(57)【要約】  装置及び対応する方法が、地中で海底の原油累層から流出物を抽出し、冷却し、且つ遠く離れた沿岸設置処理施設まで輸送する。ほとんどが原油である流出物は、低温の海水を用いて流出物を生成固体が含まれた分散混合物に冷却するために原油抗口近くの海底に設置した低温流動発生器に迅速に送られる。その混合物は、海底温度付近で僅かな圧力低下を伴い、低コストの水中裸パイプ内で沿岸または近岸処理施設まで低速で遠距離を輸送される。処理施設は有用な炭化水素製品を海上処理施設より費用効果的に生産できる。本装置は加熱または断熱パイプの必要性、大規模な浮遊式処理構造物の必要性、海中処理設備の必要性、及び／又は産出物の流動に添加する化学物質の必要性を無くすか、最小化する。
2009503299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
海底井戸によって産出された流出物を抽出し、冷却し、輸送するための装置であって、
累層流出物抽出装置と、
前記累層流出物抽出装置と結合した低温流動発生器と、
沿岸又は近岸処理施設に結合した輸送コネクタとを含み、
前記輸送コネクタは前記低温流動発生器と前記処理施設とを結合し、前記海底井戸から抽出された流出物は前記低温流動発生器によって冷却され、処理のため前記処理施設に輸送され、
前記沿岸又は近岸処理施設は前記海底井戸に比べて前記岸にかなり近位に位置する、装置。
【請求項２】
前記累層流出物抽出装置を通過する前記流出物の流動速度は、前記輸送コネクタを通過する前記流出物の流動速度を上回る、請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記累層流出物抽出装置を通過する前記流出物の前記流動は乱流である、請求項1に記載の装置。
【請求項４】
前記輸送コネクタを通過する前記流出物の前記流動は概ね層流である、請求項1に記載の装置。
【請求項５】
前記累層流出物抽出装置が、産出チュービング、抗口、又はそれらの組合せを含む、請求項1に記載の装置。
【請求項６】
前記累層流出物抽出装置が、産出チュービングと、抗口と、抽出コネクタとを含む、請求項1に記載の装置。
【請求項７】
前記低温流動発生器が海水を利用して前記流出物を冷却する、請求項1に記載の装置。
【請求項８】
前記低温流動発生器が前記流出物を混合する、請求項1に記載の装置。
【請求項９】
前記装置を形成する構成要素は、海底井戸の位置及び流出物生産の特徴には左右されずに一定サイズであり、同一の構成要素タイプは互いに着脱及び交換可能である、請求項1に記載の装置。
【請求項１０】
前記累層流出物抽出装置が、海底に近位に配置されている、請求項1に記載の装置。
【請求項１１】
前記累層流出物抽出装置は抽出コネクタで前記低温流動発生器に結合でき、且つ該低温流動発生器は前記輸送コネクタで前記処理施設に結合されている、請求項1に記載の装置。
【請求項１２】
前記輸送コネクタの平均内側断面積は前記抽出コネクタの平均内側断面積より大きい、請求項11に記載の装置。
【請求項１３】
前記輸送コネクタの長さ寸法は、前記抽出コネクタの長さ寸法よりも少なくとも3倍を上回る、請求項11に記載の装置。
【請求項１４】
前記低温流動発生器は、平均温度で華氏約50度未満の海水温度で動作する、請求項1に記載の装置。
【請求項１５】
前記輸送コネクタに沿って設けられた少なくとも1つのポンプであって、前記流出物を前記処理施設まで送出し且つ前記流出物の流量と流動圧力とを制御するよう適合された少なくとも1つのポンプを更に含む、請求項1に記載の装置。
【請求項１６】
前記抽出コネクタに沿って設けられた少なくとも1つのポンプであって、前記流出物を前記低温流動発生器まで送出し且つ前記流出物の流量と流動圧力とを制御するよう適合された少なくとも1つのポンプを更に含む、請求項1に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置が複数の累層流出物抽出装置で形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置が複数の抽出コネクタで形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置が複数の低温流動発生器で形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置が前記輸送コネクタに沿って配置された複数のポンプで形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置が複数の処理施設で形成されている、請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置が、複数の海底井戸から産出する流出物を抽出し、冷却し、輸送するために構成された複数の付加的装置と互いにネットワーク接続されている、請求項1に記載の装置。
【請求項２３】
前記累層流出物抽出装置の内部を流れる流出物の圧力を減少させるための、前記累層流出物抽出装置の少なくとも一部に設けられた少なくとも1つの減圧機構を更に含む、請求項1に記載の装置。
【請求項２４】
前記流出物の流動通路に沿って前記装置に組み込まれた少なくとも1つの減圧機構を更に含む、請求項1に記載の装置。
【請求項２５】
前記輸送コネクタの少なくとも1つは、前記コネクタ長の少なくとも一部に沿って旋条形状又はランド形状を備えた内表面を含む、請求項1に記載の装置。
【請求項２６】
前記低温流動発生器は、該発生器を通過する流路の少なくとも一部に沿って旋条形状又はランド形状を備えた内表面を更に含む、請求項1に記載の装置。
【請求項２７】
前記低温流動発生器内に設けられたパスル発生機構を更に含む、請求項１に記載の装置。
【請求項２８】
前記パルス発生機構は複数の断面積縮小部を含む、請求項27に記載の装置。
【請求項２９】
動力機能、制御機能、又はそれらの組合せを前記装置の一構成要素に与えるための少なくとも一本の供給ケーブルを更に含む、請求項1に記載の装置。
【請求項３０】
前記装置は、液体及び／又は気体、並びに固体から形成された流出物を抽出し、冷却し、輸送するよう構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項３１】
前記装置は、蝋結晶と、メタンガス水和物結晶と、他のガス水和物結晶と、鱗状の膜と、アスファルテン結晶と、砂とを含む成分グループから選択された1つ又は複数の成分から少なくとも部分的には形成されるか、少なくとも部分的にはそれら成分となる流出物を輸送するよう構成された、請求項1に記載の装置。
【請求項３２】
前記装置は、約500ポンド毎平方インチを上回るか或いはそれに等しいシステム圧力で動作する、請求項1に記載の装置。
【請求項３３】
前記輸送コネクタは、約2フィート／秒未満の平均速度で前記流出物を輸送するよう構成されている、請求項1に記載の装置。
【請求項３４】
海中井戸から産出する流出物の冷却した流れを発生させ、沿岸又は近岸の処理施設まで輸送するための海中装置であって、
前記海中井戸を低温流動発生器に接続する抽出コネクタであって、該低温流動発生器が、再入内腔と、熱交換用長通路と、壁状態調節シャトルと、流出物を導入し排出するための短通路とを備え、且つ逆流防止部を含んだ、抽出コネクタと、
前記低温流動発生器を前記処理施設に接続する輸送コネクタとを含み、該輸送コネクタは、複数のパイプに連続的に結合する複数のポンプを含み、よって各輸送コネクタを形成する、海中装置。
【請求項３５】
前記輸送コネクタは、約2フィート／秒未満の平均速度で前記流出物を輸送するよう構成されている、請求項34に記載の装置。
【請求項３６】
油井の流出物を冷却し、輸送するための海中装置であって、
複数の単一穴の非水平掘削井戸と、
前記複数井戸それぞれと個別に結合した抗口を含む複数の累層流出物抽出装置と、
前記複数の抗口それぞれに個別に結合した複数の低温流動発生器と、
