Способ и система для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в морском подводящем трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью

Группа изобретений относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к предотвращению замерзания воды в морских трубопроводах. Способ включает обеспечение подводящего трубопровода с системой контроля давления, которая поддерживает давление среды внутри подводящего трубопровода выше 200 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным неподвижной водой с низкой соленостью. Система контроля давления содержит насос, противоточный забойный клапан, поточный забойный клапан и средства для закрывания поточного и противоточного клапанов. Повышается эффективность и надежность предотвращения замерзания подводящих трубопроводов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу и системе для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в морском трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью.

Уровень техники

Из международных патентных заявок WO 2012/051511, WO 2010/092097 и WO 2010/092095 известно об увеличении добычи нефти (EOR) посредством нагнетания опресненной воды в нефтесодержащий пласт.

На морских объектах воду с низкой соленостью можно получать посредством опреснения морской воды на морской платформе с последующим нагнетанием потока опресненной воды по подводящему трубопроводу для нагнетания морской воды в подводное устье нагнетательной скважины для нагнетания опресненной морской воды.

В условиях Севера и глубоководных условиях обычная температура воды у морского дна может составлять -2 градуса Цельсия. При такой минусовой температуре морская вода, окружающая морской подводящий трубопровод, не замерзает, но опресненная вода, нагнетаемая в подводящий трубопровод для нагнетания морской воды, может замерзать и забивать и разрушать трубопровод, если течение воды с низкой соленостью будет временно прекращено, например, из-за нарушения режима нагнетания.

После таяния содержимое трубопровода будет выливаться в море, и подводящий трубопровод будет требовать замены, что приведет к отклонению прогнозных показателей добычи и незапланированным расходам.

Известные технические решения для предотвращения замерзания подводящих трубопроводов для нагнетания морской воды предусматривают нагрев подводящих трубопроводов, изоляцию и/или нагнетание противоморозных добавок, что является экономически неэффективным как в отношении монтажа, так и в отношении эксплуатации, и требует активного мониторинга подводящего трубопровода и/или использования систем нагнетания антифриза, которые склонны к работе с перебоями. Потенциальное обесточивание платформы является сценарием, при котором прекращается не только нагнетание опресненной воды, но и нагрев и/или нагнетание антифриза.

Существует необходимость в усовершенствованных способе и системе для предотвращения замерзания подводящих трубопроводов для нагнетания морской опресненной воды, которые являются экономически эффективными и менее подверженными выходу из строя по сравнению с имеющимися системами нагрева, изоляции и нагнетания антифриза в подводящие трубопроводы.

Сущность изобретения

По изобретению предлагается способ для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в подводном подводящем трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью, содержащий обеспечение подводящего трубопровода с системой контроля давления, которая поддерживает повышенное давление среды внутри подводящего трубопровода на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным, по существу, неподвижной водой с низкой соленостью.

Система контроля давления может быть выполнена с возможностью поддержания давления в подводящем трубопроводе выше 200 бар и, по усмотрению, выше 250 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды и периодов останова и может содержать:

- насос, который нагнетает воду с низкой соленостью при повышенном давлении в подводящий трубопровод во время эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью;

- противоточный забойный клапан, установленный рядом с передним концом морского подводящего трубопровода;

- поточный забойный клапан, установленный рядом с задним концом морского подводящего трубопровода; и

- средства для первоначального закрывания поточного клапана и последующего закрывания противоточного клапана перед выключением насоса в начале каждого периода останова.

По изобретению также предлагается система для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в подводном трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью, содержащая систему контроля давления, выполненную с возможностью поддержания повышенного давления среды в подводящем трубопроводе на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным, по существу, неподвижной водой с низкой соленостью.

Противоточный и поточный забойные клапаны могут быть блокировочными клапанами, и система контроля давления также может содержать датчик давления, выдающий аварийный сигнал, когда давление внутри подводящего трубопровода падает ниже заданного давления.

Кроме того, трубопровод нагнетания опресненной воды может быть выполнен с возможностью нагнетания опресненной морской воды в нефтесодержащий подводный пласт для увеличения добычи нефти (EOR) из пласта.

Эти и другие отличительные признаки, варианты выполнения и преимущества способа и системы по изобретению описаны в приложенной формуле изобретения, реферате и приведенном ниже подробном описании неограничивающих вариантов выполнения, показанных на приложенном чертеже, при этом в приведенном описании используются номера позиций, которые относятся к соответствующим номерам позиций на чертеже.

Краткое описание чертежа

На фиг. 1 показан подводящий трубопровод для нагнетания морской опресненной воды, в котором замерзание опресненной воды предотвращается согласно способу и системе по изобретению.

Подробное описание показанного варианта выполнения

На фиг. 1 показана морская платформа 1 для добычи сырой нефти из морских нефтяных пластов 2, содержащих сырую нефть.

