СИСТЕМА РЕЗЕРВУАРОВ
SYSTEM OF RESERVOIRS

Область техники
Настоящее изобретение относится к модульной системе резервуаров, а также к резервуару и раме, пригодным для использования в указанной системе.
Уровень техники
В шельфовой нефтяной промышленности резервуары для химических веществ используются, как правило, для приема, хранения, выгрузки, обработки и транспортировки различных текучих сред, таких как вертолетное топливо, моноэтиленгликоль (MEG, Mono Ethylene Glycol), углеводородные загрязненные буровые растворы и растворы для заканчивания скважин и неочищенная нефть/отработанные нефтепродукты. Современные резервуары выполняются в виде отдельных узлов, располагаемых в разных местах на борту морской установки. Например, на полупогружной буровой установке к таким местам, как правило, относится рабочая палуба, разделительная колонна/трубная палуба. Обычно, в зависимости от выполняемых операций для передачи жидкости в резервуары и из резервуаров, с этими резервуарами используют присоединяемые вручную резиновые шланги диаметром 2 дюйма.
Монтаж и размещение известных из уровня техники резервуаров для химических веществ на шельфе занимает много времени, а также обычно требует сварки стыков при формировании поддона для сбора конденсата/проливов, необходимого для улавливания любой утечки из резервуаров.
3
Например, во время операций по испытанию и заканчиванию скважин процедуры монтажа/размещения являются особенно затратными по времени, если относятся к установке резервуаров-накопителей объемом 30/50 м. Такая установка предусматривает не только сварку и раскрепление, в том числе упомянутых выше стыков, но также монтаж всех резиновых шлангов для входного и выходного отверстий, а также для вентиляционных линий, идущих к разводкам безопасности за бортом или к факельной системе.
Из-за ограничений на буровой конструкции, для усиления палубы и распределения значительной нагрузки с упомянутых выше резервуаров-накопителей требуется использовать распорные балки, которые необходимо приваривать.
3
Еще одним недостатком современных резервуаров-накопителей объемом 30/50 м является то, что их необходимо перевозить пустыми. При этом, размеры некоторых резервуаров-накопителей (ширина и высота) превышают размеры, допустимые с точки зрения их транспортировки по суше на грузовых автомобилях. Если рама шире 2,6 м, то необходим автомобиль сопровождения, при этом транспортировка возможна только в конкретные периоды времени и дни недели.
3
Кроме того, резервуары-накопители объемом 30/50 м используются только при атмосферном давлении, причем их нельзя использовать для текучих сред, имеющих концентрации захваченных газообразных углеводородов.
3
При транспортировке, жидкости из резервуаров-накопителей объемом 30/50 м следует перенести в передвижные отстойные резервуары. Обычно такие передвижные резервуары, представленные на рынке, имеют размеры, составляющие 500 галлонов и 1000 галлонов (то есть, от 2300 литров и максимально до 4500 литров), причем они могут иметь как вертикальную, так и горизонтальную конфигурацию.
Эти передвижные резервуары в качестве максимального допустимого давления имеют атмосферное давление, причем во время операций заполнения требуется присутствие обслуживающего персонала. Такое заполнение происходит через открытый смотровой люк в верхней части резервуара. Соответственно, во время заполнения персонал подвергается воздействию паров отходов, содержащих углеводороды. Кроме того, передвижные резервуары открыты и продуваются при заполнении, при этом взрывоопасные пары являются потенциальным источником опасности на борту. Смешанное использование вертикальных и горизонтальных передвижных резервуаров, транспортируемых по морю, в сочетании с оборудованием для их расположения на палубе (двутавровые балки), усложняют размещение резервуаров рядом друг с другом для обеспечения эффективного использования пространства на борту буровой установки, где, как правило, имеется очень мало свободного места.
Дополнительно к раскрытым выше проблемам, связанным с современными резервуарами-накопителями и/или передвижными отстойными резервуарами, некоторые буровые установки также имеют ограничения, касающиеся заполнения передвижных отстойных резервуаров и заключающиеся в том, что транспортировка и заполнение допускается только после перекрытия скважины.
Другие проблемы, касающиеся современных резервуаров-накопителей и/или передвижных отстойных резервуаров, состоят в том, что требуется довольно много времени для транспортировки и заполнения передвижных отстойных резервуаров во время, например, пробной эксплуатации. Кроме того, ни один из упомянутых резервуаров не имеет какой-либо встроенной системы защиты от пожара. В современных технических решениях, если на борту нет воды, то воду необходимо забирать/подводить.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть или устранить по меньшей мере некоторые из недостатков известных резервуаров и/или систем резервуаров.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предложена модульная система резервуаров, а также резервуар и монтажная рама для использования в такой системе. Признаки настоящего изобретения изложены в прилагаемой формуле и состоят в следующем.
Согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к модульной системе резервуаров, содержащей по меньшей мере два резервуара высокого давления и монтажную раму, причем:
- каждый из резервуаров высокого давления содержит сосуд высокого давления и защитную раму, внутри которой расположен указанный сосуд высокого давления, причем защитная рама выполнена, или скомпонована так, что обеспечена возможность установки нескольких резервуаров высокого давления поверх друг друга, причем сосуд высокого давления содержит вентиляционное выходное отверстие и первое входное отверстие, причем
вентиляционное выходное отверстие расположено в верхней половине сосуда высокого давления, причем первое входное отверстие расположено в нижней половине сосуда высокого давления и соединено по текучей среде с технологической линией резервуара, причем технологическая линия резервуара содержит первый гидравлический соединитель и второй гидравлический соединитель на противоположных концах технологической линии резервуара, так что второй гидравлический соединитель первого резервуара высокого давления (то есть, одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления) выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем второго резервуара высокого давления (то есть, другого из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления), когда второй резервуар высокого давления установлен поверх первого резервуара высокого давления, причем
- монтажная рама содержит опорную раму, выполненную с возможностью установки поверх нее указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, причем опорная рама содержит технологическую линию рамы, причем
технологическая линия рамы содержит по меньшей мере два гидравлических соединителя, причем каждый гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем технологической линии резервуара (то есть, выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления) и расположен так, что обеспечена возможность соединения по текучей среде технологической линии рамы с технологическими линиями резервуаров для указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, когда резервуары высокого давления установлены на опорной раме рядом друг с другом.
Первое входное отверстие сосуда высокого давления предпочтительно расположено в нижней половине сосуда высокого давления, наиболее предпочтительно расположено в нижней части сосуда высокого давления, так что сосуд высокого давления может быть, при необходимости, опустошен через входное отверстие.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения согласно первому аспекту предложена модульная система резервуаров, причем:
- сосуд высокого давления содержит первое выходное отверстие, расположенное в нижней половине сосуда высокого давления и соединенное по текучей среде с отсасывающей линией резервуара, причем отсасывающая линия резервуара содержит первый гидравлический соединитель, причем
- опорная рама содержит отсасывающую линию рамы, содержащую по меньшей мере два гидравлических соединителя, причем каждый гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем отсасывающей линии резервуара (то есть, выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним из указанных первых гидравлических соединителей отсасывающих линий резервуара указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления) и расположен так, что обеспечена возможность соединения по текучей среде отсасывающей линии рамы с отсасывающими линиями резервуаров для указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, когда резервуары высокого давления установлены на опорной раме рядом друг с другом или поверх друг друга.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно первому аспекту, предложена модульная система резервуаров, причем
- вентиляционное выходное отверстие сосуда высокого давления представляет собой второе выходное отверстие, расположенное в верхней половине сосуда высокого давления (так что при необходимости может быть обеспечен выпуск газа из сосуда высокого давления) и соединенное по текучей среде с по меньшей мере одной из вентиляционной линии резервуара и отводящей линии резервуара, причем вентиляционная линия резервуара и/или отводящая линия резервуара содержит первый гидравлический соединитель, причем
- опорная рама содержит по меньшей мере одну из вентиляционной линии рамы и отводящей линии рамы, причем вентиляционная линия рамы и/или отводящая линия рамы содержит по меньшей мере два гидравлических соединителя, причем каждый гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним из первого гидравлического соединителя вентиляционной линии резервуара и отводящей линии резервуара (то есть, выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним из первых гидравлических соединителей вентиляционных линий резервуаров или отводящих линий резервуаров для одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления), и расположен так, что обеспечена возможность соединения по текучей среде по меньшей мере одной из вентиляционной линии рамы и отводящей линии рамы с вентиляционной линией резервуара и отводящей линией резервуара для указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления (или одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления), соответственно, когда резервуары высокого давления установлены на опорной раме рядом друг с другом или поверх друг друга.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения согласно первому аспекту, предложена модульная система резервуаров, причем по меньшей мере два гидравлических соединителя технологической линии рамы и первый гидравлический соединитель технологической линии резервуара для указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления расположены так, что технологическая линия рамы соединена по текучей среде с технологической линией резервуара одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, когда резервуар высокого давления установлен на опорной раме.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно первому аспекту предложена модульная система резервуаров, причем технологическая линия рамы, и опционально отсасывающая линия рамы, вентиляционная линия рамы и отводящая линия рамы, содержит патрубок технологической линии, патрубок отсасывающей линии, патрубок вентиляционной линии и патрубок отводящей линии, соответственно. Каждый из соответствующих патрубков линий обеспечивает общее соединение по текучей среде с указанными по меньшей мере двумя гидравлическими соединителями технологической линии рамы, отсасывающей линии рамы, вентиляционной линии рамы и отводящей линии рамы, соответственно.
