用于海上石油产品具有初级气体分离的方法和设备

发明的领域

本发明涉及一种帮助含高浓度气体的各种油气混合物流到地面的方 法和设备。它可以应用于一个海上油井或一个海上集流管，后者接收来 自各种油井的输出，用于以后的集输。

先有技术

对越来越深的水中石油的不断增长的勘探使该技术的那些专业人员 必须研制新的技术，以增加海上油井中油气类产品。众所周知，从各油 井中产出的油气混合物在其各相(通常是水、石油和气体)的量方面可 能有显著变化。

一旦完成了从一个油井中得到最大可能量的油气混合物的步骤，则 必须将该混合物排放到一个具有初级加工装置的集输中心。这可以是一 个海上平台、一个容器、或甚至是一个陆上集输站。通过各管线将该混 合物排放到该集输中心，这些管线可以是刚性的或挠性的，或甚至是二 者的一种组合。

通常储层压力本身是使油气混合物沿这些管道流到集输中心所用的 唯一的能量。然而，这有许多缺点，因为在主管管道中各流体的聚集， 由于形成一个含有大量流体的液柱使得在井口或集流管处的流体静压力 增加。此压力的增加是不合要求的，因为它妨碍油气混合物的较大流动 到达集输中心，在极端情况下，该储层的压力简直可以不能提供一种向 集输中心的流动。

当油气混合物中含有大量气体时，总有可能许多因素能会合在一起 而导致严重间歇性现象，这种间歇造成液流的压力水平很大的波动。出 现严重间歇性的一个基本条件是在各流送管线中形成一种液体密封，该 液体密封促使气体分离进入各管道的上部。当最终分离的气体量以某种 方式设法沿着从海底延伸到集输中心的管道上升部分(被该技术的那些 专业人员通称为“主管”)通过时，于是在这个上升管线中产生一个很 大的压力增加。这种压力的突然增加是不希望有的，并且对生产设备是 有害的。

英国专利GB-A-2282399提出使用一个辅助立管管线，该辅助 立管管线在位于距下面流送管和主立管之间的接合部一个特定距离处的 一点连接到流送管上。这个辅助立管在位于主立管和下面流送管之间的 接合部上方的一点处连接到该主立管上。

该辅助立管的功能是释放油气混合物液流中的气体压力，该气体压 力是从下面流送管接合主立管处的那一点的上游产生，并从那个接合点 的下游注入这种气体。在该辅助立管中可以装配一个控制阀，该控制阀 由一个传感器控制，以控制注入立管中气体的流量，将该传感器安装在 流送管和辅助立管之间连接部的附近。这样，就减少了由严重的间歇性 所造成的后果，或者甚至可以避免这种现象本身，因为当以一种受控方 式将气体注入主立管时，在到集输中心的上升液流中没有压力的突然变 化。

这种技术对控制多相液流中严重的间歇性是一种显著的贡献。然 而，在立管管道中，形成具有大量流体的液柱继续引起在海上井口或集 流管处不希望有的压力增加，它甚至能导致输出减少。

发明的目的

本发明的一个目的是提供克服上述问题的设备和一种方法，因而保 证所生产的油气混合物完美或近乎完美地流到集输中心。 发明的提要

本发明涉及一种用于以受控方式生产石油的方法和设备，以便避免 大量气体以及液相在生产管线中的聚集。

因此，本发明的一个方面提供具有初级气体分离、用于沿着至少一 个流送管从一个井口或井口集流管到一个集输中心集输海上石油产品的 设备，其特征在于：它包括使用一个初级分离容器，用来接收起源于井 口/集流管的油气混合物的输出；在该初级分离容器内有一段U形管道， 其弯曲部分连接到一段短管道上，该短管道在其下端具有一个止回阀； 该段U形管道的两个臂从初级分离容器中露出，并连接到两个流送管 上，这两个流送管延伸到集输中心；该初级分离容器以这种方式设计， 以便在该容器中进行油气混合物中所含气体的初级分离，并使气体分离 出来进入容器的上部；将一个气体排放管线连接到该初级分离容器的上 部，以便能将分离开的气体排放到集输中心；并且该设备能使一个机械 接口定期地转到由这些流送管和初级分离容器内的U形管段所形成的组 件上，以便促进流到油气混合物的集输中心，该油气混合物已经聚集在 各管道中。

