專利名稱：用于海上石油產(chǎn)品具有初級氣體分離的方法和設(shè)備的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種幫助含高濃度氣體的各種油氣混合物流到地面的方法和設(shè)備。它可以應(yīng)用于一個海上油井或一個海上集流管，后者接收來自各種油井的輸出，用于以后的集輸。
先有技術(shù)對越來越深的水中石油的不斷增長的勘探使該技術(shù)的那些專業(yè)人員必須研制新的技術(shù)，以增加海上油井中油氣類產(chǎn)品。眾所周知，從各油井中產(chǎn)出的油氣混合物在其各相(通常是水、石油和氣體)的量方面可能有顯著變化。
一旦完成了從一個油井中得到最大可能量的油氣混合物的步驟，則必須將該混合物排放到一個具有初級加工裝置的集輸中心。這可以是一個海上平臺、一個容器、或甚至是一個陸上集輸站。通過各管線將該混合物排放到該集輸中心，這些管線可以是剛性的或撓性的，或甚至是二者的一種組合。
通常儲層壓力本身是使油氣混合物沿這些管道流到集輸中心所用的唯一的能量。然而，這有許多缺點，因為在主管管道中各流體的聚集，由于形成一個含有大量流體的液柱使得在井口或集流管處的流體靜壓力增加。此壓力的增加是不合要求的，因為它妨礙油氣混合物的較大流動到達集輸中心，在極端情況下，該儲層的壓力簡直可以不能提供一種向集輸中心的流動。
當油氣混合物中含有大量氣體時，總有可能許多因素能會合在一起而導致嚴重間歇性現(xiàn)象，這種間歇造成液流的壓力水平很大的波動。出現(xiàn)嚴重間歇性的一個基本條件是在各流送管線中形成一種液體密封，該液體密封促使氣體分離進入各管道的上部。當最終分離的氣體量以某種方式設(shè)法沿著從海底延伸到集輸中心的管道上升部分(被該技術(shù)的那些專業(yè)人員通稱為“主管”)通過時，于是在這個上升管線中產(chǎn)生一個很大的壓力增加。這種壓力的突然增加是不希望有的，并且對生產(chǎn)設(shè)備是有害的。
英國專利GB-A-2282399提出使用一個輔助立管管線，該輔助立管管線在位于距下面流送管和主立管之間的接合部一個特定距離處的一點連接到流送管上。這個輔助立管在位于主立管和下面流送管之間的接合部上方的一點處連接到該主立管上。
該輔助立管的功能是釋放油氣混合物液流中的氣體壓力，該氣體壓力是從下面流送管接合主立管處的那一點的上游產(chǎn)生，并從那個接合點的下游注入這種氣體。在該輔助立管中可以裝配一個控制閥，該控制閥由一個傳感器控制，以控制注入立管中氣體的流量，將該傳感器安裝在流送管和輔助立管之間連接部的附近。這樣，就減少了由嚴重的間歇性所造成的后果，或者甚至可以避免這種現(xiàn)象本身，因為當以一種受控方式將氣體注入主立管時，在到集輸中心的上升液流中沒有壓力的突然變化。
這種技術(shù)對控制多相液流中嚴重的間歇性是一種顯著的貢獻。然而，在立管管道中，形成具有大量流體的液柱繼續(xù)引起在海上井口或集流管處不希望有的壓力增加，它甚至能導致輸出減少。
發(fā)明的目的本發(fā)明的一個目的是提供克服上述問題的設(shè)備和一種方法，因而保證所生產(chǎn)的油氣混合物完美或近乎完美地流到集輸中心。發(fā)明的提要本發(fā)明涉及一種用于以受控方式生產(chǎn)石油的方法和設(shè)備，以便避免大量氣體以及液相在生產(chǎn)管線中的聚集。
因此，本發(fā)明的一個方面提供具有初級氣體分離、用于沿著至少一個流送管從一個井口或井口集流管到一個集輸中心集輸海上石油產(chǎn)品的設(shè)備，其特征在于它包括使用一個初級分離容器，用來接收起源于井口/集流管的油氣混合物的輸出；在該初級分離容器內(nèi)有一段U形管道，其彎曲部分連接到一段短管道上，該短管道在其下端具有一個止回閥；該段U形管道的兩個臂從初級分離容器中露出，并連接到兩個流送管上，這兩個流送管延伸到集輸中心；該初級分離容器以這種方式設(shè)計，以便在該容器中進行油氣混合物中所含氣體的初級分離，并使氣體分離出來進入容器的上部；將一個氣體排放管線連接到該初級分離容器的上部，以便能將分離開的氣體排放到集輸中心；并且該設(shè)備能使一個機械接口定期地轉(zhuǎn)到由這些流送管和初級分離容器內(nèi)的U形管段所形成的組件上，以便促進流到油氣混合物的集輸中心，該油氣混合物已經(jīng)聚集在各管道中。
