用于多相井流出物的海底处理的方法和系统 |
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申请号 | CN200980129282.2 | 申请日 | 2009-07-30 | 公开(公告)号 | CN102105651A | 公开(公告)日 | 2011-06-22 |
申请人 | 国际壳牌研究有限公司; | 发明人 | S·A·哈海姆; | ||||
摘要 | 本 发明 公开了一种用于对来自海底含 烃 地层 的包含 天然气 和液体的多相井流出物进行海底处理的方法和系统,所述系统(1)包括: 流体 分离容器(6),其连接到多相井流出物输送管道(7)的下游端;液体液面高度变送器组件(21、22),其用于监控所述流体分离容器(6)中的气液界面(23);富含液体的流体输送 流管 (14),其连接在所述流体分离容器(6)的底部(13)处或附近;和富含气体的流体输送流管(12),其连接在所述流体分离容器(6)的顶部(11)处或附近; 泵 (17),其连接到 电机 (18);和快动作变速驱动系统,其联接到所述液体液面高度 控制器 ,所述液体液面高度控制器在2秒内调节泵和电机速度设定值,以将所述容器中的液体液面高度保持在预定设定值。 | ||||||
权利要求 | 1.一种对产自水下含烃地层的多相井流出物进行海底处理的方法,所述方法包括: |
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说明书全文 | 用于多相井流出物的海底处理的方法和系统技术领域[0001] 本发明涉及用于多相井流出物的海底处理的方法和系统。 背景技术[0002] 美国专利7,210,530公开了一种流体输送系统,其包括竖直液体/蒸气分离器和立管组件,所述组件包括多相分离器入口、蒸气出口和立管、以及连接到液压驱动的离心泵的液体出口端口。通过控制泵的运转速度,分离器中的所分离液体的液面高度可得到控制,而无需控制阀。竖直分离器能够实现低压操作,并且能够实现分离器中受控的液体液面高度的较大改变,以允许具有较慢反应时间的泵控制来自穿入低压储层中的低压井的液体液面高度。 [0003] 本领域存在对下述装置或系统中的一个或多个的需要: [0006] 海底处理系统,其无需低液面高度停机系统,所述低液面高度停机系统用于保护泵在分离器流干的情况下不受到机械损坏。 发明内容[0008] 将流体分离容器布置在海床处或附近; [0009] 引导多相井流出物从地层流经井和水下多相井流出物输送管道,到达流体分离容器; [0010] 将所述流体分离容器中的混合物分离为富含气体的流体部分和富含液体的流体部分; [0012] 通过泵增大用于输送富含液体的流体部分的流管中的压力,所述泵的速度响应于所述分离容器中的气液界面高度的变化进行调节; [0014] 图1是根据本发明的一种海底处理系统的示意图。 具体实施方式[0015] 液体液面高度变送器测量分离容器中的液体液面高度,并且将液面高度信号传送给控制器,控制器调节级联装置中的泵速设定值,以将液体液面高度保持在预定设置值。对该液面高度控制器进行调节以提供极快速的动作来处理由液体进料速率的变化造成的液面高度扰动,从而使泵速设定值几乎瞬间得到调节以对液体液面高度的变化做出响应。但是,该液面高度控制器还在液体进料速率稳定时提供稳定的泵速。 [0016] 快动作变速驱动装置从液面高度控制器接收其速度设定值,并且在2秒内提高或降低泵速,仅由具体变速驱动装置的物理性能限制。该快动作液面高度控制器使得能够使用紧凑的分离系统,因为液体界面高度现在可保持在小界限范围内。 [0017] 还优选的是,泵为耐气泵或多相泵,以确保在出现剧烈的液体进料扰动时能够耐受偶然发生的分离器流干或气涌情况,出现剧烈的液体进料扰动时可能需要比使用变速驱动装置实际上可能实现的响应更快的泵速响应。 [0018] 进一步优选的是: [0019] 用于输送富含气体的流体部分的流管连接在分离容器顶部处或附近,并且用于输送富含液体的流体部分的流管连接在重力分离容器的底部处或附近,其中所述用于输送富含气体的流体部分的流管配备有液体溢流阀,如果液体进入该液体溢流阀,则该液体溢流阀关闭, [0021] 泵和泵电机安装在泵模块中,该泵模块可收回地安装在泵站基座上。 [0022] 而且,流体再循环管道的入口可在泵下游的位置处连接到富含液体的流体输送管道,流体再循环管道的出口连接到多相井流出物输送管道,该流体再循环管道配备有阀,该阀在泵启动过程中打开,并且随后关闭。 [0024] 流体分离容器,其连接到多相井流出物输送管道的下游端; [0025] 液体液面高度变送器组件,其用于监控流体分离容器中的气液界面; [0026] 液体液面高度控制器,其接收来自液面高度变送器的信号,并且产生泵速设定值,以将液体液面高度控制到预定设定值; [0027] 富含液体的流体输送流管,其连接在流体分离容器底部处或附近;和富含气体的流体输送流管,其连接在流体分离容器的顶部处或附近; [0028] 泵,其连接到电机; [0029] 快动作变速驱动系统,其联接到液体液面高度控制器,该液体液面高度控制器在2秒内以实际可能实现的、尽可能快地控制泵和电机的速度,以达到来自液面控制器的泵速设定值。 [0030] 根据本发明的方法和系统的这些和其它特征、实施例和优点在所附的权利要求书、摘要和下面对附图中公开的一个优选实施例的详细说明中进行了描述,其中使用的附图标记指的是指附图中显示的相应附图标记。 [0031] 图1 [0032] 图1显示了根据本发明的海底处理系统1,包括分离模块2和泵模块3,它们相对安装在基座4上,基座4安装在海床5上。 [0033] 分离模块2包括气-液分离容器6,该气-液分离容器连接到多相井流出物流管7,多相井流出物流管7通过歧管8连接到一对海底气井9和10,海底气井9和10从水下气储层(未显示)生产天然气、水、冷凝物和可任选的原油的多相流体混合物。气-液分离容器6设置有上部出口11和下部出口13,上部出口11用于将富含气体的流体部分排出到气体输送管道12中,下部出口13用于将富含液体的流体部分排出到液体输送管道14中。气体和液体输送管道12和14包括竖直立管部分12A、14A,竖直立管部分12A、14A悬挂于漂浮在水面16处的浮式平台15下方。 [0034] 为了提高液体产量,并且降低分离容器6上液体填充的立管部分14A中静液液柱的背压,泵模块3包括耐气液体泵17,其由电机18驱动,电机18通过电缆19由平台15处的电源20供电。 [0035] 电机18配备有快动作变速驱动系统,如由虚线24标示的,其连接到由监控分离容器6中的液体液面高度23的两个液体液面高度变送器21和22以及液面高度控制器组成的组件。液面高度控制器向快动作变速驱动系统提供速度设定值。如果液面高度增加到高于其设定值21,则液面高度控制器将在1到2秒内增大电机和泵组件17、18的速度,如果液面高度23下降到低于预定的液面高度控制器设定值21,则液面高度控制器将在1到2秒内降低电机和泵组件17、18的速度。 [0036] 在液涌情况下,为了抑制液体流入气体输送管道12中,液体溢流阀25布置在气体输送管道12中,位于上部气体出口11附近,如果液涌进入该阀中,则该阀自身自动关闭。 [0037] 在泵17启动过程中,从下部液体出口13排出的液体的至少一部分通过液体再循环管道26循环回到多相井流出物流管7,液体再循环管道26配备有阀27,该阀27在泵启动阶段过程中打开,并且随后逐渐关闭。阀27可包括常规的海底止回阀和开-关阀,其不需要快动作,因为不能控制再循环流速将不对多相泵17产生不利影响。 [0038] 因而根据本发明的海底处理系统的一个优点是,阀25和27可以是简单的开关阀,其不需要对阀打开的复杂的动态控制,并且电机18为由快动作变速驱动系统动态控制的唯一海底部件,所述快动作变速驱动系统从液面高度控制器接收其速度设定值。 [0039] 系统1的模块化结构允许通过断开刺片内置的管接头30和海底电缆连接器31然后将泵和/或分离器模块3、2升起到水面16处的容器进行更换、检查和/或修理,来更换、检查和/或修理可收回泵和分离器模块3和2。 |