前記複数の低温流動発生器に結合した複数のコネクタであって、前記複数の累層流出物抽出装置を少なくとも1つの沿岸又は近岸処理施設に接続する、複数のコネクタとを含み、
前記装置の構成要素は、海底井戸の位置及び流出物生産の特徴には左右されずに一定サイズであり、よって同一の構成要素タイプは互いに着脱及び交換可能である、海中装置。
【請求項３７】
前記複数のコネクタは、約2フィート／秒未満の平均速度で前記流出物を輸送するよう構成されている、請求項36に記載の装置。
【請求項３８】
海底井戸によって産出された流出物を抽出し、冷却し、輸送するための装置を使用して燃料を生産するための流出物を得る方法であって、
前記海底井戸から流出物を抽出する段階と、
前記流出物を冷却する段階と、
前記流出物を沿岸又は近岸処理施設へ輸送する段階とを含む、方法。
【請求項３９】
前記井戸が大洋底に位置している、請求項38に記載の方法。
【請求項４０】
前記井戸及びその対応する構成要素並びに前記装置は標準サイズである、請求項38に記載の方法。
【請求項４１】
前記流出物が前記装置を囲む海洋水との熱交換を介して冷却される、請求項38に記載の方法。
【請求項４２】
前記流出物を輸送する前記段階は、前記流出物が約2フィート／秒未満の平均速度で複数のコネクタ内を流動する請求項38に記載の方法。
【請求項４３】
海底炭化水素累層から産出される流出物を受け取り、且つ処理施設へ送り込むため該流出物を輸送するよう構成された装置であって、
累層流出物抽出装置と、
前記累層流出物抽出装置から流出物を受け取るよう結合された低温流動発生器と、
前記流出物を前記低温流動発生器から沿岸設置設備に輸送するよう構成された低温流動受取り輸送器とを含み、
累層流出物が、前記累層流出物抽出装置から前記低温流動発生器まで乱流状態で、パラフィン、ガス水和物の成分、れき青質などが溶解状態を維持する温度を上回る温度で移送され、
前記低温流動発生器は、前記累層流出物を受け取り且つ前記低温流動発生器を囲む海水の温度に近い温度まで冷却して、前記のパラフィン、ガス水和物の成分、れき青質など概ね全てを、混合且つ懸濁した不溶性構造物又は結晶から形成されたスラリーに変え、
前記低温流動受取り輸送器が前記スラリーを受け取り、前記スラリーを前記処理施設へ概ね層流状態で概ね前記囲む海水の温度で輸送し、前記スラリー内に更に僅かの不溶性構造物又は結晶構成要素が形成される、装置。
【請求項４４】
前記累層流出物抽出装置が、炭化水素累層に貫通した仕上げ炭化水素産出井と、抗口装置と、前記低温流動発生器への導管コネクタとを含む、請求項43に記載の装置。
【請求項４５】
前記累層流出物抽出装置が、抗口から前記低温流動発生器までのコネクタを含む、請求項43に記載の装置。
【請求項４６】
海底井戸によって産出された流出物を抽出し、冷却し、輸送するための装置であって、
累層流出物抽出装置と、
前記累層流出物抽出装置と結合した低温流動発生器と、
処理施設に結合した輸送コネクタとを含み、
前記輸送コネクタは前記低温流動発生器と前記処理施設とを結合し、前記海底井戸から抽出された流出物は前記低温流動発生器によって冷却され、処理のため前記処理施設に輸送され、
前記処理施設は浮遊式構造物又は船舶である、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本願は、2005年7月29日付けの同時係属中の米国仮出願60/703961号の優先権及びその利益を、両出願に共通する全ての主題に関して主張する。上述の仮出願の開示内容は、引用してその全体をここに援用する。
【０００２】
本発明は海底井戸へ接続し、海底井戸の流出物を低温流動発生器により低温分散混合物に変え、流出物のこうした混合物を好ましくは沿岸又は近岸の流出物処理設備まで長い導管によって輸送するのに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
一般に、海底の炭化水素産出物は、輸送と処理を容易にするため坑口産出温度に或いはその温度付近に維持される。しかし、より深い水域における、しばしば岸から遠く離れた油井及び／又はガス井に関しては、海洋水の絶え間ない冷却効果によって、高額のパイプライン加熱コスト及び／又は断熱コストを生じることなく坑口産出温度を維持するのは困難である。従って、こうした海底井戸からの産出は、特に小規模の貯留に関しては経済的に実行しがたくなる。同様に、暖かい産出物を処理するための大型海面設備のコストは遠洋においては高額になり、一般に、比較的大規模の炭化水素貯留に関してしか正当化できない。更に、浮遊式構造物上の装置を用いて低温流動を加熱するには、沿岸設置施設で低温流動を加熱するよりかなりコスト高となる。
【０００４】
現在の海底井戸産出及び処理用の設備及び制御装置は、少なくともその一部が浮遊式処理構造物及び／又はボーリング船舶構造物に配置されていることが多い。遠洋の浮遊式構造物及び比較的浅い水域の固定構造物は、嵐など自然現象の影響を海面上で受ける。同様に、水面構造物への生産ライザーも自然及び意図的災害の影響を受ける。更に、従来の構造物は、表面船舶などによる偶発的な損傷又は例外的には意図的な損傷を受ける。一般に、こうした浮遊式構造物は大型であり、こうした井戸をボーリングし、仕上げ、改修し、処理するには比較的多額の費用を生じる。沿岸設置設備に比べて浮遊式構造物の操業は、単位面積当たり又は単位重量当たりかなりコスト高になる。
【０００５】
パイプラインを介して輸送される井戸産出物の体積を減少し、従って加熱などを必要とする産出物の体積を減少させるための従来の解決法には、パイプラインでの輸送に先立って井戸産出物を処理し、例えば水などの望ましくない成分を除去するものがある。設備を大洋底に設置して井戸産出物を処理し、輸送する体積とコストを減少させる。こうした処理には高価な設備と制御装置が必要となる。
【０００６】
別の従来の解決策としては、流出物を冷却する際の好ましくない作用を相殺するため坑口において又はその付近で様々な化学物質を加えるものがある。好ましくない作用には、粘性固体、蝋、ガス水和物などの、流動を遅くしたり妨げたりする可能性がある物質の形成がある。付加的なコスト、貯蔵要件、こうした化学物質を注入し且つ処理過程でこうした化学物質を除去する必要性によって、生産コストがかなり増大する可能性がある。
【０００７】
発明の概要
加熱パイプによる井戸流出物輸送の必要性を無くし、大型の浮遊式構造物の必要性を無くすか最小化し、海中処理設備の必要性を無くすか減少させ、井戸産出物の海岸への輸送に関連したコストを削減し、且つ／又は産出物流動に化学添加物を加える必要性を無くすか減少させる装置が求められている。
【０００８】
本発明は、井戸産出物を累層流出物抽出装置を用いて井戸から抽出するとき又はその直後に、該井戸生産物を冷却し、混合し、分散させる低温流動発生器を坑口において又はその近くに設置することに関する。流出物は次に比較的低コストの海底裸パイプフローラインを介して、流出物の処理が行われる従来の沿岸又は近岸施設まで長距離輸送され、コストが大幅に減少する。裸パイプのフローラインのサイズ、材質、及び構造は、本発明の諸様態を実現可能とするように適切に構成されている必要がある。本発明の代替的な構成は、流出物を冷却した後で輸送の前にその流出物を処理することである。こうした処理は海上構造物で実行できる。本発明によるシステムの全体的効率及びコスト削減の幾つかは海上処理構造物では得られないかもしれない。しかし、通常の技能を備えた当業者なら理解するように、本発明は、その構成要素の幾つかを変更して実施可能である。
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、海底井戸から産出する流出物を抽出し、冷却し、輸送するための装置は、累層流出物抽出装置を含む。低温流動発生器を前記累層流出物抽出装置と結合できる。コネクタを沿岸又は近岸処理施設に設けてもよい。前記コネクタは前記低温流動発生器と前記処理施設とを接続でき、前記海底井戸から抽出された流出物は前記低温流動発生器によって冷却され、処理のため前記処理施設に輸送される。前記沿岸又は近岸処理施設は、前記海底井戸に比べて前記岸にかなり近位に位置する。
