости. Это решение аналогично представленному на фиг. 1, но жидкость (нефть и вода), которую отделяют в первом сепараторе 1, поступает во второй сепаратор 8, где нефть подают на поверхность по трубе 4 с помощью насоса 5, и воду повторно закачивают в пласт с помощью насоса 7 по трубе 6. На фиг. 4 показана установка, расположенная на дне моря, предназначенная для обработки более тяжелых сортов нефти и представляющая собой дальнейшее развитие установки, представленной на фиг. 3. Трубный сепаратор 1, который, в данном случае, предназначен для разделения газа/нефти/воды, соединен с устьем 2 скважины. Газ удаляют по трубе 3 и подают на поверхность. Нефть и вода поступает в компактный электростатический коагулятор (КЭК) 9, который повышает степень осаждения воды. Нефть и воду затем разделяют во втором трубном сепараторе 8, в котором обеспечивается разделение нефти/воды. Нефть удаляют по трубе 4 и перекачивают на поверхность с помощью насоса 5 для нефти, в то время как воду повторно закачивают в пласт по трубе 6 с помощью насоса 7 повторной закачки. На фиг. 5 показана установка, расположенная на дне моря, которая, в дополнение к конструкции,представленной на фиг. 4, содержит отстойник газа. Газ, который отделяют в первом сепараторе 1, поступает вначале в блок 11 обезвоживания газа. Здесь к газу добавляют гликоль, который "реагирует" с водой, присутствующей в газе. Газ и жидкость (воду, растворенную в гликоле) затем подают в дополни-2 005616 тельный третий сепаратор 12, который, в свою очередь, отделяет газ, поступающий на поверхность по трубе 14, в то время как жидкость подают к насосу 16 и выводят на поверхность по трубопроводу 15. На фиг. 6 показан пример, основанный на техническом решении, представленном на фиг. 4, но который адаптирован для ситуации, когда различные количества нефти, газа и воды получают в различных соотношениях из двух или большего количества скважин. Нефть/газ/воду из скважины 2 разделяют в первом сепараторе 1, и нефть/воду разделяют во втором сепараторе 12 с использованием промежуточного коагулятора 9, как описано выше. Во второй скважине 20 используют внутрискважинное разделение. Отделенная вода, получаемая после первого сепаратора 1, второго сепаратора 12 и внутрискважинного сепаратора 18 поступает через соответствующие трубы 21, 22, 23 в буферный резервуар для повторной закачки воды. Воду из резервуара повторно закачивают в продуктивный пласт с помощью насоса 19 через трубу 6/скважину. Настоящее изобретение в том виде, как оно представлено и описано в данной заявке, обеспечивает несколько преимуществ. 1. Трубный сепаратор позволяет работать в условиях высокого внутреннего и внешнего давления и поэтому обеспечивает выполнение следующих производственных задач на больших морских глубинах:- разделение большого количества газа/нефти/воды или нефти/воды;- отделение воды от сырой нефти до уровня спецификации продукта. Трубный сепаратор используют совместно с компактным электростатическим коагулятором (технология компании Kvrner). Трубный сепаратор используют совместно с коагулятором Pect С Coalescer (технология компании- обезвоживание газа производят с использованием комбинации технологии обезвоживания газа(технология компании Minox) и трубного сепаратора. 2. Обеспечивает качество водной фазы, которое позволяет производить повторную ее закачку. 3. Низкое содержание воды в потоках нефти и газа, что позволяет обеспечить контроль над гидратами без использования химических реактивов, одновременно с транспортировкой до установок на выходе трубопровода. 4. Трубный сепаратор обеспечивает возможность работы при высоком внутреннем технологическом давлении и, поэтому, может быть, предпочтительно, установлен перед клапаном штуцера в устье скважины. Высокое технологическое давление улучшает свойства фазового разделения и позволяет уменьшить количество используемого деэмульгатора или обеспечивает разделение без использования химических реактивов, в зависимости от свойств текучей среды. 5. Для месторождений с кислотной нефтью и потенциальным образованием осадка нафтената кальция обработка на дне моря с отделением воды до уровня 0,5%, выполняемая при высоком давлении в системе (то есть при пониженном рН в водной фазе за счет большего уровня СО в водной фазе), устраняет проблемы, связанные с осаждением нафтената кальция или позволяет исключить дорогостоящие установки на верхней стороне, предназначенные для удаления осадка нафтената кальция. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Установка, приспособленная для размещения на дне моря для разделения текучих сред, содержащая по меньшей мере один сепаратор (1), соединенный по меньшей мере с одной скважиной через устье соответствующей скважины или аналогичное устройство, и трубопровод для подачи полностью или частично отделенных компонентов - нефти, газа, воды или комбинации этих веществ от установки на платформу, судно и т.д., расположенные на поверхности, или через соединительные трубопроводы на берег, или повторно в формацию под морским дном, отличающаяся тем, что каждый сепаратор (1) содержит длинную трубу (трубный сепаратор) для гравитационного разделения текучих сред, в частности,большую или меньшую часть транспортного трубопровода от скважины, имеющую диаметр, по существу, равный или несколько больший, чем диаметр транспортного трубопровода. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что первый сепаратор (1) выполнен с возможностью разделения газа и жидкости и подачи отделенного газа по трубопроводу (3) на поверхность/берег, содержащая соединенный с выходом по жидкости первого сепаратора второй трубный сепаратор (8) для разделения нефти и воды, к выходу которого подсоединен трубопровод (4), оснащенный насосом (5) для подачи нефти на поверхность/берег и оснащенный насосом (7) трубопровод (6) для закачки отделенной воды повторно в продуктивный пласт. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что между первым и вторым трубным сепараторами (1 и 8) установлен компактный электростатический коагулятор (9). 4. Установка по пп.1-3, отличающаяся тем, что на выходе по газу первого сепаратора (1) установлены блок (11) обезвоживания газа и дополнительный сепаратор (12) газа/жидкости, при этом имеется трубопровод (13) добавления в блок (11) обезвоживания гликоля, трубопровод (14) подачи отделенного газа-3 005616 из сепаратора (12) на поверхность, и оснащенный насосом (16) трубопровод (15) для подачи отделенного гликоля на поверхность.

МПК / Метки

МПК: E21B 43/36

Метки: текучих, разделения, установка, сред

Код ссылки

<a href="https://eas.patents.su/6-5616-ustanovka-dlya-razdeleniya-tekuchih-sred.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Установка для разделения текучих сред</a>

Похожие патенты