本发明的第二方面提供一种具有初级气体分离用于集输海上石油产 品的方法，其特征在于它包括以下步骤：

当在从一个井口或井口集流管开始的各流送管中已经聚集的油气混 合物的量达到一个所希望的水平时，将一个机械接口插入一个发送装 置；

然后打开一个进气阀以将来自一个罐的增压气体解压进入该发送装 置中；

利用该气体压力驱动一个机械接口，沿着一个所述流送管行进，穿 过在所述一个流送管中及靠近一个初级分离容器的一个第一阀，并沿着 该初级分离容器内的一个U形管段通过，然后开始沿着另一个所述流送 管返回输集中心，因此将已聚集在所述各流送管中和U形管段中的油气 混合物的量移到一个罐中，而在该初级分离容器内某处连接在各流送管 中的一段短管中的一个止回阀防止增压气体通入该初级分离容器中；

当该机械接口到达一个接收装置时，则将几乎全部已聚集在各流送 管中的油气混合物的量移走到一个缓冲罐中。

然后关闭进气阀并打开位于集输中心处的一个第二阀，以便给各流 送管和U形管段减压，并让这些管线充满油气混合物，以便当已聚集在 这些管线内的混合物的量达到一个所希望的水平时，该机械接口可以沿 着它们行进。

在井口处或集流管中的平均压力保持低压，并避免出现严重间歇性 现象，以及流送管中高压对油气混合物流到井口或集流管的反作用。

将产品输送到位于接近井口或流集管的某点处的一个初级分离容器 中。该容器能对存在于所生产的油气混合物中的气体进行初步分离。该 容器的上部连接到一个气体排放管上，该气体排放管延伸到集输中心。 经过这个管线最好应当有一个气体流。

在初级分离容器内，有一个U形管道，该U形管道的弯曲部分被连 接到一个具有底阀的短管段上，该底阀是用来收集来自所生产的油气混 合物中的液相，它在该容器的底部处收集。

该U形管段的两个支管从初级分离容器中露出，并连接到两个延伸 到集输中心的流送管上。定期地将一个机械接口穿过由各流送管和U形 管段所形成的回路，并用高压气体驱动。一个机械接口几乎移走全部量 的聚集在各管线中的流体。

如果在各气体排放管中发生一种液相流动，则用各管线中存在的截 止阀可以完成一个操作，以使它能将一个机械接口也穿过气体排放管， 同时将已聚集在那个管线内的液相移走到集输中心。

附图的简要说明

从下面仅是通过与下述附图有关的实例所作的详细说明将更好地理 解本发明的各种特点，它形成本说明的一个整体部分。

图1是应用已有技术方法的图解说明；和

图2是应用按照本发明的方法和设备的图解说明，其中使用了一个 初级气体分离容器。

发明的详细说明

图1示出如上述GB-A-2282399中公开的已有技术设备的一个 实施例的图解说明。

应当看到，有一个下面的流送管1，它在一个特定的点C处连接到 一个主立管2上。辅助立管3在点B处连接到下面的流送管1上，并在 点A处连接到主立管2上。一个压力传感器14安装在下面的流送管1中 该管与立管1的交点B附近，该压力传感器14控制一个装配在辅助立管 3中的控制阀4。

当在交点B处的压力达到高于压力传感器14设定的压力水平时， 引起控制阀4以这种方式工作，以便它在点A和B之间保持一个受控制 的气流。当压力传感器感受到在点B附近的压力增加或降低时，引起控 制阀4成比例地打开或关闭，同时在A和B两点之间保持一个受控制的 气流，减小或甚至消除严重的间歇性效应。

如上面已经说明的，这种技术在控制严重的间歇性现象的技术中有 很大的进展，但因流体的聚集而对井口或集流管上方的流送管施加的背 压的问题继续存在。

图2示出本发明的一个实施例，它对上述两个问题提出一种解决办 法。可以看到，有一个部件50，它可以是一个井口或一个集流管，而为 简化起见，这里将其称之为一个井口/集流管。一条管线51将所生产的油 气混合物从该井口/集流管50导向一个初级分离容器52中，在该容器52 内有一个U形管段53。

这个U形管段53的下部被连接到一个短的管段54上，该短管段54 在其端部处具有一个止回阀55。此短管段54负责收集在初级分离容器 底部中收集的流体(通常是液体)，并负责将它们送到U形管段53里。

U形管的两个支管从初级分离容器52中露出，并与流送管57和58 连接，流送管57和58一直延伸到一个集输中心为止，在本例中该集输 中心设置在一个平台63上。

初级分离容器52以这样一种方式设计，以便在该容器内进行对油气 混合物中所含的气体的初步分离，同时使分开的气体进入初级分离容器 52的上部。此容器的上部连接到一个气体排放管56上，最好有经过该气 体排放管56使分离的气体流到一个容器90中，该容器90可以有利地设 置在集输中心处，如图2中所示。可以在接近该气体排放管56连接到容 器90的那一点看到一个截止阀61。