【００１０】
本発明の様態によれば、前記累層流出物抽出装置は抗口から形成できる。前記低温流動発生器は海水を用いて前記流出物を冷却できる。前記低温流動発生器は前記流出物を混合して分離を減少できる。前記装置の構成要素は、海底井戸の位置及び流出物生産の特徴には左右されずに一定サイズとすることができるので、同一の構成要素タイプは互いに着脱及び交換可能である。例えば、前記コネクタはパイプ及び／又はジャンパで形成できる。更に、前記低温流動発生器はモジュール方式とすることができる。
【００１１】
前記海底井戸は海底に近位に位置できる。前記累層流出物抽出装置は抽出コネクタで前記低温流動発生器に結合でき、該低温流動発生器は輸送コネクタで前記処理施設に結合できる。前記輸送コネクタの内径寸法は前記抽出コネクタの内径寸法より大きい。前記輸送コネクタの長さ寸法は、前記抽出コネクタよりも少なくとも3倍の長さ寸法とすることができる。前記低温流動発生器は、平均温度で華氏約50度未満の海水温度で動作可能である。
【００１２】
本発明の更なる様態によれば、前記装置は、前記流出物を前記処理施設へ送り出すために少なくとも1つのポンプを前記輸送コネクタに沿って更に含むことができる。前記装置は複数の抗口を含むことができる。前記装置は複数の抽出コネクタを含むことができる。前記装置は複数の低温流動発生器を含むことができる。前記装置は、前記輸送コネクタに沿って複数のポンプを含むことができる。前記装置は複数の処理施設を含むことができる。複数の海底井戸から産出する流出物を抽出し、輸送し、処理するために、複数の装置を互いにネットワーク接続できる。減圧装置を前記コネクタの少なくとも1つの中に配置して、その内部を流れる流出物の減圧が可能である。減圧機構を前記装置内で前記流出物の流動通路に沿って組み込むことができる。
【００１３】
本発明の更なる様態によれば、前記コネクタの少なくとも1つは、前記コネクタ長の少なくとも一部に沿って旋条形状又はランド形状を備えた内表面を含むことができる。前記コネクタは内部を流れる流出物を混合し且つ分散させるよう構成可能である。パルス発生機構を前記低温流動発生器内に設けることができる。前記低温流動発生器は旋条形状又はランド形状を含むこともできる。供給ケーブルは動力又は制御機能の少なくとも一方を前記装置の一構成要素に与えることができる。
【００１４】
本発明の更なる様態によれば、前記装置は、液体、気体、及び／又は固体からなる流出物を抽出し、冷却し、輸送するよう構成可能である。前記装置は、蝋結晶、メタンガス水和物結晶、他の水和物結晶、鱗状の膜、アスファルテン結晶、砂などを含む成分グループから選択された1つ又は複数の成分から少なくとも部分的には形成されるか、少なくとも部分的にはそれら成分へと変化する流出物を輸送するよう構成できる。前記装置は、約500ポンド毎平方インチを上回るか或いはそれに等しいシステム圧力で動作可能である。
【００１５】
本発明の一実施形態によれば、海中抗口から産出する流出物の流れを発生させ、沿岸又は近岸の処理施設まで輸送するための海中装置は、海中井戸を低温流動発生器に接続する抽出コネクタを含む。前記低温流動発生器は、再入内腔と、熱交換用長通路と、壁状態調節シャトルと、流出物を導入し排出するための短通路とを備え、且つ逆流防止部を含んでいる。前記装置は、更に、前記低温流動発生器をポンプに接続する輸送コネクタを含み、該ポンプは複数のパイプと複数のポンプに連続的に接続され、該海中装置を形成する。
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、原油生産のために流出物を発生且つ輸送するための海中装置は、単一穴の非水平掘削された仕上げ井を複数含む。複数の抗口を前記複数の仕上げ井のそれぞれにパイプ又はジャンパによって結合でき、累層流出物抽出装置を形成する。複数の低温流動発生器を前記複数の抗口それぞれに個別に結合できる。複数のコネクタを前記複数の低温流動発生器に結合して、前記複数の抗口を少なくとも1つの沿岸又は近岸処理施設に接続できる。前記装置を形成する構成要素は、海底井戸の位置及び流出物生産の特徴には左右されずに一定サイズとすることができるので、同一の構成要素タイプは互いに着脱及び交換可能である。
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、燃料生産のために流出物を得るための方法は、海底井戸又は累層から流出物を抽出する段階を含む。前記流出物は冷却される。前記流出物は沿岸又は近岸処理施設へ輸送される。
【００１８】
本発明の幾つかの様態によれば、前記井戸は海底に設置できる。前記井戸と、その対応する構成要素と、前記装置とは標準化サイズとすることができる。前記流出物は前記装置を囲む海洋水との熱交換を介して冷却できる。前記流出物を輸送する段階は、前記流出物が約2フィート／秒未満の平均速度で複数のコネクタを流動する段階を含む。
【００１９】
従来の海中産出井戸は、大規模又は非常に高生産率の貯留を対象としているが、こうした貯留は、所与の井戸及び油田から比較的短期間に最大の生産率を得るために大径の井戸、ケーシング、仕上げシステムなどを必要又は使用する。本発明は、下げ孔及び表面下設備のサイズを本装置の下流側構成要素のサイズ及び容量に正確に合わせるために標準化且つ縮小することで、こうした設備の大半のサイズ及びコストを引き下げできる。貯留圧力は、炭化水素井戸産出物を抽出するための前記装置を用いることで長期間にわたって維持できる。更に、累層からより低速で安定的な取り出しにより、該累層の地質構造を介して好ましい自然な再加圧が行われる。同様に、このより低速の井戸生産率及びそれと同時の取り出しにより累層プラッギング及び／又は劣化が減少する。本発明の装置は炭化水素貯留の産出寿命を延ばし、従来から行われているボーリング及び処理加工に比べて貯留の液体炭化水素の量をより高い割合で回収できる。
【００２０】
従来の海底フローラインは、一般に、冷却を防止し、即時的に経済的利益を得るため可能な限り迅速に貯留を枯渇させ、且つパイプラインのサイズと最終コストを最小限にするため、処理済み又は未処理の産出物を可能な限り速く移動させる。現在のフローライン速度は5フィート／秒の速度を上回ることもあり、しばしばこれより遙かに高速となる。これには一般に高圧が必要となる。摩耗及び故障のリスクが非常に高くなる。本発明は、長いフローラインでの流速を大きく引き下げ、よって摩耗や故障のリスクを軽減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の例示的な実施形態は、炭化水素井戸産出物（石油、ガスなど）を対費用効果が高く効率的な方法で海底捕捉し輸送する装置に関する。具体的には、海底井戸からの高温産出物が、最適圧力且つ最適流量で非プラッギング低温流動発生器内に入る。これにより、低温流動発生器を出る分散混合物状態にある生産物質の冷却安定塊（典型的には、原油が担体として作用する）が、非常に長い水中パイプラインを介して上方に徐々に浅くなる海底沿いを、沿岸設置され従ってより費用効率の高い処理施設まで最適圧力で低速移動する。沿岸に設置した又は沿岸近くに位置した処理施設では、この冷却された分散混合物が、主として原油とその有益な誘導体などの価値ある生産物へと処理される。本発明の装置は、損傷を受けやすい高額な多くの浮遊式海洋構造物及び船舶や海底処理設備の必要性を無くすか或いはそれらを小型化し、低温すなわち海底温度かその近傍温度の井戸流出物の相対的な化学的且つ機械的不活性を利用する。しかし、通常の技能を備えた当業者であれば、本発明の諸側面は、浮遊式海洋構造物及び船舶並びに海底処理設備を部分的に或いは十分に利用しつつ、本明細書に記載した利点の一部を達成するのに有用であることは理解できるはずである。従って、本発明の好適な一実施形態は、沿岸又は近岸に設置された処理方式を用いるが、本発明は、放出物処理の少なくとも一部を実施するために海洋構造物又は船舶を利用する実施形態を排除するものではない。
【００２２】
更に、本発明の装置及び方法は、標準サイズの従ってより安価な井戸の垂直掘削装置、仕上げチュービング、ボーリング及び改修船舶、坑口設備、ボーリング／仕上げ方法などの使用を可能とする。言い換えれば、上述の装置の構成要素は海底井戸の位置及び流出物生産の特徴には左右されずに一定サイズとすることができるので、同一の構成要素タイプは互いに着脱及び交換可能である。例えば、管材構成要素、コネクタ構成要素、又はこの装置を形成する他の構成要素は、複数の装置設置を可能とするため均一に寸法決めされている。従って、この装置の維持管理のために同一設備を複数の設置先で利用できる。更に、装置10を構成する構成要素はモジュール方式とすることができ、該装置の長さ又は容積が構成要素を追加又は除去するだけで変更可能であり、これら構成要素が交換可能となる。高額な水平又は多角的ボーリング(原語：multilateral
drilling)の必要性を減らすことができる。最適な設置、海底での修理、制御、及びその他の機能を達成するため、構成要素は標準化するのが好ましい。本装置の構成要素は、海底貯留から沿岸設置処理施設にいたるまでの生産工程全体に関わるサイズ、複雑さ、及びコストが大幅に減少する。
【００２３】
図1A乃至6Cでは類似部品には類似の参照番号を付加してあり、本発明に従って井戸産出物を抽出し、冷却し、且つ輸送する井戸産出物輸送装置の例示的実施形態を示す。図示した代表的な実施形態を参照して本発明を説明するが、本発明は多くの代替形式で実施できることは理解すべきである。通常の技能を備えた当業者であれば、本発明の精神及び範囲と調和させつつ、要素又は材質の寸法、形状、又は種類などの開示した実施形態のパラメータを変更する様々な方法があることも理解するはずである。
【００２４】
本明細書では、「低温」、「低温流動」、「低温スラリー」、「スラリー流動」などの用語、又それらの類似表現などは、概ね大洋底の温度範囲にある流出物、井戸産出物などの流動を示し、従って大洋底の深さ及び位置に部分的に依存する温度範囲を含む。本明細書ではこれら用語は交換可能である。海中井戸は100フィート以下から一万フィート以上の深さまで配置可能で、石油を産出する累層は更に深く延びることがある。従って、大洋底温度は時として華氏32度未満となることもあるが、概ね華氏39度程度であり、華氏70度を上回ることもある。しかし、井戸産出物の温度すなわち海底井戸から得られる流出物の温度は典型的には華氏100度を上回り、しばしば華氏200度又はそれより遙かに高温になることもある。従って、上述の用語は大洋底の温度又はその付近の温度に関するものである。本明細書を「低温」、「低温流動」、「低温スラリー」、及び「スラリー流動」温度は坑口流出物の温度未満の任意温度でよい。本発明は、本装置のほぼ全体を海洋水に暴露することにより事実上無限のヒートシンクすなわち冷却エネルギーを使用して、低温流動発生器又は類似装置を用いて「低温」、「低温流動」、「低温スラリー」、及び／又は「スラリー流動」を作り出す。従って、通常の技能を備えた当業者であれば理解できるように、「低温流動」発生器という用語は、「低温スラリー」発生器、「スラリー流動」発生器などを含み且つそれらと交換可能とすることを意図している。
【００２５】
更に、本明細書では、「沿岸設置」、「沿岸」、「近岸」などの用語、又はそれらの類義語は、処理施設に関する場合は、陸上の施設又はプラント及び海岸沿いだが水中（海洋、河川、湖沼など）に位置したのものも含むことを意図している。こうした用語は、海岸から離れて配置され且つ建設、維持、且つ／又は稼働する費用が高額な係留又は固定位置の浮遊式構造物又は船舶と比べて、建設、維持、且つ／又は稼働するコストが低い施設又はプラントを示すように意図とされている。実質的に、「沿岸設置」施設又はプラントは陸地に近いか陸上に位置し、結果的により経済的に実現可能である。従って、「沿岸設置」という用語及び上述したその類義語は施設又はプラントの位置を陸地に限定するものでなく、陸地の施設のコストと概ね同一であれば浅水域に位置した施設又はプラントも含むことができる。これらの何れの場合でも、「沿岸設置」及びその類義語は、海岸からかなり離れて位置した深海船又は浮遊式構造物を含まない。本明細書では「沿岸設置」という用語は通常の技能を備えた当業者には理解されている。
【００２６】
図1Aは本発明の例示的な実施形態による井戸産出物輸送装置10を示す。海底炭化水素産出累層11からの流出物は、井戸12を形成する産出チュービングに運ばれる。井戸12の産出チュービングは、大洋又は海23のような海域の海底16において或いはその近位で坑口装置14に入る。坑口装置14は単純なパイプでもよく、パイプ、バルブ、制御装置などからなるより複雑な収集体でもよい。海水深さ(D)は、数百フィートから1万フィート以上まで変化する。流出物は、原油、ガス、水、微粒子などを含む広範囲の成分を含むことがある。流出物の温度は典型的には華氏100度を上回り、しばしば華氏200度を上回る。抽出コネクタ18は抗口装置14に接続し、流出物を累層11及び井戸12に適した圧力及び流量で送出する。この流動は乱流であることが好ましい。代表的な一実施形態によれば、流量速度は抽出コネクタ18の通過時に平均2フィート/秒を上回る。
【００２７】
抽出コネクタ18は、流出物の流動に対処可能な適切なサイズ及び材質の裸パイプ又はジャンパでよい。これ以外に、抽出コネクタ18は抗口装置14と所望の処理装置との間の単なる継手などの最小限の要素としてもよい。抽出コネクタの長さは、後述するように流出物を処理目的地に輸送する役割を果たす輸送コネクタ20に比べて短い。抽出コネクタ18の長さは幾つかの要因に基づいて決定される。例えば、抽出コネクタ18の機能は、井戸12又は抗口装置14からの流出物を低温流動発生器22のような温度降下装置まで効率的に移動させることである。最も好適な実現例では、抽出コネクタ18は高温の流出物を受け取り且つ移送するが、コネクタ18は、この過程で沈殿物、蝋、ガス水和物、又は他の固体が形成され始め、流出物の流動を遅くしたり遮断したりする程は冷却させないよう寸法決めされている。従って、こうした要因は、井戸12からの流出物の温度、周囲の海水温度、抽出コネクタ18の厚さ及び断熱特性、流出物の流量、抽出コネクタ18の直径、及び抽出コネクタ18の長さ決定において通常の技能を備えた当業者が理解する他の要因と考えることができる。具体的な一例では、抽出コネクタ18は直線長さ100フィートで、華氏250度のパイプ呼び径3インチで定格6000ポンド毎平方インチである。抽出コネクタ18は一端を従来の水平抗口ツリー(原語：wellhead
tree)に、他端を低温流動発生器22に接続できる。
【００２８】
究極的には、ほとんどの設置先において、抽出コネクタ18は約20フィートから約100フィートの長さとすることが好ましいが、1フィート未満（すなわち単なる継手）から1マイル以上の長さとすることもできる。更に、抽出コネクタ18の断熱特性を調節して熱を極めて効果的に封じ込めることもできるし、補助加熱手段を付加して抽出コネクタ18の長さをかなり増大させることも可能である。更に、流出物の流動の中に化学物質又は銑鉄、或いは他の流動促進手段などの補助保全処置を施して、延長した抽出コネクタ18で発生する可能性がある流れの減速や遮断に対処することも可能である。
【００２９】
輸送コネクタ20は、海底に敷設した約50マイルのスケジュール番号160で呼び径8インチパイプでよい。輸送コネクタ20は、こうした構成の代わりに或いはそれに加えて、海底に敷設し海岸及び下流の精油所まで続く約150マイルのスケジュール番号80で呼び径8インチパイプのような付加的長さ及びサイズ構成を含むことができる。ほとんどの実施形態では、輸送コネクタ20の長さと抽出コネクタ18の長さ比は、少なくとも3:1となることが多いはずである。多くの実施形態では、輸送コネクタ20の長さと抽出コネクタ18の長さ比がかなり高くなろう（すなわち、約500:1、1000:1、又はそれ以上）。抽出コネクタ18に対する輸送コネクタ20の長さは本発明の概念では究極的には重要でない。これらの比及び例は、本発明の井戸産出物輸送装置10が実際に設置された際の大まかな規模と、井戸産出物輸送装置10の様々な構成要素間の相対的な長さ寸法を示すためのものにすぎない。
【００３０】
井戸12の産出チュービング、抗口装置14、及び抽出コネクタ18は、合わせて累層流出物抽出装置13と呼ぶことができる。或いは、累層流出物抽出装置13は井戸12の産出チュービング及び抗口装置14だけを含むこともできる。更に別の実施形態では、累層流出物抽出装置13は、井戸12の産出チュービング、抗口装置14、及び抽出コネクタ18の任意組合せとしてもよい。一般に、累層11には井戸12の産出チュービングが給油栓として取り付けられている。通常の技能を備えた当業者なら理解できるように、この産出チュービングは様々な形状、構成、寸法などとすることができる。上述のように抗口装置14も様々な形状及び構成としてよい。更に、抽出コネクタ18を様々に変形可能である。井戸12の産出チュービング、抗口装置14、及び抽出コネクタ18のこうした全ての形状、構成、変形例などは、累層流出物抽出装置13という用語に集合的に含まれ且つそう呼ばれる。本発明の目的では、累層流出物抽出装置13の最終生産物は低温流動発生器22まで移送され、本明細書に記載されたように継続的に処理される。本発明では、累層11から何らかの様態で抽出される流出物の供給が必要となる。従って、本明細書では、累層流出物抽出装置13の様々な実現例を説明する。しかし、本発明は、記載した累層流出物抽出装置13の例示的実施形態に限定されるものではない。本発明に関連して利用可能な累層流出物抽出装置13の多数の変形例及び構成が存在し、これらは通常の技能を備えた当業者であれば理解できるように本発明の範囲内に含まれることを意図する。
【００３１】
ジャンパ又は抽出コネクタ18は井戸産出流出物を低温流動発生器22に運び、この発生器22は、海底16温度に比較的近い或いはそれに近づく温度まで流出物を冷却し、混合する。
【００３２】
低温流動発生器22は、流出物の温度を低下させて蝋結晶、メタンガス水和物結晶などの物質を形成する固体を沈殿させ、産出した全流出物の分散流動可能混合物を生成する。この冷却過程では、低温流動発生器22は、本明細書に引用して援用する米国特許第5,284,581号、米国特許第5,427,680号、米国特許第6,070,417号、米国特許第6,412,135号に記載された装置などの流出物を混合し、遮断蓄積物を防止するための機構を用いる。流出物からの熱の除去は低温流動発生器22から出る前に実質的に完了するので、輸送コネクタ20又は長いパイプにおいて物質内で固体又は遮断構造物の更なる沈殿を引き起こすエネルギー損失運動力はほとんど或いは全く無い。こうした冷えた流出物は輸送コネクタ20に入り、このコネクタ20は、海底16に沿って又は海底16の近位で、抽出コネクタ18におけるよりも低速流動速度で流出物を輸送／移送し、徐々に浅くなる海底に概ね合わせて上昇し、沿岸で又は海岸近くにある適切な沿岸設置処理設備24で終端する。
【００３３】
低温流動発生器の構成要素内での流出物の平均流動速度は、概ね1フィート／秒を上回り10フィート／秒未満である。輸送コネクタ20における流量速度は比較的遅く、例えば、抽出コネクタ18における速度より毎秒1フィートを超えて遅く、例えば、1000セーボルトユニバーサル動粘性係数に相当する粘度で、5000バレル液体／日(BLPD)の流量において呼び径8インチパイプで1フィート／秒未満である。こうしたパイプは、1000直線フィートのパイプ当たり約5フィート液体[H2O]水頭のライン圧力低下を生み出す呼び新品鋼管の摩擦に近い内部摩擦を持つことができる。抗口で4000フィートの想定海洋深さにおいて、こうしたパイプ構成により、抗口装置14における例えば8000ポンド毎平方インチの流出物圧力は、流出物を沿岸設置処理施設までこの例では500マイルを超える長距離輸送でき、こうした施設に500ポンド毎平方インチを超える圧力で到着する。上述のサイズ、寸法、速度、及び本明細書に記載された他の数値は本発明の可能な実施形態の例にすぎない。これらは、本発明を記載したサイズ、寸法、速度、本明細書に記載された他の数値に限定する意図はない。
【００３４】
本発明の付加的な実施形態によれば、井戸産出物輸送装置10は、多種多様な構成要素及び構成を含むことができる。図1Bに一例が示されており、ここでは低温流動発生器22の下流に輸送コネクタ20の一部として追加配置された第1ポンプ26が図示されている。ポンプ26の追加により低温の流出物を輸送できる距離が増大する。更に、ポンプ26は井戸12内で流出物を生産するのに必要な圧力を減少させ、井戸の下にある基本的な貯留又は流出物産出累層11から流出物を更に抽出可能とする。動力及び制御供給ケーブル28を用いることもできる。
【００３５】
図1Cに示した本発明の別の実施形態は、輸送コネクタ20に沿って且つその構成に寄与する複数のポンプ26を含む。複数ポンプ26の追加により流出物を輸送できる距離が更に増大する。又、ポンプ26を用いて装置10又はその構成要素内で最適な圧力と流量を維持できる。例えば、所望の抗口又は貯留圧力が、5,000バレル液体／日で500ポンド毎平方インチの公称差圧を必要とする抗口から100マイルに位置したポンプ26による5,000バレル液体／日の流量で、それぞれ約6,000ポンド毎平方インチ及び約8,000ポンド毎平方インチであれば、ポンプ出力を増減させて貯留圧力及び産出量を所望に応じて管理できる。ポンプ26は遠心ポンプ又は容積式ポンプの何れでもよく、一般に多相機能を必要としない。更に、図示した実施形態は、適切なサブコネクタ（マニホルド）と動力及び制御供給ケーブル28と共にネットワーク接続された多数の低温流動発生器22も含む。動力及び制御供給ケーブル28は処理施設24から張設したものでもよいし、従来の浮遊式又は海中構造物のような他の場所から張設したものでもよい。
【００３６】
本発明を図1Dに示したように用いることもできる。ここでは、浮遊式処理プラットフォーム又は船舶30からの処理した原油（すなわちガス及び／又は水をほとんど含まない原油）の高温流動を、海面と海底を繋ぐコネクタ32を介して低温流動発生器22内へ送出し、沿岸設置処理施設24での追加処理のため、低温塊として輸送コネクタ20を介して長距離を海底16に沿って更に輸送する。この実施形態では、複数のポンプ、コネクタ、及び動力／制御供給ケーブルは他の図で示したように選択的に使用すればよい。
【００３７】
蝋質原油は、蝋を非粘着結晶として分散した状態で、海底温度又はそれに近い温度で効率的に輸送できる。同様に、一般に高メタン濃度の流出物から産出するガスは、浮遊式処理プラットフォーム又は船舶30で井戸生成した或いは他の真水又は海水と組み合わせて、低温流動発生器22内に送出し、輸送コネクタ20内を冷えたスラリーとして沿岸設置処理施設24まで輸送できる。更に、この冷えたスラリーは特定用途向けコネクタ36を介して船舶34に送出できる。ガスの低温スラリー化に関わる代替的な実施形態では、低温流動発生器22は、浮遊式処理プラットフォーム又は船舶30の浮遊式処理プラットフォームなどに設置された冷水供給コンテナ内に配置される。
【００３８】
上述の冷えたスラリー、低温流動、及び／又はスラリー流動は、主として処理済み原油、処理済みガス水和物スラリー、又はこうしたスラリーの混合物とすることができることは注目されたい。
【００３９】
本発明の更に別の実施形態に従って、図1Eは、多数の井戸12における多数の抗口装置14などの抗口抽出装置が低温流動発生器22と接続された構成を示す。他の実施形態と同様に、多数の抗口装置14も多数の低温流動発生器22と1:1の比、1:2、1:3、又は1:Nの比で接続でき、複数の井戸12が流出物を別個の低温流動発生器22それぞれに送る。すると、流出物は、例えばポンプ26を介して輸送システムを通過し、最終的には沿岸設置処理施設24に到達する。
【００４０】
本発明の更に別の実施形態に従って、図1Fは、多数の井戸12における多数の抗口装置14が低温流動発生器22と接続した構成を示す。他の実施形態と同様に、多数の抗口装置14も多数の低温流動発生器22と1:1の比、1:2、1:3、又は1:Nの比で接続でき、複数の井戸12が流出物を別個の低温流動発生器22それぞれに送る。この構成では、一機のポンプ26を抽出装置の一部として、抽出コネクタ18の範囲内で低温流動発生器22の前に追加して、流出物を井戸12から低温流動発生器22へポンピングする補助とする。すると、流出物は、例えばポンプ26を介して輸送システムを通過し、最終的には沿岸設置処理施設24に到達する。
【００４１】
図1Gは本発明の更に別の実施形態を示すもので、ここでは浮遊式構造物104（すなわち、浮遊式プラットフォーム、船舶、円柱など）を組み込んで井戸産出物輸送装置10を仕上げ完成する。上述したように、本発明の好適な実施形態は、沿岸又は近岸の低コスト施設で流出物を処理する。しかし、本発明は浮遊式構造物104を用いて流出物を処理することもできる。従って、この例では、海中の炭化水素産出井戸からの流出物は井戸12の産出チュービング、抗口装置14、及び抽出コネクタ18（集合的に、累層流出物抽出装置13と呼ぶ）に入り、浮遊式構造物104に送り込まれる。浮遊式構造物104では、流出物は少なくとも部分的に処理され、パイプライン又は船舶で海岸まで輸送できる。所望なら追加処理を陸上で行うこともできる。更に、浮遊式構造物104は部分的に流出物を処理した後、低温流動発生器22まで冷却のため返して、更に輸送コネクタ20を介して輸送できる。本実施形態のこの様態は図1Dで説明且つ図示したものに類似している。
【００４２】
本発明は図示した具体的な実施形態に限定するものではない。通常の技能を備えた当業者であれば、例示した様々な要素及び構成のそれぞれを組み合せ且つ交換して、井戸産出物輸送装置10の様々なネットワーク又は組合せ（ポンプ、低温流動発生器、コネクタなどを含むモジュール方式の構成要素の数又は配置）などを形成できることは理解するはずである。従って、本発明は、数が多すぎて具体的にここで説明できないこうした変形例及び組合せ全てを予期するものである。
【００４３】
図2は、上述の構成要素のシステムネットワーク40を形成する、本発明による別の実施形態を示す。例示目的で、複数の井戸及び井戸装置14、抽出コネクタ18、低温流動発生器22、ポンプ26、及び輸送コネクタ20が、互いに組み合わされることによりシステムネットワーク40を様々に構成する。ポンプ26を輸送コネクタ20の一部とすることもできる。供給ケーブルなどの他の構成要素も使用できる。拡大図42では、組み合わせてより大規模のシステムネットワーク40を形成する典型的な井戸産出物輸送装置10を示す。図示したように、井戸産出物輸送装置10それぞれは、パイプなどのネットワーク要素44を介して1つ又は複数の他の井戸産出物輸送装置10と接続する。同様に、ネットワーク要素44は、ポンプ・コネクタ要素などの様々な接合点50で組み合わせ、交差できる。ネットワーク要素44及び接合点50は、最終的にはより大径のパイプなどのより大径のネットワーク要素46に繋がり、流出物を適切に寸法決めした沿岸設置処理施設24まで輸送する。ネットワーク要素44におけるフィート／秒単位の流量は任意の抽出コネクタ18におけるフィート／秒単位の流量より通常は低いが、反対に後のネットワーク要素44におけるフィート／秒単位の流量が抽出コネクタ18におけるフィート／秒単位の流量より高くなることもある。各輸送コネクタ20及び下流のコネクタは非常に長距離となることがある。更に、追加ポンプ26をコネクタネットワーク要素44、46で選択的に使用できる。
【００４４】
本発明の更に別の実施形態に従って、図3Aは、流出物が様々な輸送コネクタ20を介して又は低温流動発生器22の一部を介して通過する際に、流出物を低速で回転させるための機構の一実施形態を示す。好適な実施形態では、輸送コネクタ20及び／又は低温流動発生器22はその全長にわたって旋条48として形成した螺旋状の溝を備えている。或いは、輸送コネクタ20及び／又は低温流動発生器22の下位部分が旋条48の特徴を備えていてもよい。旋条48は輸送コネクタ20及び／又は低温流動発生器22の内壁に直接形成してもよいし、適切な材料製の螺旋状インサートで形成することもできる。別法として、図3Bに示したように、ランド49などの螺旋状突起を輸送コネクタ20及び／又は低温流動発生器22の内壁に形成してもよい。旋条48又はランド49は、低温流出物の輸送に伴って流出物を低速で回転させる。低速回転することにより長時間、長距離にわたり均一な分散状態を維持する助けになる。更に、そうした螺旋構造は、特に静的な流動条件でコネクタの高い又は低い点で分離し且つ凝集するという流出物の傾向を軽減する。本明細書に記載した他の様態とともに、又、流出物分離の減少により、この特徴は、井戸産出の計画的若しくは緊急運転停止又は休止後の産出開始問題を軽減する本発明の能力に貢献する。
【００４５】
上述の実施形態及び本発明全般によれば、本発明の具体的な一実施例は、最適性能及び経済性実現のために均一な呼び寸法の構成要素を使用する。より具体的には、本発明の装置は、例えば垂直構成に関して一組の一律で標準化されたボーリング及び仕上げ構成要素並びに方法を使って建造、実現できる。例示目的では、1日1井戸当たり5000バレルの液体(流出物)(5000
BLPD)の公称流量が得られるとする。この例示的な実施形態では、炭化水素を産出する井戸12はそれぞれ5000 BLPDを抽出するよう設計されている。同様に、抗口14及び対応するチョーク装置も5000
BLPDに合わせて設計されている。抽出コネクタ18は、2フィート／秒を上回る乱流速度において5000 BLPDに合わせて寸法決めされている。それぞれの低温流動発生器22又は複数の発生器22は5000
BLPDで寸法決め且つ構成されており、輸送コネクタ20は平均1フィート／秒未満の層流速度で5000 BLPDで寸法決めされている。同様に、各ポンプ26は公称5000
BLPDで動作し、それを維持するよう寸法決め且つ構成されている。この例示的な実施形態では、多数の輸送コネクタ20が追加ポンプ26に連結されている場合は、輸送コネクタ20はネットワーク40全体における上流コネクタ20の容量の和に合わせて寸法決めされている。具体的には、ネットワーク40の設計は、ネットワークの下流側の構成要素に合わせて標準呼び寸法の制限に左右される。例えば、呼びパイプ径が8インチの8つの標準5000
BLPD構成要素であれば、公称40,000 BLPDの輸送コネクタ20にネットワーク接続されることになろう。或いは、24インチの呼びパイプ径及びポンプは、その後80,000
BLPD設計容量及び36インチの呼びパイプ径のネットワーク要素46及びポンプにネットワーク接続される。多くの類似パターンでの標準化は本発明により予期されている。
【００４６】
本発明の構成要素は、有索無人潜水機(ROV)、独立操作潜水機(IOV)、又は他の潜水艇若しくは装置による設置及び日常的且つ緊急の維持管理を目的としてモジュール化されていることが好ましい。こうした構成要素は、抽出コネクタ18、累層流出物抽出装置13、低温流動発生器22、ポンプ26、輸送コネクタ20、並びに動力及び制御供給ケーブル28及び対応するコネクタや他の構成要素などのそれらの下位構成要素を含みうる。輸送コネクタ20は概ね一定（すなわち実質的に変動しない）温度に維持されるので膨張／収縮対策又は関連した構成要素は不要である。こうした設計上の特徴及び当業者には周知の他の特徴により、北極の氷の下などの海中環境や、例えばナイジェリアや海底火山などの潜在的に厳しい地理的場所などでの独自の利用が予期されている。
【００４７】
本発明の例示的な一実施形態によれば、低温流動発生器22は、井戸産出物輸送装置10を形成する構成要素の1つである。低温流動発生器22に関する次の説明は、低温流動発生器22の一実現例を述べたものにすぎないことに注目されたい。本明細書では、「低温流動発生器22」という語句は後述する実施形態に加え、当業者なら理解可能な他の低温流動発生に関わる実施例及び装置を含みうる。図4を参照すると、低温流動発生器22は、処理壁86とランナ復帰構造体88とを通過する連続再入内腔84を画定する壁82を含む。入口ポート90と出口ポート92が再入内腔84に連通している。第1通路94が再入内腔84に沿って入口ポート90から出口ポート92まで通じている。第1通路94を囲む内腔壁82は熱伝導物質からなる熱交換部96を含む。熱交換部96内の内腔84は有利なことに均一の断面を備える。より短い第2通路98が再入内腔84に沿って入口ポート90から出口ポート92まで画定され、ランナ復帰構造体88の中のみを通っている。
【００４８】
ランナ復帰構造体88は小径部100を備えており、小径部100内では、再入内腔84の断面積が熱交換部96内の断面積より小さくなるのが好ましい。壁状態調節ランナ112が内腔84に配置されていて、内腔の回路内を独立して自由に移動できる。又、ランナ復帰構造体88は、入口ポート90から第2通路98を介して出口ポート92への流動を遮断する逆止め弁102などの閉塞機構も含んでいる。一実施形態では、熱交換部96は第1通路94に比べて非常に長く、海水に浸されている。或いは、熱交換器封じ込めシェルが、内腔壁82の熱交換部96の周りの空間を囲むようにしてもよい。本明細書に示した低温流動発生器22は、低温流動発生器の一形式を示すものにすぎないことは注目されたい。他の形式の低温流動発生器を使用して本発明の装置で用いる低温流動を発生可能であり、本発明は具体的な低温流動発生器の実施形態に限定されない。更に、好適な実施形態は、装置10の個別な設置例の具体的な特徴に基づいて決定できる。
【００４９】
動作時には、大洋又は海に設置されると海水が冷媒として作用する。冷却されると固体を生じる流体が入口ポート90に導入され、通路94に沿って内腔84を循環して出口ポート92から出る。逆止め弁102は通常閉じられており、第2通路98を流れが通過するのを防いでいる。入口ポート90から導入された流出物は、通路94に沿って循環する際に処理壁86との接触と、熱交換部96での流体混合とにより熱が除去される。この熱除去の結果、循環流体から固体が形成され、処理壁86内部と流出物内に蓄積する。
【００５０】
流体が内腔84を流れる際に、この流体がランナ112を流動通路94に沿って押し流す。壁状態調節ランナ112が処理壁86内で内腔84に沿って移動する際に、ランナ112は壁表面から蓄積した固体を接触と乱流により除去するので、壁に固体が蓄積されず、運搬されつつ、スラリーとして流動流体と混ざり合う。ランナ112は処理壁86との頻繁な接触により減速するので、このスラリー流動はランナ112より僅かに動きが速い。この流速差は流出物の乱流及び混合に寄与する。
【００５１】
ランナ112が復帰構造体88内に押し流されると、ランナ112は出口ポート92前を通過して小径部100に入り、変形して外周部が縮小する。そして、ランナ112の先端が前進を続けて逆止め弁102を押し開け、入口ポート90前を通過して内腔84の通路94に進入する。ランナ112が復帰構造体88を通過すると、流動により内腔84を更に一巡押し流され、壁から蓄積固体を除去し、乱流性の分散混合物すなわちスラリーを生成する。
【００５２】
本発明の更に別の実施形態に従って、抽出コネクタ18及び／又は低温流動発生器22は、例えば図5A及び5Bに示したように小径断面部52などにより減圧機構54を提供できる。こうした小径断面部52は、抗口装置14での或いはそれ以前でのチョーキングによる又は当業者には既知の他の従来手段による従来の一次圧力調節機構に必ずしも取って代わるものではない。本明細書に記載した減圧機構54は従来の抗口チョーキング手段を補い、助けとなるものである。抽出コネクタ18及び低温流動発生器22とともに本明細書で記載されたポンプ26は、本発明の全般的最適化において減圧及び流量制御能力を備えている。井戸産出物輸送装置10の構成要素を用いて抗口装置14において或いはその近傍の圧力を減少させると、貯留圧力が保たれると考えられる。沿岸設置処理施設24で生産される炭化水素から回収され、ポンプ26駆動用に使われるエネルギーは、自然的手段で深い貯留に返されたエネルギーよりかなり小さい。例えば、井戸産出物輸送装置10が1億バレル相当の貯留から原油を20％増産できれば（すなわち、2千万バレルの原油に相当）、こうして利用可能となる付加的エネルギーはポンプ26を提供し稼働するのに必要なエネルギーよりかなり大きくなる。
【００５３】
本発明の例示的な一実施形態によれば、各低温流動発生器22は、井戸産出物輸送装置10及び井戸12の稼働を最適な様態で監視し、制御するのに役立つ独特の符号化信号を発信する。これは図6Aに部分的に示したような方法で実現できる。ここでは、パルス発生機構61として組み込んだ低温流動発生器22の外周断面積縮小部60又は冷却及び流動部において選択した間隔62で離間した類似の歪みが圧力パルスを発生する。図6Bは、典型的なシャトル又はランナ112が低温流動発生器22の冷却及び流動部内を移動し、面積縮小部60を通過する際に発生する圧力パルス64を示すグラフである。更に、選択した間隔62に対応したそれぞれの間隔(I)におけるパルス64の大きさ(M)も図示した。パルス64の大きさM及び形状は、選択した間隔62と流動の変化するレオロジーとの関数である。増分時間及び圧力増減並びにパルスの周期(PT)におけるそれぞれの変化率が、得られた実験及び作動データとの分析用比較のためのパルス64の形状を決定する。従って、異なる流動特性によって、図6Bに示したグラフのパルスの形状及び曲率、大きさ(M)、間隔(I)の長さ、並びに周期(PT)が変化するはずである。これらの変化分析により、測定され且つグラフ表示されている変数からの流動特性を解釈可能となる。図6Bの複数パルス64は、実験及び作動データから開発された一連の広範囲のアルゴリズムを介して組み合わせて制御データ曲線を与える。こうしたデータ曲線は、分析により図6Cで結晶性流動66、軽炭化水素流動68、及び水70として簡略化した例で示した異なる流出物レオロジーを示している。実際には、レオロジー及び作動曲線は非常に複雑である。しかし、この単純な信号発生は本発明の動作において制御手段として利用できる。又、こうした信号を使って海中井戸を監視し、制御できる。例えば、この信号は流出物産出累層11中のガス又は水の指標や、低温流動発生器22内の様々なスラリーの形成率の指標となりうる。
【００５４】
従来は、又本発明以前は、可能な限りの高率で産出井戸から原油を抽出する過程で、水及び場合によってはガスの井戸12の産出チュービングへの流入がしばしば増大していた。水及び／又はガス流入増大は油田の有用寿命を短くしてしまう。本発明の井戸産出物輸送装置10を使った抽出は通常より低速で行われるので、一定の領域における抽出率を減少させることによって、水及びガスの好ましくない流入が緩和され、従って当該井戸と貯留の寿命、及び抽出原油の総量が増大する。従って、本発明の井戸産出物輸送装置10は水及びガスの発生を最小化できる。
【００５５】
本発明に従って井戸産出物輸送装置10を利用すれば、原油累層／貯留から発生する水及びガスの量がかなり減少する。従って、比較的少量のこうした流体が再注入に利用できる。貯留へ自然に補充される流体が取り出された流体体積及び圧力を概ね相殺できる。水の注入又は希ではあるがガス注入が必要な場合は、他の手段を使用できる。代替例としては海中システム海水注入がある。
【００５６】
探鉱、ボーリング、仕上げ、フローライン、ライザー、浮遊式処理プラットフォーム、パイプライン又は船舶による沿岸の精製施設への輸送からなる現在の海中油田開発生産は、一般に、しばしばスケールアップしたこうした設備の最大且つ最適な入手可能構成要素を利用するよう設計されている。こうした設備のスケールメリットがこうした設計と仕様を決定してきた。本発明の井戸産出物輸送装置10によって、海中原油産出の全般的設計が、その独自の特徴、すなわち累層から沿岸への産出成分の低温輸送、処理の単純化、コスト軽減、及び燃料生産の高効率化に基づくことが可能になる。上述したように、処理の一部は浮遊式構造物で実行できるが、これではコスト削減の度合いが減少する可能性がある。
【００５７】
又、本発明は、破損した輸送コネクタ又は運搬装置からの連続的な放出がほとんど或いは全くないなどの環境に関わる利点も提供する。連続的な放出がほとんど或いは全く起こらないのは、一旦運転停止すれば、内部に含まれた運搬中の流出物の粘度が高く、破損部から海中へ流入しにくいからである。次に、海洋表面まで上昇すると、粘着性があり小滴状の流出物は海洋表面上を分散する可能性が低い。こうした小滴はより安全で、回収コストが低いだけでなく、環境に与える損害も低い。
【００５８】
現在の海中産出は、電気、光ファイバ、及び／又は油圧供給ケーブルや、高性能、複雑、且つ高価な様々な装置及び機器を用いたセンサや制御装置などを含む周到な感知システムにより従来から監視、制御されている。パルス発生機能を利用した本発明が提供する独自のリアルタイム動作データにより、最適な性能及び経済性のための最適制御、産出、安全、及び維持管理パラメータなどが得られる。
【００５９】
本発明は、井戸から産出した流出物の処理のための輸送に先だって、低温流動発生器を使用して流出物を冷却且つ混合する。比較的低速な低温流動の使用は、輸送パイプライン（輸送コネクタ）の全長にわたって温度勾配や温度変化がほとんど或いは全く起こらず、従って熱による膨張も無いことを意味する。熱による膨張がないので、疲労の原因となりうる継続的な加熱／膨張に続く冷却／収縮によるパイプ破損の可能性が大幅に減少する。更に、パイプラインでは同様に応力及び疲労の原因となる長手方向の熱膨張はほとんど又は全く発生しない。低温流動の使用によって、熱応力の減少による応力又は座屈を除去するためのパイプライン沿いに膨張継手を設けることがあまり有用でなくなる。同様に、パイプライン内の低温流動はパイプライン外の海水温度又はそれに近い温度となっていることがほとんどなので、パイプラインに沿って断熱を施す必要もない。又、パイプラインを処理施設まで加熱するための加熱装置の必要性もない。従来の深海ボーリング、処理、及び輸送設備の代わりに、本発明の井戸産出物輸送装置を配備すれば、上述した全ての考慮事項が大きなコスト削減に貢献する。
【００６０】
井戸産出物輸送装置10の粘性分散混合物の流動は、パイプライン沿いの低い点における水たまりを減少又は除去できる。これは水和物集塊及びプラッギングの形成の可能性を減少させる。水和物プラッギングが形成されにくくなるので、パイプライン内での流動を維持するために化学物質を注入する必要性が無くなるか大きく減少する。更に、低温流動で発生する蝋及び水和物の量を容易に管理できる。液体形態の蝋及び水和物を非粘着性の固相に変化させることで、パイプラインを詰まらせることなくこれら蝋及び水和物を井戸から処理施設まで輸送できる。産出した流出物は蝋が粘性をなくす温度まで冷却され、水和物はその生成熱要件を満足するのに十分なエネルギーを交換する時間がある。
【００６１】
更に、本発明の井戸産出物輸送装置10は従来の基本的な非加熱パイプを利用しており、高分子パイプ及びパイプライナの使用が可能である。パイプラインは加熱されず、輸送中の流出物は冷却されているので、産出物の流動が高分子製ライナ又はパイプにおいて材料破損を引き起こす可能性が大幅に減少する。本発明ではその設計温度の形態において分子活性が低くなる結果、酸性及び他の好ましくない化学的作用も最小化される。
【００６２】
本発明の井戸産出物輸送装置10の使用には、冷却した流出物の粘性増大に対処するためポンプがしばしば用いられる。ポンプを使用することで井戸及び供給産出地の寿命が延びる。蝋及び水和物の除去に利用される温度低下の自然の結果として、流出物の粘性が増加する。この粘性増加はライン摩擦を増加させ、よってパイプラインの全長にわたって圧力降下が増大する。輸送コネクタは、遅い層流を維持することで圧力降下を最小化して圧力降下を補償する一方、ポンプは管路圧を産出地の寿命に合わせて設計された所定水準に維持して、寿命を延ばし生産を増大させる。
【００６３】
本発明の多くの修正及び代替実施形態は、上述の記載を考慮すれば通常の技能を備えた当業者には明白となるはずである。従って、この記載は、例示的なものとしてのみ解釈されるべきであり、又、これは、本発明を実施するための最良の様態を、通常の技能を備えた当業者に教示するためのものである。上述の構成の詳細は、本発明の精神から逸脱することなく実質的に変更することができ、開示した発明の範囲内に入る全ての修正の排他的使用権は、保持されている。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
本発明は、次の説明及び添付の図面を参照すればより明確に理解されるはずである。
【図１】(A)  本発明の一様態に従った、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。  (B)  本発明の一様態に従った、ポンピング機構が使用される、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。  (C)  本発明の一様態に従った、多数の構成要素が使用される、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。  (D)  本発明の一様態に従った、浮遊式構造物が使用される、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。  (E)  本発明の一様態に従った、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送するための、多数の井戸に対応した装置の概略図である。  (F)  本発明の一様態に従った、多数の井戸に対応し代替的なポンプ構成を備えた、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。  (G)  本発明の一様態に従った、浮遊式構造物が井戸産出物に一定の処理を施す、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。
【図２】本発明の一様態に従った、ネットワーク構造が構築されている、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の概略図である。
【図３】(A)  本発明の一様態に従った、井戸産出物を輸送するための或いは低温流動発生器で使用するためのパイプの施条内表面の透視図である。  (B)  本発明の一様態に従った、井戸産出物を輸送するための或いは低温流動発生器で使用するためのパイプの内表面の透視図であり、該パイプはランドを備えている。
【図４】本発明の一様態に従った、井戸産出物を抽出、冷却、且つ輸送する装置の低温流動発生器構成要素の概略図である。
【図５】(A)  本発明の一様態に従ったチョーキング減圧機構の概略図である。  (B)  本発明の一様態に従ったチョーキング減圧機構の代替構成の概略図である。
【図６】(A)  本発明の一様態に従った低温流動発生器内のパルス発生器の概略図である。  (B)  本発明一様態に従ったパルスを示すグラフである。  (C)  本発明一様態に従った異なる低温流動物質のパルスを比較するグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図１Ｆ】
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【図１Ｇ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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