本發(fā)明的第二方面提供一種具有初級氣體分離用于集輸海上石油產(chǎn)品的方法，其特征在于它包括以下步驟當在從一個井口或井口集流管開始的各流送管中已經(jīng)聚集的油氣混合物的量達到一個所希望的水平時，將一個機械接口插入一個發(fā)送裝置；然后打開一個進氣閥以將來自一個罐的增壓氣體解壓進入該發(fā)送裝置中；利用該氣體壓力驅(qū)動一個機械接口，沿著一個所述流送管行進，穿過在所述一個流送管中及靠近一個初級分離容器的一個第一閥，并沿著該初級分離容器內(nèi)的一個U形管段通過，然后開始沿著另一個所述流送管返回輸集中心，因此將已聚集在所述各流送管中和U形管段中的油氣混合物的量移到一個罐中，而在該初級分離容器內(nèi)某處連接在各流送管中的一段短管中的一個止回閥防止增壓氣體通入該初級分離容器中；當該機械接口到達一個接收裝置時，則將幾乎全部已聚集在各流送管中的油氣混合物的量移走到一個緩沖罐中。
然后關(guān)閉進氣閥并打開位于集輸中心處的一個第二閥，以便給各流送管和U形管段減壓，并讓這些管線充滿油氣混合物，以便當已聚集在這些管線內(nèi)的混合物的量達到一個所希望的水平時，該機械接口可以沿著它們行進。
在井口處或集流管中的平均壓力保持低壓，并避免出現(xiàn)嚴重間歇性現(xiàn)象，以及流送管中高壓對油氣混合物流到井口或集流管的反作用。
將產(chǎn)品輸送到位于接近井口或流集管的某點處的一個初級分離容器中。該容器能對存在于所生產(chǎn)的油氣混合物中的氣體進行初步分離。該容器的上部連接到一個氣體排放管上，該氣體排放管延伸到集輸中心。經(jīng)過這個管線最好應(yīng)當有一個氣體流。
在初級分離容器內(nèi)，有一個U形管道，該U形管道的彎曲部分被連接到一個具有底閥的短管段上，該底閥是用來收集來自所生產(chǎn)的油氣混合物中的液相，它在該容器的底部處收集。
該U形管段的兩個支管從初級分離容器中露出，并連接到兩個延伸到集輸中心的流送管上。定期地將一個機械接口穿過由各流送管和U形管段所形成的回路，并用高壓氣體驅(qū)動。一個機械接口幾乎移走全部量的聚集在各管線中的流體。
如果在各氣體排放管中發(fā)生一種液相流動，則用各管線中存在的截止閥可以完成一個操作，以使它能將一個機械接口也穿過氣體排放管，同時將已聚集在那個管線內(nèi)的液相移走到集輸中心。
附圖的簡要說明從下面僅是通過與下述附圖有關(guān)的實例所作的詳細說明將更好地理解本發(fā)明的各種特點，它形成本說明的一個整體部分。


圖1是應(yīng)用已有技術(shù)方法的圖解說明；和圖2是應(yīng)用按照本發(fā)明的方法和設(shè)備的圖解說明，其中使用了一個初級氣體分離容器。
發(fā)明的詳細說明圖1示出如上述GB-A-2282399中公開的已有技術(shù)設(shè)備的一個實施例的圖解說明。
應(yīng)當看到，有一個下面的流送管1，它在一個特定的點C處連接到一個主立管2上。輔助立管3在點B處連接到下面的流送管1上，并在點A處連接到主立管2上。一個壓力傳感器14安裝在下面的流送管1中該管與立管1的交點B附近，該壓力傳感器14控制一個裝配在輔助立管3中的控制閥4。
當在交點B處的壓力達到高于壓力傳感器14設(shè)定的壓力水平時，引起控制閥4以這種方式工作，以便它在點A和B之間保持一個受控制的氣流。當壓力傳感器感受到在點B附近的壓力增加或降低時，引起控制閥4成比例地打開或關(guān)閉，同時在A和B兩點之間保持一個受控制的氣流，減小或甚至消除嚴重的間歇性效應(yīng)。
如上面已經(jīng)說明的，這種技術(shù)在控制嚴重的間歇性現(xiàn)象的技術(shù)中有很大的進展，但因流體的聚集而對井口或集流管上方的流送管施加的背壓的問題繼續(xù)存在。
圖2示出本發(fā)明的一個實施例，它對上述兩個問題提出一種解決辦法?？梢钥吹?，有一個部件50，它可以是一個井口或一個集流管，而為簡化起見，這里將其稱之為一個井口/集流管。一條管線51將所生產(chǎn)的油氣混合物從該井口/集流管50導向一個初級分離容器52中，在該容器52內(nèi)有一個U形管段53。