Согласно второму аспекту в настоящем изобретении предложен резервуар высокого давления для использования в модульной системе резервуаров согласно первому аспекту, причем резервуар высокого давления содержит сосуд высокого давления и защитную раму, внутри которой расположен указанный сосуд высокого давления, причем сосуд высокого давления содержит вентиляционное выходное отверстие и первое входное отверстие, причем:
- вентиляционное выходное отверстие расположено в верхней половине сосуда высокого давления, предпочтительно на верхушке сосуда высокого давления, причем первое входное отверстие расположено в нижней половине сосуда высокого давления и соединено по текучей среде с технологической линией резервуара, причем технологическая линия резервуара содержит первый гидравлический соединитель и второй гидравлический соединитель, расположенные на противоположных концах технологической линии резервуара.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения согласно второму аспекту предложен резервуар высокого давления, причем указанный сосуд высокого давления содержит:
- первое выходное отверстие (7), расположенное в нижней половине сосуда высокого давления, предпочтительно в днище сосуда высокого давления, и соединенное по текучей среде с отсасывающей линией (8) резервуара, причем отсасывающая линия резервуара содержит первый гидравлический соединитель (13). Первое выходное отверстие предпочтительно расположено на уровне ниже уровня первого входного отверстия.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно второму аспекту предложен резервуар высокого давления, причем вентиляционное выходное отверстие сосуда высокого давления представляет собой второе выходное отверстие, расположенное в верхней половине сосуда высокого давления и соединенное по текучей среде с по меньшей мере одной из вентиляционной линии резервуара и отводящей линии резервуара, причем вентиляционная линия резервуара и отводящая линия резервуара содержат первый гидравлический соединитель.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения согласно второму аспекту предложен резервуар высокого давления, причем технологическая линия резервуара расположена так, что первый гидравлический соединитель технологической линии резервуара расположен в нижней секции резервуара высокого давления, а второй гидравлический соединитель технологической линии резервуара расположен в верхней секции резервуара высокого давления.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно второму аспекту, предложен резервуар высокого давления, причем первый гидравлический соединитель и второй гидравлический соединитель технологической линии резервуара расположены так, что указанный второй гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем технологической линии резервуара другого резервуара высокого давления согласно второму аспекту, когда указанный другой резервуар высокого давления установлен поверх резервуара высокого давления.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно второму аспекту предложен резервуар высокого давления, причем сосуд высокого давления во время эксплуатации имеет по существу круговую периферию в горизонтальной плоскости, причем входное отверстие расположено так, что технологический поток втекает в сосуд высокого давления в направлении, по существу тангенциальном к круговой периферии у входного отверстия.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения согласно второму аспекту предложен резервуар высокого давления, содержащий технологическую линию резервуара и по меньшей мере одну из отсасывающей линии резервуара, вентиляционной линии резервуара или отводящей линии резервуара. Предпочтительно, каждая из технологической линии резервуара, отсасывающей линии резервуара, вентиляционной линии резервуара и отводящей линии резервуара расположена между сосудом высокого давления и защитной рамой, так что указанные линии повредить довольно сложно. Кроме того, каждая из технологической линии резервуара, отсасывающей линии резервуара, вентиляционной линии резервуара и отводящей линии резервуара содержит трубку или тракт, который во время эксплуатации резервуара высокого давления расположен в по существу вертикальном направлении. Труба (или технологическая линия резервуара, отсасывающая линия резервуара, вентиляционная линия резервуара или отводящая линия резервуара) содержит первый гидравлический соединитель и второй гидравлический соединитель, расположенные на противоположных концах трубы, причем первый гидравлический соединитель расположен в днище резервуара высокого давления, а второй гидравлический соединитель расположен в верхушке резервуара высокого давления.
