集装箱化的模块处理系统.pdf

一种开采海底碳氢化合物资源的系统，包含从海底采油井(40)抽取碳氢化合物资源的湿式采油树工艺或干式采油树工艺，设置采油立管(30)以将碳氢化合物资源从采油井(40)输送到主平台和/或浮式采油储藏卸载单元，其特征在于：a)湿式采油树工艺包含主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载单元(10)，其中所述主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载单元(10)含有至少两个模块化处理单元(20)，其甲板上的部分在主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载(FPSO)单元(10)上串联连接；b)干式采油树工艺包含从海底采油井(40)经采油立管(30)抽取碳氢化合物资源的主平台(310)，而且所述主平台(310)含有多个干式采油树单元(320)，从采油井(40)中将流体抽至位于主平台(310)上的加工线(60)；至少两个模块化处理单元(20)，其甲板上的部分在主平台(310)上串联连接；其中串联连接的模块化处理单元(20)将碳氢化合物资源分离成各自不同的成分；湿式采油树工艺还包括碳氢化合物处理系统(100)和碳氢化合物处理系统(200)之间的一体化系统。

1.  一种开采海底碳氢化合物资源的系统，包含从海底采油井(40)抽取碳氢化合物资源的湿式采油树工艺或干式采油树工艺，设置采油立管(30)以将碳氢化合物资源从采油井(40)输送到主平台和/或浮式采油储藏卸载单元，其特征在于：
a)湿式采油树工艺包含主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载单元(10)，其中所述主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载单元(10)含有
至少两个模块化处理单元(20)，其甲板上的部分在主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载(FPSO)单元(10)上串联连接；
多个来自采油井(40)的连接装置(30)与位于主平台(210)和/或浮式采油储藏卸载(FPSO)单元(10)上的加工线(60)连接，其中连接装置(30)由浮体装置(70)支承；
b)干式采油树工艺包含从海底采油井(40)经采油立管(30)抽取碳氢化合物资源的主平台(310)，而且所述主平台(310)含有
多个干式采油树单元(320)从采油井(40)中将流体抽至位于主平台(310)上的加工线(60)；
至少两个模块化处理单元(20)，其甲板上的部分在主平台(310)上串联连接；
将产出流体从主平台(320)输送到浮式储油卸载(FSO)单元(330)的卸载导管(340)，其中该卸载导管(340)最好由浮体装置(70)支承；
其中串联连接的模块化处理单元(20)将碳氢化合物资源分离成各自不同的成分。

2.  如权利要求1所述的系统，其特征在于所述干式采油树工艺包括浮式储油卸载(FSO)单元(330)，以接收从主平台(310)到浮式储油卸载(FSO)单元(330)的储油罐的分离成分的流体。

3.  如权利要求1所述的系统，其特征在于所述模块化处理单元(20)安装在带有共有接口的多连接站的多集管(天然气/石油/水中任一)系统上。

4.  如权利要求3所述的系统，其特征在于所述带有共有接口的多连接站是“插头和插孔”或“井口式”连接器。

5.  如权利要求1所述的系统，其特征在于所述各系列模块化处理单元(20)执行将原油分离为所需品质的天然气、石油和水的分步工艺。

6.  如权利要求5所述的系统，其特征在于所述石油适于储存，水被净化后适于倾倒至平台外。

7.  一种开采海底碳氢化合物资源的系统，包含从海底采油井(40)抽取碳氢化合物资源的湿式采油树工艺，设置采油立管(30)以将碳氢化合物资源从采油井(40)输送到主平台(210)、并输送至浮式采油储藏卸载(FPSO)单元(10)以进行进一步的分离处理，其特征在于：
主平台(210)含有
至少两个模块化处理单元(20A)，其甲板上的部分串联连接；
多个连接装置(30)，用以将来自采油井(40)的碳氢化合物输送至位于主平台(210)上的加工线(60a)；以及
浮式采油储藏卸载单元(10)含有
至少两个模块化处理单元(20B)，其甲板上的部分串联连接；
多个流体管道(350)，用以将碳氢化合物资源或部分分离的成分流体从主平台(210)输送至位于浮式采油储藏卸载单元(10)上的加工线(60b)，其中流体管道(350)由浮体装置(70)支承；
其中串联连接的模块化处理单元(20A，20B)将碳氢化合物资源分离成所需的不同成分。