Сырая нефть добывается из одной или нескольких скважин 3 для добычи сырой нефти, и для стимулирования добычи сырой нефти в пласт 2 через скважину 4 для нагнетания воды с низкой соленостью нагнетается вода (H2O) с низкой соленостью.

Нагнетаемую воду (Н2О) с низкой соленостью получают посредством обессоливания морской воды в водоопреснительной установке 5 на платформе 1 для добычи нефти, после чего опресненная вода (Н2О) нагнетается в нагнетательную скважину с помощью насоса 6 и подводящего трубопровода 7 для нагнетания опресненной морской воды, который продолжается вдоль морского дна 8 от основания морской платформы 1 до устья нагнетательной скважины 4.

Система по изобретению также оборудована противоточным забойным клапаном 10 и поточным забойным клапаном 11, которые выполнены с возможностью закрывания перед выключением насоса 6 в конце цикла нагнетания опресненной воды.

Закрывание забойных клапанов 10 и 11 перед выключением насоса 6 обеспечивает система контроля давления, которая может поддерживать достаточно высокое давление в подводящем трубопроводе 7 таким образом, чтобы температура замерзания опресненной воды (Н2О) опускалась до/ниже обычной температуры морской воды. Для обычной температуры морской воды -2 градуса Цельсия у морского дна в подводящем трубопроводе 7 для нагнетания опресненной морской воды у морского дна требуется поддерживать минимальное давление -395,2*(((273,16-2)/273,16)9-1)=25,3 МПа=253 бар.

Во многих случаях это фактически означает, что во время периодов останова, когда прерывается нагнетание опресненной воды (Н2О), давление опресненной воды (Н2О) в трубопроводе 7 для нагнетания поддерживается равным или практически равным давлению, при котором опресненная вода (Н2О) нагнетается в подводное устье 9 скважины.

Забойные клапаны 10 и 11 могут состоять из комплекта блокировочных клапанов с каждого конца трубопровода 7, которые автоматически отсекают давление, как только прерывается течение опресненной воды по трубопроводу 7, например, из-за выключения нагнетательного насоса 6.

Во избежание замерзания подводного трубопровода 7 в случае прерывания течения на длительный период времени, например, более чем на день или на неделю, из трубопровода 7 может быть слита вода, и он может быть заполнен средой, которая не замерзает при обычной температуре у морского дна ниже нуля. Эта среда может содержать морскую воду или опресненную вод, к которой добавлена противоморозная добавка, например, метанол и/или моноэтиленгликоль (MEG).

1. Способ для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в морском подводящем трубопроводе, включающий в себя обеспечение подводящего трубопровода с системой контроля давления, которая поддерживает давление среды внутри подводящего трубопровода выше 200 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным, по существу, неподвижной водой с низкой соленостью, при этом система контроля давления содержит насос, противоточный забойный клапан, поточный забойный клапан и средства для закрывания поточного и противоточного клапанов.

2. Способ по п. 1, в котором система контроля давления поддерживает давление внутри подводящего трубопровода выше 250 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием и периодов останова.

3. Способ по любому из пп. 1, 2, в котором:

- насос нагнетает воду с низкой соленостью при давлении в подводящий трубопровод во время эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью;

- противоточный забойный клапан установлен рядом с передним концом морского подводящего трубопровода;

- поточный забойный клапан установлен рядом с задним концом морского подводящего трубопровода; и

- средства для закрывания поточного и противоточного клапанов первоначально закрывают поточный клапан и после закрывают противоточный клапан перед включением насоса в начале каждого периода останова.

4. Способ по п. 3, в котором противоточный и поточный забойные клапаны являются блокировочными клапанами.

5. Способ по п. 1, в котором система контроля давления также содержит датчик давления, выдающий аварийный сигнал, когда давление внутри подводящего трубопровода падает ниже заданного давления.

6. Способ по п. 5, в котором датчик давления соединен с насосом и противоточным клапаном и выполнен с возможностью повторного пуска насоса и открывания противоточного клапана, когда давление падает ниже заданного давления во время периода останова, и закрывания противоточного клапана и последующей остановки насоса, когда датчик давления показывает, что давление в подводящем трубопроводе снова достигло заданного давления.

7. Способ по п. 1, в котором подводящий трубопровод для нагнетания опресненной воды выполнен с возможностью нагнетания опресненной морской воды в нефтесодержащий подводный пласт для увеличения добычи нефти (EOR) из пласта.

8. Система для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в подводном трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью, содержащая систему контроля давления, выполненную с возможностью поддержания давления среды в подводящем трубопроводе выше 200 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным, по существу, неподвижной водой с низкой соленостью, при этом система контроля давления содержит насос, противоточный забойный клапан, поточный забойный клапан и средства для закрывания поточного и противоточного клапанов.

9. Система по п. 8, в которой система контроля давления выполнена с возможностью поддержания давления внутри подводящего трубопровода выше 250 бар как во время эксплуатации с нагнетанием, так и периодов останова.