Согласно третьему аспекту в настоящем изобретении предложена монтажная рама для использования в модульной системе резервуаров согласно первому аспекту настоящего изобретения, содержащая опорную раму, причем обеспечена возможность установки на указанной опорной раме по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, причем опорная рама содержит технологическую линию рамы, имеющую по меньшей мере два гидравлических соединителя и по меньшей мере один патрубок технологической линии, причем каждый гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем технологической линии резервуара одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, и расположен так, что обеспечена возможность соединения по текучей среде технологической линии рамы с технологической линией резервуара, когда указанный резервуар высокого давления установлен поверх опорной рамы.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения согласно третьему аспекту предложена монтажная рама, причем монтажная рама содержит отсасывающую линию рамы, содержащую по меньшей мере два гидравлических соединителя и патрубок отсасывающей линии, причем каждый гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем отсасывающей линии резервуара одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления и расположен так, что обеспечена возможность соединения по текучей среде отсасывающей линии рамы с отсасывающей линией резервуара, когда резервуар высокого давления установлен поверх опорной рамы.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно третьему аспекту предложена монтажная рама, причем опорная рама содержит по меньшей мере одну из вентиляционной линии рамы и отводящей линии рамы, причем вентиляционная линия рамы и отводящая линия рамы содержат по меньшей мере два гидравлических соединителя и патрубок отводящей линии и патрубок вентиляционной линии, соответственно, причем каждый гидравлический соединитель выполнен с возможностью соединения с по меньшей мере одним из первого гидравлического соединителя вентиляционной линии резервуара и отводящей линии резервуара одного из указанных по меньшей мере двух резервуаров высокого давления, и расположен так, что обеспечена возможность соединения по текучей среде по меньшей мере одной из вентиляционной линии рамы и отводящей линии рамы с взаимодействующей вентиляционной линией резервуара и отводящей линией резервуара, когда резервуар высокого давления установлен поверх опорной рамы.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения согласно третьему аспекту, предложена монтажная рама, причем опорная рама содержит первую и вторую пару параллельных боковых стенок, и нижнюю пластину.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения согласно третьему аспекту предложена монтажная рама, причем боковые стенки и нижняя пластина образуют поддон для сбора конденсата, который обеспечивает возможность сбора в нем проливов из установленного резервуара высокого давления во время эксплуатации.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения согласно третьему аспекту предложена монтажная рама, содержащая две опорные рамы, установленные с возможностью поворота, так что обеспечена возможность совместного складывания указанных опорных рам.
Сосуд высокого давления предпочтительно рассчитан на давления по меньшей мере 50 фунт/кв.дюйм, в диапазоне 50-350 фунт/кв.дюйм или в диапазоне 150-250 фунт/кв.дюйм. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения, под термином «сосуд высокого давления» следует понимать сосуд, пригодный для вмещения текучих сред под давлением, причем по меньшей мере некоторые из текучих сред представляют собой жидкости под нормальным атмосферным давлением и при комнатной температуре. Последнее требование накладывают конкретные ограничения, особенно касательно уровня, при котором входные отверстия и выходные отверстия должны быть расположены на сосуде для обеспечения возможности впуска/выпуска жидкостей.
Выражение «расположен в» касательно положения входных/выходных отверстий сосуда высокого давления обозначает то, в какой точке текучая среда, проходящая через входное/выходное отверстие, поступает или выходит из внутреннего объема сосуда высокого давления. Например, поток технологической среды, поступающий через первое входное отверстие, может опционально проходить через стенку сосуда в любой пригодной для этого точке, например, через тракт, при условии, что первое входное отверстие расположено так, что технологическая среда входит в нижнюю половину внутреннего объема сосуда высокого давления. Предпочтительно, входные/выходные отверстия проходят через стенку сосуда высокого давления в точке, в которой они расположены.
Краткое описание чертежей
Далее приведено более подробное описание настоящего изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых проиллюстрирован предпочтительный вариант осуществления системы резервуаров, содержащей резервуар высокого давления и монтажную раму.
На фиг. 1 в аксонометрии, сверху показан резервуар высокого давления для системы резервуаров согласно настоящему изобретению.
На фиг. 2 на виде сверху показан резервуар высокого давления с фиг. 1.
На фиг. 3 в аксонометрии, снизу показан резервуар высокого давления с фиг. 1.
На фиг. 4 представлен первый вид сбоку на резервуар высокого давления с фиг. 1.
На фиг. 5 представлен второй вид сбоку на резервуар высокого давления с фиг. 1.
На фиг. 6 в разрезе показан резервуар высокого давления с фиг. 1 (фильтр для обработки растворов для заканчивания скважин - фильтрация соляного раствора из скважины).
На фиг. 7 в разрезе показан резервуар высокого давления, аналогичный тому, что проиллюстрирован на фиг. 1-6 (мешалка для перемешивания текучих сред).
На фиг. 8 в аксонометрии показана монтажная рама для системы резервуаров согласно настоящему изобретению.
На фиг. 9 сверху показана монтажная рама с фиг. 8.
На фиг. 10 сбоку показана монтажная рама с фиг. 8.
На фиг. 11 сбоку показана монтажная рама с фиг. 8.