這個U形管段53的下部被連接到一個短的管段54上，該短管段54在其端部處具有一個止回閥55。此短管段54負責收集在初級分離容器底部中收集的流體(通常是液體)，并負責將它們送到U形管段53里。
U形管的兩個支管從初級分離容器52中露出，并與流送管57和58連接，流送管57和58一直延伸到一個集輸中心為止，在本例中該集輸中心設(shè)置在一個平臺63上。
初級分離容器52以這樣一種方式設(shè)計，以便在該容器內(nèi)進行對油氣混合物中所含的氣體的初步分離，同時使分開的氣體進入初級分離容器52的上部。此容器的上部連接到一個氣體排放管56上，最好有經(jīng)過該氣體排放管56使分離的氣體流到一個容器90中，該容器90可以有利地設(shè)置在集輸中心處，如圖2中所示?？梢栽诮咏摎怏w排放管56連接到容器90的那一點看到一個截止閥61。
在這個實施例中，僅僅通過圖例提出，所生產(chǎn)的油氣混合物應(yīng)當流到設(shè)置在平臺63上的一個緩沖罐68中。然而，該集輸中心可以代之以是一個容器或甚至是一個陸上集輸站。
一個外部的增壓氣源在圖2中用一個設(shè)置在平臺63上的一個罐66示出，該增壓氣源負責供給用來沿著管線58/57或56/57驅(qū)動一個機械接口70的氣體。
一個發(fā)送裝置64也設(shè)置在平臺63上，它用于將一個機械接口70發(fā)送到管線58和56中的操作。一個進氣閥65控制從罐66到發(fā)送裝置64的氣體供給。一個接收裝置67也設(shè)置在平臺63上，它用于在該機械接口70已沿著管線58/57或56/57通過后接收機械接口70的操作。一個氣體排放閥或減壓截止閥69負責給管線組58/57或56/57減壓。
在流送管58中安裝了一個通流截止閥62，它靠近該流送管和U形管段53的其中一個臂之間的接合處，該臂從初級分離容器52中露出。此閥通常保持常開狀態(tài)，讓油氣混合物進入流送管58中。
一個短的U形管段20設(shè)置在初級分離容器52附近，該U形管段20用作連接管，該連接管將氣體排放管56連接到流送管57上，并包括一個通流截止閥60。還應(yīng)注意，在靠近氣體排放管56和U形連接管段20之間的接合點25的氣體排放管56中，有一個止回閥59。一個通流閥是允許一個機械接口沿著流體路線穿過它的閥。
當已聚集在管線57和58中的油氣混合物的量達到所希望的水平時，然后開始按照本發(fā)明的方法的操作將一個機械接口70插入發(fā)送裝置64中。然后打開進氣截止閥65，以便斷開增壓氣體從罐66到發(fā)送裝置64的通路。
通過氣體驅(qū)動，機械接口70沿著流送管58行進，穿過截止閥62和初級分離容器52內(nèi)的U形管段53。然后開始其沿著流送管57返回到平臺63，因此移走了已聚集在流送管58和57中及U形管段53中的油氣混合物的量。短管段54上的止回閥55防止增壓氣體轉(zhuǎn)入初級分離容器52的內(nèi)部。
當機械接口70到達接收裝置67時，幾乎全部已聚集在各流送管中的油氣混合物的量都被移到了緩沖罐68中。
然后關(guān)閉進氣閥65，再打開減壓閥69，目的在于給流送管57和58及U形管段53減壓，以便讓這些管線充滿油氣混合物，因此當聚集的混合物的量足夠時，機械接口70可以再次沿著這些管線行進。
由于初級分離容器52內(nèi)分離效率下降而引起液體聚集的結(jié)果，或由于任何其它原因，其中液相可以進入氣體排放管56中的情況會發(fā)生。這種液體的聚集是不希望有的，因為它妨礙在初級分離容器中分離出來的氣體正常地流到設(shè)置在平臺63上的罐90中。因此必須促使從管線56中除去這種液體。這是利用通過一個由增壓氣體驅(qū)動的機械接口來完成的。
將機械接口70發(fā)送到氣體排放管56是通過打開單向閥60并關(guān)閉截止閥62和61開始的。然后將該機械接口70安放在發(fā)送裝置64中，再打開進氣閥65，以便讓氣體從罐66轉(zhuǎn)到發(fā)送裝置64，因此沿著氣體排放管線56驅(qū)動該機械接口70。當開閉單向閥61時，將沒有高壓氣體流入罐90。