在这个实施例中，仅仅通过图例提出，所生产的油气混合物应当流 到设置在平台63上的一个缓冲罐68中。然而，该集输中心可以代之以 是一个容器或甚至是一个陆上集输站。

一个外部的增压气源在图2中用一个设置在平台63上的一个罐66 示出，该增压气源负责供给用来沿着管线58/57或56/57驱动一个机械接 口70的气体。

一个发送装置64也设置在平台63上，它用于将一个机械接口70 发送到管线58和56中的操作。一个进气阀65控制从罐66到发送装置 64的气体供给。一个接收装置67也设置在平台63上，它用于在该机械 接口70已沿着管线58/57或56/57通过后接收机械接口70的操作。一个 气体排放阀或减压截止阀69负责给管线组58/57或56/57减压。

在流送管58中安装了一个通流截止阀62，它靠近该流送管和U形 管段53的其中一个臂之间的接合处，该臂从初级分离容器52中露出。 此阀通常保持常开状态，让油气混合物进入流送管58中。

一个短的U形管段20设置在初级分离容器52附近，该U形管段20 用作连接管，该连接管将气体排放管56连接到流送管57上，并包括一 个通流截止阀60。还应注意，在靠近气体排放管56和U形连接管段20 之间的接合点25的气体排放管56中，有一个止回阀59。一个通流阀是 允许一个机械接口沿着流体路线穿过它的阀。

当已聚集在管线57和58中的油气混合物的量达到所希望的水平 时，然后开始按照本发明的方法的操作：

将一个机械接口70插入发送装置64中。然后打开进气截止阀65， 以便断开增压气体从罐66到发送装置64的通路。

通过气体驱动，机械接口70沿着流送管58行进，穿过截止阀62 和初级分离容器52内的U形管段53。然后开始其沿着流送管57返回到 平台63，因此移走了已聚集在流送管58和57中及U形管段53中的油 气混合物的量。短管段54上的止回阀55防止增压气体转入初级分离容 器52的内部。

当机械接口70到达接收装置67时，几乎全部已聚集在各流送管中 的油气混合物的量都被移到了缓冲罐68中。

然后关闭进气阀65，再打开减压阀69，目的在于给流送管57和 58及U形管段53减压，以便让这些管线充满油气混合物，因此当聚集 的混合物的量足够时，机械接口70可以再次沿着这些管线行进。

由于初级分离容器52内分离效率下降而引起液体聚集的结果，或由 于任何其它原因，其中液相可以进入气体排放管56中的情况会发生。这 种液体的聚集是不希望有的，因为它妨碍在初级分离容器中分离出来的 气体正常地流到设置在平台63上的罐90中。因此必须促使从管线56中 除去这种液体。这是利用通过一个由增压气体驱动的机械接口来完成 的。

将机械接口70发送到气体排放管56是通过打开单向阀60并关闭截 止阀62和61开始的。然后将该机械接口70安放在发送装置64中，再 打开进气阀65，以便让气体从罐66转到发送装置64，因此沿着气体排 放管线56驱动该机械接口70。当开闭单向阀61时，将没有高压气体流 入罐90。

由气体驱动，机械接口70沿着气体排放管行进，并在交点25处进 入U形管段20。止回阀59防止气体进入初级分离容器52。

当打开截止阀60时，机械接口70在U形管段20这一段内部继续 行进，经过交点26，并开始沿着流送管57返回到平台63上。

当机械接口70到达接收装置67时，已聚集在气体排放管56中的几 乎全部液相油气混合物将和可能已聚集在流送管57中的任何油气混合物 一起被移入缓冲罐68中。然后关闭进气阀65，再打开减压阀69，以给 管线56和57减压。

最后，打开截止阀62和61并关闭截止阀60，同时重新建立正常的 工作条件。

重要的是，上述各阀的打开和关闭的整个过程是从一个地点遥控 的，该地点最好设置在集输中心63处。仅是为了简化附图，才没有示出 各个阀的控制管线。还应指出，接收装置67具有一些内部机构，利用这 些机构可以将一个机械接口70从接收装置67内部取出而不中断流体流 入缓冲罐68。发送装置64也具有一些内部工作机构，这些工作机构使 该发送装置64能选择将机械接口70发送到管线56或58的机构中。接 收装置67中各机构和发送装置64中各机构在本说明中未作详细描述， 因为它们不构成本发明的一个整体部分，并且对该技术的那些专业人员 来说是众所周知的。

为了操作方便起见，发送装置64和接收装置67可以组合成一个部 件，该部件具有一些内部构机，它们能完成发送和接收各机械接口的一 些必要操作。这种可能性在图2中未示出，因为它也为该技术的那些专 业人员众所周知，并且不构成本发明的部分。