На фиг. 12 в аксонометрии показана монтажная рама с фиг. 8, когда указанная рама сложена.
На фиг. 13 представлен первый вид сбоку сложенной монтажной рамы с фиг. 12.
На фиг. 14 представлен второй вид сбоку сложенной монтажной рамы с фиг. 12.
На фиг. 15 в аксонометрии показана система резервуаров согласно настоящему изобретению.
На фиг. 16 сверху показана система резервуаров с фиг. 15.
На фиг. 17 сбоку показана система резервуаров с фиг. 15.
На фиг. 18 сбоку показана система резервуаров с фиг. 15.
На фиг. 19 схематично показана известная из уровня техники установка для испытания скважины.
На фиг. 20 схематично показана установка с фиг. 19, причем сверху передвижного отстойного резервуара присутствует персонал.
На фиг. 21 схематично показана известная из уровня техники установка для испытания скважины и установка для испытания скважины, содержащая модульную систему резервуаров МСР (MTS, modular tank system) согласно настоящему изобретению.
На фиг. 22 схематично показана установка для испытания разведочных скважин, содержащая МСР (MTS) согласно настоящему изобретению.
Осуществление изобретения
На фиг. 1-7 показан вариант осуществления резервуара 1 высокого давления для использования в модульной системе резервуаров согласно настоящему изобретению. Резервуар 1 высокого давления содержит сосуд 3 высокого давления, расположенный внутри защитной рамы 4. Сосуд 3 высокого давления выполнен в виде цилиндра с полусферическими или тороидально-сферическими концевыми крышками 28, 29. Во время эксплуатации, сосуд 3 высокого давления ориентирован так, что центральная линия цилиндра проходит в вертикальном направлении. Концевые крышки образуют нижнюю концевую крышку 28 (или нижнюю часть) и верхнюю концевую крышку 29 (или верхнюю часть). Сосуд 3 высокого давления имеет входное отверстие 5 у нижней концевой крышки 28. Входное отверстие 5, главным образом, предназначено для обеспечения возможности впуска текучих сред в сосуд 3 высокого давления. Благодаря его расположению в нижней половине сосуда высокого давления, входное отверстие 5 в других вариантах осуществления настоящего изобретения может быть также использовано для удаления текучих сред из указанного сосуда. Горизонтальное поперечное сечение (или окружность в горизонтальной плоскости) сосуда высокого давления по существу является круглым по всей высоте сосуда высокого давления. Входное отверстие 5 расположено так, что поток текучей среды, поступающий в сосуд высокого давления через входное отверстие, направлен, по существу, по касательной к окружности в точках расположения входных отверстий при входе в указанный сосуд 3. Входное отверстие 5 сообщается по текучей среде с технологической линией 6 резервуара. Между входным отверстием 5 и технологической линией 6 резервуара расположен клапан 30, приводимый в действие пневматическим исполнительным механизмом. Технологическая линия 6 резервуара имеет первый конец 31 и второй конец 32 и проходит от нижней концевой крышки 28 до верхней концевой крышки 29. Технологическая линия 6 резервуара оснащена гидравлическим соединителем у каждого из своих двух концов. Первый гидравлический соединитель 12 расположен у первого конца 31 технологической линии 6 резервуара, а второй гидравлический соединитель 23 расположен у второго конца 32.
Для соединения по текучей среде технологической линии 6 резервуара для первого резервуара высокого давления с технологической линией резервуара для второго резервуара 1' высокого давления, первый гидравлический соединитель 12 и второй гидравлический соединитель 23 технологической линии резервуара расположены так, что второй гидравлический соединитель 23 первого резервуара 1 высокого давления соединен с первым гидравлическим соединителем второго резервуара 1' высокого давления, когда указанный второй резервуар 1' высокого давления установлен поверх первого резервуара 1 высокого давления, как показано на фиг. 15-18. В данном варианте изобретения, это обеспечивается благодаря тому, что один из концов второго гидравлического соединителя 23 проходит немного выше верхних поперечных балок 33 защитной рамы 4, а один из концов первого гидравлического соединителя 12 находится по существу на одной линии или немного выше нижних поперечных балок 34 защитной рамы 4, как показано на фиг. 3. Предпочтительно, первый гидравлический соединитель и второй гидравлический соединитель представляют собой взаимодействующие половины полного разъемного соединения, содержащего сдвоенный клапанный механизм. В соединенном состоянии, сдвоенный клапанный механизм полностью открыт, обеспечивая возможность пропускания текучей среды. При разъединении, клапанный механизм и первого гидравлического соединителя, и второго гидравлического соединителя закрыт.Благодаря данному обстоятельству удается устранить утечку во время соединения или разъединения. Такие соединители хорошо известны специалистам в данной области техники. В несоединенном состоянии, первый и второй гидравлические соединители 12, 23 (дополнительно к шаровому клапану 30 с приводом) выполняют также функцию второго барьера для текучей среды, например, во время транспортировки.
Первый и второй резервуары высокого давления прикреплены друг к другу за счет того, что верхняя поверхность верхних поперечных балок содержит первое крепежное средство 35, например, пневматический поворотный замок, а нижняя поверхность нижних поперечных балок содержит второе крепежное средство 36, например, выемку, такую как уголок по стандарту ISO, для приема первого крепежного средства, когда второй резервуар высокого давления установлен поверх первого резервуара высокого давления. Взаимодействующее крепежное средство 73, предпочтительно аналогичное первому крепежному средству 35, также расположено на монтажной раме, как показано на фиг. 8, для фиксации резервуаров высокого давления на раме.
Для облегчения транспортировки и перемещения резервуара высокого давления, защитная рама содержит подъемные проушины 37, закрепленные на верхних поперечных балках.
Кроме того, сосуд 3 высокого давления резервуара высокого давления согласно настоящему изобретению содержит отсасывающее выходное отверстие 7 (или первое выходное отверстие 7), и вентиляционное/отводящее выходное отверстие 9 (или второе выходное отверстие 9).
Отсасывающее выходное отверстие 7 предназначено для удаления текучих сред из сосуда 3 высокого давления и расположено у нижней концевой крышки 28 сосуда высокого давления. Отсасывающее выходное отверстие 7 соединено по текучей среде с отсасывающей линией 8 резервуара. Клапан 40, приводимый в действие пневматическим исполнительным механизмом, расположен между отсасывающим выходным отверстием 7 и отсасывающей линией 8 резервуара. Клапан 40 выступает в качестве первого барьера для текучей среды. Отсасывающая линия резервуара выполнена так же, как и технологическая линия 6 резервуара, и содержит первый гидравлический соединитель 13 и второй гидравлический соединитель 38, у нижних поперечных балок 34 и верхних поперечных балок 33, соответственно. Второй гидравлический соединитель 38 отсасывающей линии 8 резервуара для первого резервуара 1 высокого давления выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 13 отсасывающей линии 8 резервуара для второго резервуара 1' высокого давления так, как раскрыто выше для технологической линии резервуара. В несоединенном состоянии, первый и второй гидравлические соединители 13, 38 отсасывающей линии 8 резервуара выступают в качестве второго барьера для текучей среды, например, во время транспортировки.
Вентиляционное/отводящее выходное отверстие 9 сообщается по текучей среде с вентиляционной линией 10 резервуара и отводящей линией 11 резервуара через распределитель 62, имеющий выходное отверстие 42 вентиляционной линии распределителя и выходное отверстие 42 отводящей линии распределителя. Вентиляционная линия 10 резервуара и отводящая линия 11 резервуара выполнены по аналогии с технологической линией 6 резервуара, причем и вентиляционная линия резервуара, и отводящая линия резервуара содержат первый гидравлический соединитель 14, 14' и второй гидравлический соединитель 39, 39', у нижней поперечной балки 34 и верхней поперечной балки 33, соответственно. Вторые гидравлические соединители 39, 39' вентиляционной линии 10 резервуара и отводящей линии 11 резервуара для первого резервуара 1 высокого давления выполнены с возможностью соединения с первыми гидравлическими соединителями 14, 14' вентиляционной линии 10 резервуара и отводящей линии 11 резервуара, соответственно, второго резервуара 1' высокого давления способом, раскрытым выше для технологической линии резервуара. В сосуде 3 высокого давления может быть снижено давление посредством распределителя за счет обеспечения возможности прохождения газа через вентиляционную линию 10 в безопасную зону. Выходное отверстие 42 отводящей линии распределителя/отводящая линия 11 резервуара выполняет функцию последнего барьера для недопущения разрушения сосуда высокого давления. Повышение давления в отводящей линии 11 резервуара выше максимального допустимого рабочего давления приведет к открытию разрывного диска или предохранительного клапана.
Резервуар 1 высокого давления также содержит систему пожаротушения, содержащую участок 43 оросительного трубопровода, имеющий подходящее количество распыляющих сопел 44. Указанный участок трубопровода расположен на верхних поперечных балках 33 защитной рамы, а распыляющие сопла расположены так, чтобы направлять струю, например, воды к сосуду 3 высокого давления. Участок 43 оросительного трубопровода соединен по текучей среде с оросительной линией 45 резервуара. Оросительная линия 45 резервуара выполнена по аналогии с технологической линией 6 резервуара, причем оросительная линия 45 резервуара содержит первый гидравлический соединитель 46 и второй гидравлический соединитель 47, у нижней поперечной балки и верхней поперечной балки, соответственно. Второй гидравлический соединитель 47 оросительной линии 45 резервуара для первого резервуара 1 высокого давления выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 46 оросительной линии 45 резервуара для второго резервуара 1' высокого давления способом, раскрытым выше для технологической линии резервуара, и/или с гидравлическим соединителем на оросительной линии рамы, как раскрыто ниже.