由氣體驅(qū)動，機械接口70沿著氣體排放管行進，并在交點25處進入U形管段20。止回閥59防止氣體進入初級分離容器52。
當打開截止閥60時，機械接口70在U形管段20這一段內(nèi)部繼續(xù)行進，經(jīng)過交點26，并開始沿著流送管57返回到平臺63上。
當機械接口70到達接收裝置67時，已聚集在氣體排放管56中的幾乎全部液相油氣混合物將和可能已聚集在流送管57中的任何油氣混合物一起被移入緩沖罐68中。然后關(guān)閉進氣閥65，再打開減壓閥69，以給管線56和57減壓。
最后，打開截止閥62和61并關(guān)閉截止閥60，同時重新建立正常的工作條件。
重要的是，上述各閥的打開和關(guān)閉的整個過程是從一個地點遙控的，該地點最好設(shè)置在集輸中心63處。僅是為了簡化附圖，才沒有示出各個閥的控制管線。還應(yīng)指出，接收裝置67具有一些內(nèi)部機構(gòu)，利用這些機構(gòu)可以將一個機械接口70從接收裝置67內(nèi)部取出而不中斷流體流入緩沖罐68。發(fā)送裝置64也具有一些內(nèi)部工作機構(gòu)，這些工作機構(gòu)使該發(fā)送裝置64能選擇將機械接口70發(fā)送到管線56或58的機構(gòu)中。接收裝置67中各機構(gòu)和發(fā)送裝置64中各機構(gòu)在本說明中未作詳細描述，因為它們不構(gòu)成本發(fā)明的一個整體部分，并且對該技術(shù)的那些專業(yè)人員來說是眾所周知的。
為了操作方便起見，發(fā)送裝置64和接收裝置67可以組合成一個部件，該部件具有一些內(nèi)部構(gòu)機，它們能完成發(fā)送和接收各機械接口的一些必要操作。這種可能性在圖2中未示出，因為它也為該技術(shù)的那些專業(yè)人員眾所周知，并且不構(gòu)成本發(fā)明的部分。
權(quán)利要求
1．用于沿著至少一個流送管從一個井口或井口集流管集輸海上石油產(chǎn)品并具有初級氣體分離的設(shè)備，其特征在于它包括使用初級分離容器(52)，用來接收從該井口/集流管(50)產(chǎn)出的油氣混合物的輸出；在初級分離容器(52)內(nèi)有一個U形管段(53)，該U形管段(53)的彎曲部分連接到一個短管段(54)上，該短管段(54)在其下端具有一個單向閥(55)；該U形管段(53)的兩個臂從初級分離容器(52)中露出并連接到兩個流送管(57和58)上，這兩個流送管延伸到集輸中心(63)；該初級分離容器(52)以這種方式設(shè)計，以便在容器內(nèi)進行油氣混合物中所含氣體的初步分離，并使分離的氣體進入該容器(52)的上部；將一個氣體排放管(56)連接到該初級分離容器(52)的上部，以便能將分離出來的氣體排放到集輸中心(63)；及該設(shè)備允許一個機械接口(70)定期通過在該初級分離容器內(nèi)由流送管(57和58)和U形管段(53)所形成的組件，以促進流到油氣混合物集輸中心(63)，該油氣混合物已聚集在管道(57和58)中。
2．按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于它包括一個U形管段(20)，該U形管段(20)將氣體排放管(56)連接到各流送管(57和58)的其中一個(57)上，并且它還具有一些閥(20,62,69)，這些閥(20,62,69)能完成各種操作，以控制該機械接口或是沿著包括兩個流送管(57和58)的裝置行進，或是沿著包括氣體排放管(56)和所述其中一個流送管(57)的裝置行進。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于它包括一個機械接口發(fā)送裝置(64)，該機械接口發(fā)送裝置(64)由一個高壓氣源(66)供氣；一個機械接口接收裝置(67)；一個用于接收在初級分離容器(52)中分離出來的氣體的容器(90)；和一個用于接收流體的緩沖罐(68)，該流體通過各流送管(56,57和58)內(nèi)機械接口(70)的移動而引起流動。