8.  如权利要求7所述的系统，其特征在于所述湿式采油树工艺是浮式采油储藏卸载单元(10)上的碳氢化合物处理系统(100)和位于主平台(210)上的碳氢化合物处理系统(200)之间的一体化系统。

9.  如权利要求7所述的系统，其特征在于所述模块化处理单元(20A，20B)安装在带有共有接口的多连接站的多集管(天然气/石油/水中任一)系统上。

10.  如权利要求9所述的系统，其特征在于所述带有共有接口的多连接站是“插头和插孔”或“井口式”连接器。

11.  如权利要求7所述的系统，其特征在于所述各系列模块化处理单元(20A，20B)执行将原油分离为所需品质的天然气、石油和水的分步工艺。

12.  如权利要求11所述的系统，其特征在于所述石油适于储存，水被净化后适于倾倒至平台外。

集装箱化的模块处理系统
技术领域
本发明涉及一种从海底油/气井中抽取碳氢化合物的系统，更具体地，涉及海中位于甲板上的，用于开采油/气田的碳氢化合物处理系统和设备，包括干式采油树(dry-trees)和/或湿式采油树(wet-trees)工艺。
背景技术
开发海上油气田时，从油井中抽取的碳氢化合物输送回水面上的主机设备，其组合了全部所需的处理系统和设备。该处理系统被设置为可适应油藏流体的预测成分和油田寿命期间可能发生的所有变化。因为设备一般是静止不动的，所以必须考虑将维修和维护的入口，作为可能附加的额外空间，增加到主机设备的覆盖区。为了执行任务，维修、更改和维护所需要的全部技术人员、工具和设备都必须运到现场。
对主机设备进行维修、更改或维护期间，油藏流体通过管道传送的流动将被中断，这可能实际上引起一个或多个油田的暂时关闭。而且，为了准备用于第二个拟开采油田的浮式采油储藏卸载船(Floating Production StorageOffloading，FPSO)，该船必须卸下机站和/或返回基地，从而在甲板上建造一个全新系统前将旧的处理系统移走并报废。此外，处理系统必须设置为可适应油藏流体的预测成分和油田寿命期间可能发生的所有变化。然后在向改装的浮式采油储藏卸载船分配新油田的任务前使其航行至新的工作位。
作为这种冗长的改装过程的后果，因船舶运行的非生产性使用会损失数月的收入。总体上来说，主机处理系统变得非常巨大和笨重。另外，将旧处理系统重新配置或替换成新处理系统会产生巨大的资本费用、昂贵的人力和过多的时间花费。
因此，本发明的一个目的是提供一种能克服现有技术至少上述缺点的系统。根据本发明的一个方面，提供了一种海中位于甲板上的碳氢化合物处理系统，该系统可以在工厂条件下在安全高效的陆上设备上以系列独立单元的形式方便地构建。该系统可采用位于主平台甲板上的干式采油树工艺和/或位于浮式采油储藏卸载船(FPSO)甲板上的湿式采油树工艺。
处理设备以紧凑的模块形式构建，这样在载运至其海上工作位前便于搬运、测试和一体化。它们可以被最初设置为满足即时处理要求。随后，为满足油田和储层条件变化的需求而进行的改良和改装模块的加工将在受控的工厂条件下完成，而且必要时，为了快速安装这种加工可在现场进行。
结果将增加可靠性、更高效、费用更低的处理单元可以在无需熟练的劳动团队以及无需将其工具和设备运输和供应至海上环境的情况下进行制造和安装。处理设备所需的空间比传统的减少主机设备尺寸和花费的安装方式要少。当主机报废时，处理模块可以在别处重新使用或者循环使用。而且，浮式采油储藏卸载船(FPSO)可以被快速更新和重新配置而无需从机站上卸下。
为了更好地理解该系统和设备，本发明的优选实施例将结合附图做详细描述。
发明内容
