油气生产系统，清理和控制流量的方法 |
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| 申请号 | CN200980129659.4 | 申请日 | 2009-08-07 | 公开(公告)号 | CN102124183A | 公开(公告)日 | 2011-07-13 |
| 申请人 | 阿克海底公司; | 发明人 | 斯坦·塞尔斯泰; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于将由海底石油生产模 块 (8)生产出来的 流体 传输到海底石油接受模块(9)的设备，该设备包括在流体的主 流管 道(7)里的节流 阀 (3)。一个旁路管道(2)与该 节流阀 (3)平行排列设置且该旁路管道(2)通过一个旁路连接件(1)连接到该主流管道(7)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种油气生产系统，包括： |
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| 说明书全文 | 油气生产系统，清理和控制流量的方法技术领域背景技术[0002] 在海底装置上，多口油井或采气树连接到一个共同的歧管上。这些油井的压力是不同的，并能够传输石油或天然气到一个共同的歧管上，需要的压力大致相等。因此，在每个采气树和歧管之间安装节流阀以调整和控制压力。 [0003] 作为调试的基础，这是一个标准程序来执行一个采气树清理过程。传统地，清理工作是通过节流阀执行的。清除物可以是不同黏度的液体，它也可以包括不同类型和尺寸的碎石，如沙，泥等，这种复杂的清除物包括泥石，该泥石在通过该节流阀传输时给节流阀带来故障和堵塞节流阀的重大风险。有一种采油工人的偏好，或者在某些情况下甚至是要求，节流阀的设计应该能处理这种清理过程。另一方面，没有现成的节流阀供应商可以或将要给予保证，可以容忍这样的清除物，因为几乎不可能知道什么类型和多大尺寸的泥石会流过节流阀。有些节流阀可能有一种设计，相对于其他节流阀而言，这种设计可以防止泥石破坏节流阀的内部零件。但它仍然会有堵塞节流阀内的整齐的进出口的风险。 [0004] 在石油/天然气生产的第一阶段对节流阀的特征要求与在采气树里的后期生产阶段对节流阀的特征要求是不同的。由于在生产的第一阶段高压，在这一阶段节流阀通常需要良好的可控性。在生产的后期阶段，压力会降低，节流阀则需要具备的功能是提供最大流量。既有良好的可控性和最大流量是采油工人所需的特征，但是在当今市场上几乎买不到这样的节流阀。因此，有一种解决方案是用在后期阶段提供最大流量的不同节流阀代替具有良好可控性的节流阀。这种替换过程是一个复杂的过程，涉及到如一种遥控操作车辆(ROV)的使用，在更换过程中它也需要关闭机器进行安装。 [0005] 据了解，专利号为WO2006/041820描述了操作压力和钻井作业过程中使用的废物管理装置。在这种装置中，两个节流阀其中之一是用于维持系统中的压力。由于从钻井里面流出来的是泥浆，泥浆里包含了大量钻屑。这些钻屑将要穿过节流阀。如上所述，在今天市场上没有一个节流阀能够处理如此多数量的泥石而没有被损坏，除非流体压力和流量非常低。与油气流体相比，钻出来的泥浆一般具有非常低的压力和流量。 [0006] 专利号为WO2006/041820描述了分流管道，在万一泥浆不能通过两个节流阀的情况下，该分流管道可以从两个节流阀分流钻出来的泥浆。然而，在海底油气生产系统中不考虑使用专利号2006/041820所描述的技术，因为流量和压力通常在这种油气生产系统中是非常高的。 发明内容[0007] 因此，有必要提供一种解决方案以提供一种关于上述含有泥石的流体流过该节流阀导致堵塞节流阀的问题的补救措施，以及在海底装置中不同产品阶段需要不同的功能。 [0010] 本发明的目的是通过以下提供的技术方案得以实现的：一种油气生产系统，其包括海底石油生产模块，海底石油接收模块和主流管道，该海底石油生产模块可操作地连接到海底油井，该主流管道包括流畅地连通到海底石油生产模块和海底石油接收模块的海底石油生产节流阀，其中旁路管道被设置为与节流阀平行排列设置且通过一个旁路连接件连接到该主流管道，以使生产出的流体围绕节流阀流动。 [0011] 这可以防止节流阀的阻塞和产生故障，且因此，如果流体是通过节流阀传输而不是通过旁路管道传输，该节流阀容易发生故障更换而更换该节流阀。它也消除了根据流体流量与生产阶段更换节流阀的问题。 [0012] 在一个实施例中，该旁路连接件包括至少一个能够开启和关闭主流管道通向该旁路管道的阀门。这是一个简单的实施例，在该实施例中，该主流管道始终是敞开的，而该旁路管道可以关闭或打开。该流体以最简单的方式流动，当该旁路管道是导通的时候，该流体通过该旁路管道。 [0013] 在另一个实施例中，该阀门是二通阀门，该二通阀门具有打开后通向该节流阀和关闭后通向该旁路管道的第一位置，及打开后通向该旁路管道和关闭通向该节流阀的第二位置。当该旁路管道开启的时候，这将会关闭了通向该节流阀的管道，从而消除任何泥石流过该节流阀的风险。 [0014] 在又一个实施例中，该阀门是三通阀门，该三通阀门具有打开后通向该节流阀和关闭后通向该旁路管道的第一位置，打开后通向该旁路管道和关闭通向该节流阀的第二位置以及关闭后既通向该节流阀又通向该旁路管道的第三位置。本实施例能够同时开通该节流阀和旁路管道。本实施中，当要对该阀门下游的设备进行维修时可以使用该阀门关闭油井。 [0015] 在又一个实施例中，该阀门是四通阀门，该四通阀门具有打开后通向该节流阀和关闭后通向该旁路管道的第一位置，打开后通向该旁路管道和关闭通向该节流阀的第二位置，关闭后既通向该节流阀又通向该旁路管道的第三位置，以及打开后同时通向节流阀和旁路管道的第四位置。因为节流阀可以设置到一个完全开放的位置从而增加了比单独通过旁路管道的流量，这可能是一种优点。 [0016] 在一个较佳实施例中，该旁路管道通过两个连接件连接到主流管道上，其中一个连接件位于该节流阀的任意一侧。当油气产品通过该旁路管道，可以拿掉节流阀。 [0017] 根据本发明的第一方面，在该装置的一个较佳实施例中，该接收模块是歧管。多个油井可以加到同一个歧管。 [0018] 根据本发明的第一方面，在该装置的又一个较佳实施例中，该海底石油生产模块是采气树。 [0019] 根据本发明的第一方面，在该装置的再一个较佳实施例中，该旁路连接件被设置用于在该旁路管道的两个方向传输流体，从而既提供了生产流体又提供了注入流体。关于流体反向流动从而限制节流阀已经不再是一个问题了。 [0020] 根据本发明的第一方面，在该设备的另一个实施例中，该流体中含有泥石。 [0021] 在根据本发明的第二方面，一种在油气生产系统里用于执行清理海底油井和海底石油生产模块的方法，该海底石油生产模块用于生产通过主要管道的流体，该主要管道包括节流阀，其中，在清理期间，旁路连接件在被打开后直接将生产出的流体和/或处理的流体从油井导向该节流阀周围的旁路管道，以防止流体内的泥石损坏或阻塞该节流阀。 [0022] 在该生产模块在清理期间生产要清理的流体，该流体含有泥石，且该流体通过主流管道传输。该旁路连接件引导该要清理的流体通过指示通过一个与节流阀平行排列设置的旁路管道，以避免节流阀发生故障和由于流体含有的泥石而堵塞。 [0023] 在根据本发明的第三方面，它涉及到一种在油气生产系统里控制流量的方法，其包括可操作地连接到海底油井的海底石油生产模块，海底石油接收模块和包括海底石油生产节流阀的主流管道，该海底石油生产节流阀畅通地连接该生产模块和该接收模块，其中，在油井压力高于生产所需的流速的必要压力的情况下，操作该节流阀以将流速限制到所需的流速，并且当流速是所需要的流速的情况下，这种流速基本上对应于油井的最大的流速，打开旁路管道将流体导向该节流阀的外面。随着时间的推移，当油井中的压力下降到一定水平，人们有可能仅仅打开旁路管道。这也就没有必要用另一个不同性能的节流阀去更换一个节流阀，即限制减少了。在没有必要限制油井的流量的情况下，这也使得人们有可能为了油井里的全压力而打开节流阀，例如，如果关闭了连接到同一歧管上的另一口具有低压力的油井，则可以允许当前的油井以最大限度地生产而没有干扰其他油井。附图说明 [0024] 以下参考附图和实施例对本发明进行了更详细地说明。 [0025] 图1是本发明的示意图。 具体实施方式[0026] 请参见图1，管道7一端连接到采气树和海底油井(通常用数字符号8表示)，且管道7的另一端连接到一个歧管上9。一个控制通过管道7里的流体的节流阀3连接在该管道7的两端点8、9之间。仅供说明，图1中也显示了典型的结构方块。这种方块可以是一个流量计4，砂粒传感器5和高压管道6。压力和温度传感器PP，PT也设置在管道7内。在图1中显示的系统在正常运行之中。从海底油井流出来的流体从采气树8通过节流阀3流动到歧管9内。在海底油井或采气树8的清理过程中，该节流阀3不能安全处理流体中的泥石。因此，一个旁路管道2是作为一个额外的管道2与节流阀3平行以防止节流阀3免受泥石的破坏。旁路管道2通过旁路连接件1连接到一个管道7上。该旁路连接件1具有一种控制功能，根据所执行的操作流程，这种控制功能是导引流体进入旁路管道2或者通过节流阀3。在清理过程中，往往含有泥石的加工的油气产品流经旁路管道2而不是节流阀3(如同现有技术)，即在清理过程中泥石不会接触节流阀3，且该系统采用比已知的现有技术更安全的方式通过采气树能够实现油井的清理。于此，节流阀3不会遭到破坏，因此，这就避免了更换和修复损坏的节流阀3这样复杂而昂贵的过程。该旁路管道2和管道7的材料通常是相同的，或者该旁路管道2与将采气树8桥接到歧管9的连接块一体成型。该旁路管道2最好是安装在海底装置上同时作为该装置其他元件。 [0027] 除了使用旁路管道2传输清洁产品之外，该旁路管道2具有一种具有高速率的生产期的特别功能。在海底油井里，生产期可高可低。在高速率的生产期是最好的，在这个生产期里，提供的流量尽可能与在管道7里的流体一样多。没有旁路管道2，流体将流经节流阀3，这将使节流阀3经受大的压降且不会提供最大流量。即使该节流阀全开这种情况也会发生。通过在高速的生产期让流体流过该旁路管道2，该旁路管道2的压降相比于节流阀3来说是很小的，从而可提供最大流量。因此，在高速率的生产期可提高采油率。 [0028] 同时，该旁路管道2在第一阶段也提供了节流阀3的良好可控性，因为在后期油井的生产阶段它提供了最大流量，不需用另一种具有不同功能的节流阀3替换现有的节流阀3。该旁路管道2为节流阀3提供了一个不容忽视的压降，因此，采气树可以具有比所设计的节流阀3更高的生产速度下运作。 [0029] 该旁路管道2的另一种功能是它可以被设置成在两个方向上传输流体，从采气树传出来或者传入采气树。通过这种方式，同样的采气树可用于生产和注入。流体通过节流阀3逆向流动(注入)有许多限制，而且需要较高的注射压力以克服在节流阀处压降，但是，通过使用旁路管道3，这些限制将不再是一个问题。 [0030] 总之，通过提供与节流阀3并行的旁路管道2，本发明可以节省了增加采油率的成本，安装成本和任何重新安装/油井维修的操作可能会减少。在清理期间节流阀3的脆弱性和故障危险大大减少了。 |
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