На сосуде высокого давления предусмотрены фланцы 48 для размещения датчиков уровня и/или давления, как показано на фиг. 5.
Технологическая линия резервуара и/или входное отверстие 5 сообщаются по текучей среде с ручным шаровым клапаном 49, а отсасывающая линия резервуара и/или отсасывающее выходное отверстие 7 сообщаются по текучей среде с ручным шаровым клапаном 50. Шаровые клапаны 49, 50 обеспечивают возможность ручного опустошения резервуара, в случае необходимости этого, а также возможность использования резервуара независимо от описанной далее монтажной рамы.
Сосуд 3 высокого давления может быть изготовлен из любого подходящего материала. Обычно, сосуды высокого давления изготавливают из нержавеющей стали, однако сосуд высокого давления может быть предпочтительно изготовлен также из прозрачного материала, имеющего требуемые свойства, например, углеродистого волокна, акрилового полимера, полимерных композиционных материалов, содержащих армирующее стекловолокно, их комбинаций или других подобных материалов.
Сосуд высокого давления содержит большой фланец 51, например, размером 20 дюймов, расположенный в верхней концевой крышке 29. Большой фланец обеспечивает возможность оснащения сосуда высокого давления фильтрующим блоком 52 для обработки растворов для заканчивания скважин, такой как фильтрация соляного раствора из скважины, или мешалкой 53 для перемешивания текучих сред. Один из вариантов осуществления резервуара высокого давления, содержащего фильтрующий блок 52, показан на фиг. 6, а резервуара высокого давления, содержащего мешалку 53, показан на фиг. 7.
Один из вариантов осуществления монтажной рамы 2 для использования в модульной системе резервуаров согласно настоящему изобретению представлен на фиг. 8-14. Монтажная рама содержит две опорные рамы 15. Каждая опорная рама 15 содержит профилированные балки, образующие по существу прямоугольную раму, имеющую первую 54 и вторую 55 пару параллельных боковых стенок. Нижняя пластина 59 прикреплена к прямоугольной раме и образует поддон для сбора конденсата, в который может быть собрана разлившаяся жидкость из установленного резервуара высокого давления. Сливной патрубок 58 предусмотрен в одной из боковых стенок 54 для опустошения поддона для сбора конденсата. В каждом углу монтажной рамы 2 расположен направляющий кронштейн 61 для направления и удержания установленного резервуара 2 высокого давления в правильном положении до блокировки. Технологическая линия 16 рамы, отсасывающая линия 17 рамы, вентиляционная линия 18 рамы, отводящая линия 19 рамы и оросительная линия 56 рамы расположены внутри опорной рамы. Каждая из линий проходит между первой парой параллельных боковых стенок 54 и содержит патрубок рамы (для впуска/выпуска текучих сред) на обеих наружных поверхностях указанной первой пары боковых стенок. Технологическая линия 16 рамы содержит патрубок 24 технологической линии рамы, отсасывающая линия 17 рамы содержит патрубок 25 отсасывающей линии рамы, вентиляционная линия 18 рамы содержит патрубок 26 вентиляционной линии рамы, отводящая линия 19 рамы содержит патрубок 27 отводящей линии рамы, а оросительная линия 56 рамы содержит патрубок 57 оросительной линии рамы, как показано на фиг. 10. Указанные патрубки могут сообщаться по текучей среде с любым подходящим внешним оборудованием. Такое оборудование может, например, представлять собой калиброванный резервуар, или гидронасос, сообщающийся с патрубком 24 технологической линии рамы, водяную систему пожаротушения, сообщающуюся с патрубком 57 оросительной линии рамы, и т.д.