本发明涉及一种开采海底碳氢化合物资源的系统，该系统包括从海底采油井抽取碳氢化合物资源的湿式采油树工艺或干式采油树工艺，设置采油立管以将碳氢化合物资源从采油井输送到主平台和/或浮式采油储藏卸载单元。
湿式采油树工艺包含主平台和/或浮式采油储藏卸载单元，其中主平台和/或浮式采油储藏卸载单元含有至少两个模块化处理单元，其甲板上的部分在主平台和/或浮式采油储藏卸载单元(FPSO)上串联连接。多个来自采油井的连接装置与位于主平台和/或浮式采油储藏卸载(FPSO)单元上的加工线连接，其中连接装置由浮体装置支承。
干式采油树工艺包含从海底采油井经采油立管抽取碳氢化合物资源的主平台，主平台含有多个干式采油树单元，从采油井中抽取流体至位于主平台上的加工线。至少两个模块化处理单元(20)，其甲板上的部分在主平台(310)上串联连接，以及将产出流体从主平台输送到浮式储油卸载(FSO)单元的卸载导管，其中该卸载导管最好由浮体装置支承。
干式采油树工艺包括浮式储油卸载(FSO)单元，以接收从主平台到浮式储油卸载(FSO)单元的储油罐的分离成分的流体。湿式采油树和干式采油树的模块化处理单元串联连接，将碳氢化合物资源分离成不同的成分。模块化处理单元以多个具有共有接口的连接站安装在多集管系统(可以是天然气/石油/水)上，其中共有接口是“插头和插孔”或“井口式”连接器，其匹配部件的形式为母部件安装在互补的公部件上与母部分配合的部位。各组模块化处理单元执行将原油分离为所需品质的天然气、石油和水的分步工艺，其中石油适于储存，水经净化后适于倾倒至船外。
湿式采油树工艺还可以是主平台和浮式采油储藏卸载单元之间用于分离处理的一体化系统。湿式采油树的一体化系统包含用于将碳氢化合物资源从采油井输送到主平台(210)、并输送到浮式采油储藏卸载(FPSO)单元以进一步分离处理的采油立管。更具体地说，该湿式采油树工艺的一体化系统包含主平台，其中主平台含有至少两个模块化处理单元，其甲板上部分在主平台上串联连接。多个连接装置将碳氢化合物资源从采油井输送到位于主平台上的加工线。
湿式采油树工艺的一体化系统还包含浮式采油储藏卸载单元，其中所述浮式采油储藏卸载单元含有至少两个模块化处理单元，其甲板上部分在浮式采油储藏卸载单元上串联连接。多个流体管道将碳氢化合物资源或部分分离组分流体从主平台输送到位于浮式采油储藏卸载单元的加工线，其中流体管道由浮体装置支承。通过这种方法，将天然多相井产品送入系统中加工线的一端成为可能，并在流经各种一体化系统的模块化处理单元后，该井产品被加工成适于储存的“死(dead)”原油、“干燥(dry)”到足以输出的天然气和已充分净化以倾倒至船外的水。
附图说明
在附图中：
图1表示根据本发明的湿式采油树碳氢化合物处理系统的示意图，其中系列处理单元位于浮式采油储藏卸载船(FPSO)的甲板上。
图2表示图1中所示系统的俯视图。
图3表示根据本发明的在系统的加工集管线上的处理单元的示意图。
图4表示根据本发明的湿式采油树碳氢化合物处理系统的示意图，其中系列处理单元位于主平台甲板上。
图5表示根据本发明的干式采油树碳氢化合物处理系统的示意图，其中多个干式采油树单元和系列处理单元都位于主平台甲板上。
图6表示根据本发明的湿式采油树碳氢化合物处理系统的示意图，其中该系统是主平台和浮式采油储藏卸载单元之间用于分离处理的一体化系统。
具体实施方式
参照附图的图1和图2，这两个附图显示的是湿式采油树碳氢化合物处理系统(100)，其中系列模块化处理单元(20)位于浮式采油储藏卸载单元(FPSO)(10)上。多个流体管道或采油立管(30)将采油井(40)与浮式采油储藏卸载船(FPSO)(10)上沿加工线(60)布置的对接单元(50)连接起来。流体管道或采油立管(30)可包括浮体装置(70)，用以支承流体管道或采油立管(30)的至少部分重量，而且这些流体管道或采油立管(30)是相当柔韧的管道，其允许由水和石油/天然气组成的流体混合物从采油井(40)输送到模块化处理单元(20)。