10. Система по любому из пп. 8-10, в которой:

- насос нагнетает воду с низкой соленостью при давлении в подводящий трубопровод во время эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью;

- противоточный забойный клапан установлен рядом с передним концом морского подводящего трубопровода;

- поточный забойный клапан установлен рядом с задним концом морского подводящего трубопровода; и

- средства для закрывания поточного и противоточного клапанов первоначально закрывают поточный клапан и после закрывают противоточный клапан перед выключением насоса в начале каждого периода останова.

11. Система по п. 8, в которой противоточный и поточный забойные клапаны являются блокировочными клапанами.

12. Система по п. 8, в которой система контроля давления также содержит датчик давления, выдающий аварийный сигнал, когда давление внутри подводящего трубопровода падает ниже заданного давления.

13. Система по п. 12, в которой датчик давления соединен с насосом и противоточным клапаном и выполнен с возможностью повторного пуска насоса и открывания противоточного клапана, когда давление падает ниже заданного давления во время периода останова, и закрывания противоточного клапана и последующей остановки насоса, когда датчик давления показывает, что давление в подводящем трубопроводе снова достигло заданного давления.

14. Система по п. 8, в которой подводящий трубопровод для нагнетания опресненной воды выполнен с возможностью нагнетания опресненной морской воды в нефтесодержащий подводный пласт для увеличения добычи нефти (EOR) из пласта.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к морской добыче углеводородов из скважины на платформу. Технический результат – непрерывная добыча углеводородов, за счет непрерывной эксплуатации судна-трубоукладчика.

Группа изобретений относится к подводной обработке скважинных текучих сред при добыче нефти и газа из подводных скважин. Буксируемый блок для подводной обработки скважинных текучих сред содержит пучок трубопроводов, проходящий и выполненный с возможностью нахождения в натяжении между первым буксировочным оголовком на расположенном спереди по потоку конце пучка и вторым буксировочным оголовком на расположенном далее по потоку конце пучка.

Изобретение относится к размещению электрических компонентов, в частности к выполненному с компенсацией давления подводному устройству для размещения в нем электрических компонентов.

Изобретение относится к системе глубоководной добычи нефти в областях, в которых условия могут требовать прекращения работы поверхностных устройств и оборудования и их удаления.

Группа изобретений относится к устройству и способу для отвода материала, фонтанирующего из морского дна. Устройство (1) содержит внешний корпус (6) и трубчатое направляющее устройство (10), имеющее продольное направление, боковую поверхность и несколько сегментов (12), которые могут приводиться в открытое положение и в закрытое положение.

Группа изобретений относится к устройству и способу для отвода материала, фонтанирующего из морского дна. Устройство (1) содержит внешний корпус (6) и трубчатое направляющее устройство (10), имеющее продольное направление, боковую поверхность и несколько сегментов (12), которые могут приводиться в открытое положение и в закрытое положение.

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способу глубоководной морской добычи полезных ископаемых. Система глубоководной морской добычи полезных ископаемых содержит технологическую платформу для переработки вещества, линию райзера для создания в ней направленного вверх потока извлеченного вещества со дна водного объекта на технологическую платформу, обратную трубу для создания в ней обратного потока смеси морской воды и не представляющей ценности части вещества, проходящего с технологической платформы в направлении ко дну водного объекта, и систему регулирования расхода глубоководной морской добычи полезных ископаемых.

Изобретение относится к морским подводным энергетическим модулям на основе автономных источников энергии для энергообеспечения подводных добычных комплексов. Подводный энергетический модуль содержит прочный корпус в виде цилиндрической оболочки со сферическими окончаниями, подкрепленной кольцевыми ребрами жесткости, энергетическое оборудование, включающее оборудование энергогенерации и оборудование энергораспределения и закреплен на подводном фундаментном основании посредством соединительного устройства.

Подводная скважинная гидравлическая система для работы под водой в водном объекте включает в себя электрическую машину и гидравлическую часть. Электрическая машина содержит ротор и статор, расположенные в первом кожухе в заданных условиях эксплуатации.

Изобретение относится к охране окружающей среды и предназначено для сбора нефти и нефтепродуктов, вытекающих из подводных аварийных скважин, трещин в морском дне, трубопроводов, затонувших судов и локализации нефтепродуктов на поверхности воды.

Группа изобретений относится к нефтедобывающей отрасли, в частности к предотвращению замерзания воды в морских трубопроводах. Способ включает обеспечение подводящего трубопровода с системой контроля давления, которая поддерживает давление среды внутри подводящего трубопровода выше 200 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным неподвижной водой с низкой соленостью. Система контроля давления содержит насос, противоточный забойный клапан, поточный забойный клапан и средства для закрывания поточного и противоточного клапанов. Повышается эффективность и надежность предотвращения замерзания подводящих трубопроводов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх