СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ЗАМЕРЗАНИЯ ВОДЫ С НИЗКОЙ СОЛЕНОСТЬЮ В МОРСКОМ ПОДВОДЯЩЕМ ТРУБОПРОВОДЕ ДЛЯ НАГНЕТАНИЯ ВОДЫ С НИЗКОЙ СОЛЕНОСТЬЮ
METHOD AND SYSTEM FOR INHIBITING FREEZING OF LOW SALINITY WATER IN SUBSEA LOW SALINITY WATER INJECTION FLOWLINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу и системе для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в морском трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью.
Уровень техники
Из международных патентных заявок WO 2012/051511, WO 2010/092097 и WO 2010/092095 известно об увеличении добычи нефти (EOR) посредством нагнетания опресненной воды в нефтесодержащий пласт.
На морских объектах воду с низкой соленостью можно получать посредством опреснения морской воды на морской платформе с последующим нагнетанием потока опресненной воды по подводящему трубопроводу для нагнетания морской воды в подводное устье нагнетательной скважины для нагнетания опресненной морской воды.
В условиях Севера и глубоководных условиях обычная температура воды у морского дна может составлять -2 градуса Цельсия. При такой минусовой температуре морская вода, окружающая морской подводящий трубопровод, не замерзает, но опресненная вода, нагнетаемая в подводящий трубопровод для нагнетания морской воды, может замерзать и забивать и разрушать трубопровод, если течение воды с низкой соленостью будет временно прекращено, например, из-за нарушения режима нагнетания.
После таяния содержимое трубопровода будет выливаться в море, и подводящий трубопровод будет требовать замены, что приведет к отклонению прогнозных показателей добычи и незапланированным расходам.
Известные технические решения для предотвращения замерзания подводящих трубопроводов для нагнетания морской воды предусматривают нагрев подводящих трубопроводов, изоляцию и/или нагнетание противоморозных добавок, что является экономически неэффективным как в отношении монтажа, так и в отношении эксплуатации, и требует активного мониторинга подводящего трубопровода и/или использования систем нагнетания антифриза, которые склонны к работе с перебоями. Потенциальное обесточивание платформы является сценарием, при котором прекращается не только нагнетание опресненной воды, но и нагрев и/или нагнетание антифриза.
Существует необходимость в усовершенствованных способе и системе для предотвращения замерзания подводящих трубопроводов для нагнетания морской опресненной воды, которые являются экономически эффективными и менее подверженными выходу из строя по сравнению с имеющимися системами нагрева, изоляции и нагнетания антифриза в подводящие трубопроводы.
Сущность изобретения
По изобретению предлагается способ для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в подводном подводящем трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью, содержащий обеспечение подводящего трубопровода с системой контроля давления, которая поддерживает повышенное давление среды внутри подводящего трубопровода на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным, по существу, неподвижной водой с низкой соленостью.
Система контроля давления может быть выполнена с возможностью поддержания давления в подводящем трубопроводе выше 200 бар и, по усмотрению, выше 250 бар на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды и периодов останова и может содержать:
- насос, который нагнетает воду с низкой соленостью при повышенном давлении в подводящий трубопровод во время эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью;
- противоточный забойный клапан, установленный рядом с передним концом морского подводящего трубопровода;
- поточный забойный клапан, установленный рядом с задним концом морского подводящего трубопровода; и
- средства для первоначального закрывания поточного клапана и последующего закрывания противоточного клапана перед выключением насоса в начале каждого периода останова.
По изобретению также предлагается система для предотвращения замерзания воды с низкой соленостью в подводном трубопроводе для нагнетания воды с низкой соленостью, содержащая систему контроля давления, выполненную с возможностью поддержания повышенного давления среды в подводящем трубопроводе на всем протяжении эксплуатации с нагнетанием воды с низкой соленостью и временных периодов останова подводящего трубопровода, во время которых подводящий трубопровод остается заполненным, по существу, неподвижной водой с низкой соленостью.
Противоточный и поточный забойные клапаны могут быть блокировочными клапанами, и система контроля давления также может содержать датчик давления, выдающий аварийный сигнал, когда давление внутри подводящего трубопровода падает ниже заданного давления.
Кроме того, трубопровод нагнетания опресненной воды может быть выполнен с возможностью нагнетания опресненной морской воды в нефтесодержащий подводный пласт для увеличения добычи нефти (EOR) из пласта.
Эти и другие отличительные признаки, варианты выполнения и преимущества способа и системы по изобретению описаны в приложенной формуле изобретения, реферате и приведенном ниже подробном описании неограничивающих вариантов выполнения, показанных на приложенном чертеже, при этом в приведенном описании используются номера позиций, которые относятся к соответствующим номерам позиций на чертеже.
Краткое описание чертежа
На фиг. 1 показан подводящий трубопровод для нагнетания морской опресненной воды, в котором замерзание опресненной воды предотвращается согласно способу и системе по изобретению.
Подробное описание показанного варианта выполнения
На фиг. 1 показана морская платформа 1 для добычи сырой нефти из морских нефтяных пластов 2, содержащих сырую нефть.
2
Сырая нефть добывается из одной или нескольких скважин 3 для добычи сырой нефти, и для стимулирования добычи сырой нефти в пласт 2 через скважину 4 для нагнетания воды с низкой соленостью нагнетается вода (HO) с низкой соленостью.
2
2
Нагнетаемую воду (НО) с низкой соленостью получают посредством обессоливания морской воды в водоопреснительной установке 5 на платформе 1 для добычи нефти, после чего опресненная вода (НО) нагнетается в нагнетательную скважину с помощью насоса 6 и подводящего трубопровода 7 для нагнетания опресненной морской воды, который продолжается вдоль морского дна 8 от основания морской платформы 1 до устья нагнетательной скважины 4.
Система по изобретению также оборудована противоточным забойным клапаном 10 и поточным забойным клапаном 11, которые выполнены с возможностью закрывания перед выключением насоса 6 в конце цикла нагнетания опресненной воды.
2
∧
Закрывание забойных клапанов 10 и 11 перед выключением насоса 6 обеспечивает система контроля давления, которая может поддерживать достаточно высокое давление в подводящем трубопроводе 7 таким образом, чтобы температура замерзания опресненной воды (НО) опускалась до/ниже обычной температуры морской воды. Для обычной температуры морской воды -2 градуса Цельсия у морского дна в подводящем трубопроводе 7 для нагнетания опресненной морской воды у морского дна требуется поддерживать минимальное давление -395,2*(((273,16-2)/273,16)9-1)=25,3 МПа=253 бар.
2
2
2
Во многих случаях это фактически означает, что во время периодов останова, когда прерывается нагнетание опресненной воды (НО), давление опресненной воды (НО) в трубопроводе 7 для нагнетания поддерживается равным или практически равным давлению, при котором опресненная вода (НО) нагнетается в подводное устье 9 скважины.
Забойные клапаны 10 и 11 могут состоять из комплекта блокировочных клапанов с каждого конца трубопровода 7, которые автоматически отсекают давление, как только прерывается течение опресненной воды по трубопроводу 7, например, из-за выключения нагнетательного насоса 6.
Во избежание замерзания подводного трубопровода 7 в случае прерывания течения на длительный период времени, например, более чем на день или на неделю, из трубопровода 7 может быть слита вода, и он может быть заполнен средой, которая не замерзает при обычной температуре у морского дна ниже нуля. Эта среда может содержать морскую воду или опресненную вод, к которой добавлена противоморозная добавка, например, метанол и/или моноэтиленгликоль (MEG).