碳氢化合物处理系统(100)的模块化处理单元(20)是在工厂条件下在安全高效的陆上设备上构建的。该模块化处理单元(20)是与浮式采油储藏卸载单元(FPSO)(10)甲板上沿着加工线(60)的对接单元(50)相连接的可回收、实质上独立的流体分离器模块。该模块化处理单元(20)和对接单元(50)由GB2261271中公开的多孔流体连接器连接，这种连接方式是“插头和插孔”或“井口式(wellhead-type)”的连接器，其包含安装在互补的公部件上与母部件配合的部位上的母部件形式的匹配部件。
模块化处理单元(20)可以是英国艾塞克斯的阿尔法泰晤士有限公司(AlphaThames limited of Essex)设计的组成海底用模块系统部件的通用类型，参见AlphaPRIME。模块化处理单元(20)可以是二相和/或三相的分离模块和具有单井流量测量的增压泵。EP1555387中公开了用于分离流体混合物的模块化处理单元(20)，而且将其引用于此。模块处理可以进一步容许如WO03/041838A1中所述的除沙功能，并且可能是气体压缩机。实际上，由于AlphaPRIME的系统-模块设计途径，日后任何新技术都能在变为现实时被纳入现有系统中，同时生产的连续性不会收到影响。模块化处理单元(20)可以同样的方式被渐进替换，从而重新配置以适应油田特征的变化，或者用以接纳最新技术以达到最佳的生产效果。
现参照图3，该图表示沿浮式采油储藏卸载单元(FPSO)(10)甲板上的加工线(60)安装在对接单元(50)上的模块化处理单元(20a，20b，20c)。各加工线(60)由石油、天然气和水三个集管组成。沿着各加工线(60)间隔分布着系列多孔流体连接器(50)，其上装有可回收、工厂制造的模块化处理单元(20a，20b，20c)。模块化处理单元(20a’，20b’，20c’)是模块化处理单元(20a，20b，20c)的镜像，两者都并联布置且彼此对称。所述模块化处理单元(20a，20b，20c，20a’，20b’，20c’)通过如前所述的多孔流体连接器与加工线(60)上的对接单元(50)连接。模块化处理单元沿着加工线(60)的布置使得模块化处理单元(20)中的任一个因定期检修被移除时其他的仍能继续处理操作而无需关闭系统。
在图3中，第一对模块化处理单元(20a，20a’)的对接单元(50)通过油井流体管道或采油立管(30)接收来自采油井(40)的流体混合物。对接单元(50)含有相互连接的管道系统，并能与模块化处理单元相配合。模块化处理单元(20a，20a’)各自具有例如二相分离腔(21)，以将流体初步分离为石油和天然气。然后流体被输送至第二对模块化处理单元(20b，20b’)，其中含有三相分离器(22)以进一步将流体分离为石油、天然气和水。当需要时，流体可以进一步在第三对模块化处理单元(20c，20c’)的分离腔(23)内进行分离处理，从而获得高品质的天然气(31)、适于储存的石油(32)和水(33)。该水已经被充分净化并倾倒至船外。