4．一種用于具有初級氣體分離來收集海上石油產(chǎn)品的方法，其特征在于它包括以下步驟當從一個井口(50)或井口集流管出來已聚集在流送管(57和58)中的油氣混合物的量達到一個所希望的水平時，將一個機械接口(70)插入一個發(fā)送裝置(64)中；然后打開一個進氣閥(65)以便將從一個罐(66)中出來的增壓氣體解壓進入該發(fā)送裝置(64)；利用該氣體壓力驅(qū)動一個機械接口(70)沿著一個所述流送管(58)行進，穿過所述一個流送管(58)中并接近一個初級分離容器(52)的一個第一閥(62)，并沿著該初級分離容器(52)內(nèi)的一個U形管段通過，然后沿著另一個所述流送管(57)開始返回到一個集輸中心(63)，這樣將已經(jīng)聚集在所述流送管(58和57)中和U形管段(53)中的油氣混合物的量移到一個罐(90)中，而一個在一短管段(54)中的止回閥(55)在該初級分離容器(52)內(nèi)的一點處連接在各流送管(57和58)中，該止回閥防止增壓氣體進入該初級分離容器(52)中。當該機械接口(70)到達一個接收裝置(67)時，同時將已聚集在流送管(57和58)中的油氣混合物的幾乎全部的量移送到一個緩沖罐(68)中；及然后關(guān)閉進氣閥(65)和打開在集輸中心處的一個第二閥(69)，以便給各流送管(57和58)及U形管段(53)減壓，并讓這些管線用油氣混合物充滿，以便當已聚集在這些管線內(nèi)的混合物的量達到一個所希望的水平時，機械接口(70)能沿著這些管線行進。
5．一種按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于它還包括以下階段如果液相從該初級分離容器(52)進入一個氣相排放管(56)，則通過打開一個第三閥(60)并關(guān)閉第一閥(62)和一個第四閥(61)將一個機械接口(70)發(fā)送到那個排放管中，該第三閥接近容器(52)并在氣體排放管(56)和井口(50)或集流管處的所述另一個流送管(57)之間的一個連接管線(20)中，而該第四閥(61)在集輸中心處到罐(90)的入口中，然后將一個機械接口(70)放在發(fā)送裝置(64)中，接著打開進氣閥(65)，因此氣體可從氣罐(66)轉(zhuǎn)到發(fā)送裝置(64)中，同時關(guān)閉第四閥(61)以防止高壓氣體進入罐(90)中。用氣體驅(qū)動機械接口(70)沿著氣體排放管(56)行進并進入連接管(20)，而一個止回閥(59)阻止氣體進入初級分離容器(52)；隨著第三閥(60)被打開，使機械接口(70)繼續(xù)沿著該連接管(20)行進，并開始它的經(jīng)過所述另一流送管(57)返回集輸中心(63)；當該機械接口(70)到達接收裝置(67)時，已將聚集在氣體排放管(56)中的幾乎全部油氣混合物的液相和可能已聚集在所述另一流送管(57)中的任何油氣混合物一起移入緩沖罐(68)中，然后關(guān)閉進氣閥(65)并打開第二閥(69)，以給各管線減壓；及最后打開第一和第四閥(62和61)并關(guān)閉第三閥(60)，以重新建立正常的工作條件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種幫助海上含有高濃度氣體的油氣混合物產(chǎn)品流動的方法和設(shè)備,使用一個初級分離容器(52)并將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移到該容器(52)中。此容器(52)被設(shè)計成能進行氣體的初步分離,氣體經(jīng)一個特殊管線(56)流到集輸中心(63)。在該初級分離容器(52)內(nèi),有一個U形管段(53),該U形管段的兩臂被連接到兩個延伸到集輸中心的流送管(57和58)上。由高壓氣體驅(qū)動的一個機械接口(70)定期地沿著這些管線(56,57和58)行進,同時用它將已聚集在各管線中的液相的量運送到集輸中心(63),一個機械接口(70)可以沿著此管線通過,以移去已聚集在管線內(nèi)的液體的量。
文檔編號E21B43/00GK1209859SQ9719193
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月29日
發(fā)明者保羅·C·R·利馬, 迪沃納瑟·洛佩斯, 費爾南多·A·C·西德里姆 申請人:巴西石油公司