现参照图4，该图表示另一种湿式采油树碳氢化合物处理系统(200)，其中系列模块化处理单元(20)位于主平台(210)上。多个流体管道或采油立管(30)将采油井(40)与主平台(210)甲板上沿着加工线(60)的对接单元(50)连接起来。在同样的方式下，来自采油井(40)的流体流经加工线(60)并输送至模块化处理单元(20)以进行分离处理操作。此外，第一对模块化处理单元可包括二相分离腔以将流体初步分离为石油和天然气。然后流体输送至第二对模块化处理单元，其可含有三相分离器以进一步将流体分离为石油、天然气和水。该处理分离连续地进入下一个模块化处理单元直到获得所需的高品质天然气、适于储存和准备收集的石油和水。该水已经被充分净化并倾倒至平台外。
参照图5，表示的是干式采油树碳氢化合物处理系统(300)，其中系列模块化处理单元(20)位于主平台(310)上。多个流体管道或采油立管(30)将采油井(40)与位于主平台(310)甲板上的干式采油树单元(320)连接起来。干式采油树单元(320)是从采油井(40)抽取流体的装置，该采油井可能在主平台(310)下几百米深处。然后干式采油树单元将流体从采油井(40)经流体管道或采油立管(30)输送至生产线(60)。当来自生产井(40)的流体流经生产线(60)时，所述流体转流入模块化处理单元(20)，其在返回加工线之前进行预先设定的分离处理。该流体进一步沿加工线(60)继续流动直到转流入下一个模块化处理单元，并在其中进行另一个分离处理。分离处理一直持续到获得所需品质的天然气，水被充分净化以倾倒至平台外。然后分离的石油通过卸载导管(340)输送到浮式储油卸载(FSO)船(330)，该卸载导管(340)包括用于支承卸载导管(340)至少部分重量的浮体装置(70)。
现参照图6，表示的是另一个湿式采油树碳氢化合物处理系统(400)的优选实施例，其中所述湿式采油树碳氢化合物处理系统(400)是主平台(210)上处理系统(200)和浮式采油储藏卸载单元(FPSO)上碳氢化合物处理系统(100)的一体化系统。该系统包含位于主平台(210)上的系列模块化处理单元(20A)，其中多个流体管道或采油立管(30)将采油井(40)与模块化处理单元(20A)连接起来，模块化处理单元(20A)优选地装在主平台(210)甲板上沿着加工线(60a)的系列多孔流体连接器上。来自采油井(40)的流体流经加工线(60a)并转流入模块化处理单元(20A)以进行分离处理。
湿式采油树碳氢化合物处理系统(400)进一步包含位于浮式采油储藏卸载单元(FPSO)(10)上的系列模块化处理单元(20B)，其中多个包括浮体装置(70)的流体管道(350)将主平台(210)与模块化处理单元(20B)连接起来。模块化处理单元(20B)优选地装在浮式采油储藏卸载单元(FPSO)(10)甲板上沿着加工线(60b)的系列多孔流体连接器上。浮体装置(70)用于支承流体管道(350)的至少部分重量，是非常柔韧的管道，以允许包含水和石油/天然气的流体混合物从主平台(210)输送至浮式采油储藏卸载单元(FPSO)(10)上的模块化处理单元(20B)。模块化处理单元的数量由给定时间段内要处理流体的量，通常以“桶/天”表示，以及流体的成分来决定，流体的成分决定了将原油转化为可接收的产品所需处理加工的复杂性和程度。通过这种方法，将天然的多相井产品送入系统内加工线的一端成为可能，并且在流经一体化系统的各种模块化处理单元后，井产品被处理成为适于储存的“死(dead)”原油、“干燥(dry)”到足以输出的天然气和被充分净化能倾倒至船外的水。
碳氢化合物处理系统和设备以紧凑的模块形式构建，这样在载运至海上工作位前便于搬运、测试和一体化。湿式采油树和干式采油树碳氢化合物处理系统和设备提供了一种“积木式”逐步开发油田的方法。由于各模块化处理单元是整体独立的模块，所以使得整体综合测试可以在配置前于工厂内进行，从而增加了可靠性并减少了安装和试车时间。