Кроме того, технологическая линия 16 рамы содержит несколько гидравлических соединителей 20, причем каждый из указанных соединителей выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 12 технологической линии 6 резервуара для резервуара 1 высокого давления, когда указанный резервуар высокого давления установлен на опорной раме 15 (или монтажной раме 2). По аналогии, отсасывающая линия 17 рамы содержит несколько гидравлических соединителей 21, причем каждый из указанных соединителей выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 12 отсасывающей линии 8 резервуара для резервуара 1 высокого давления, когда указанный резервуар высокого давления установлен на опорной раме 15 (или монтажной раме 2), вентиляционная линия 18 рамы содержит несколько гидравлических соединителей 22, причем каждый из указанных гидравлических соединителей выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 14 вентиляционной линии 10 резервуара для резервуара 1 высокого давления, когда указанный резервуар высокого давления установлен на опорной раме 15 (или монтажной раме 2); отводящая линия 19 рамы содержит несколько гидравлических соединителей 22', причем каждый из указанных гидравлических соединителей выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 14' отводящей линии 11 резервуара для резервуара 1 высокого давления, когда указанный резервуар высокого давления установлен на опорной раме 15 (или монтажной раме 2); и оросительная линия 56 рамы содержит несколько гидравлических соединителей 63, причем каждый из указанных гидравлических соединителей выполнен с возможностью соединения с первым гидравлическим соединителем 46 оросительной линии 45 резервуара для резервуара 1 высокого давления, когда указанный резервуар высокого давления установлен на опорной раме 15 (или монтажной раме 2).
Две опорные рамы 15 соединены с возможностью поворота посредством шарниров 60, как показано на фиг. 10-13. Шарниры 60 расположены вдоль двух смежных боковых стенок двух опорных рам и обеспечивают возможность складывания одной опорной рамы поверх другой опорной рамы, как показано на фиг. 12-14. Когда две опорные рамы сложены, нижняя пластина 59 одной из опорных рам 15 образует верхний кожух сложенной монтажной рамы. Благодаря такой компоновке, то есть, когда две боковые рамы сложены с образованием коробчатой конструкции, в которой боковые стенки 54, 55 и нижняя пластина 59 образуют наружные поверхности, гидравлические соединители различных линий рамы оказываются защищенными во время транспортировки. Шарниры 60 и направляющие кронштейны 61 обеспечивают достаточное расстояние между гидравлическими соединителями двух сложенных опорных рам, так что гидравлические соединители не находятся в контакте, который может привести к негативным последствиям. Возможность складывания монтажной рамы является весьма полезной в связи с тем, что она обеспечивает компактность монтажной рамы, которую легко транспортировать и которая при этом снижает риск разрушения гидравлических соединителей, чувствительных к внешним воздействиям, во время указанной транспортировки. В сложенном состоянии, две опорные рамы сцеплены друг с другом посредством стопорных болтов 71, причем монтажную раму можно легко транспортировать за счет соединения подъемных строп 70 с подъемными проушинами 72, расположенными на раме.
Модульная система резервуаров согласно настоящему изобретению показана на фиг. 15-18. Указанная система содержит монтажную раму 2 и 16 резервуаров 1, 1' высокого давления, установленных на указанной раме. Как показано на чертежах, резервуары высокого давления могут быть уложены поверх друг друга (1 и 1') и/или рядом друг с другом (1 и 1). Рама и резервуары раскрыты выше.
Укладка двух резервуаров 1, 1' высокого давления поверх друг друга проиллюстрирована более подробно на фиг. 17. Технологическая линия 6' резервуара для верхнего резервуара V высокого давления сообщается по текучей среде с технологической линией 6 резервуара для нижнего резервуара 1 высокого давления с помощью соединения 23, 12' между первым гидравлическим соединителем 12' верхнего резервуара высокого давления и вторым гидравлическим соединителем 23 технологической линии 6 резервуара для нижнего резервуара 1 высокого давления. Указанное соединение не видно на фиг. 17, поскольку оно скрыто поперечными балками защитной рамы 4. Технологические линии 6, 6' резервуара сообщаются также по текучей среде с технологической линией 16 рамы посредством первого гидравлического соединителя 12 технологической линии 6 резервуара для нижнего резервуара 1 высокого давления. Первый гидравлический соединитель 12 соединен с гидравлическим соединителем 20 на технологической линии 16 рамы. Соединение 12, 20 не видно на фиг. 17, поскольку оно скрыто нижними поперечными балками защитной рамы 4.
Модульная система резервуаров согласно данному варианту изобретения содержит несколько признаков, которые делают ее особенно эффективной для существенной обработки имеющейся текучей среды. Однако, более простые варианты осуществления тоже являются весьма полезными и делают систему резервуаров пригодной для решения различных задач, таких как, например, сбор разлитой нефти, который не требует какой-либо дополнительной обработки помимо загрузки, хранения и последующей транспортировки. Другими возможными областями применения модульной системы резервуаров являются хранение гликоля на шельфе, услуги по проведению испытания скважины, связанные с очистным технологическим оборудованием во время общей остановки платформы и буровой установки, другие операции, связанные с обслуживанием скважины, такие как операции по опусканию труб под давлением и операции с гибкими насосно-компрессорными трубами, предусматривающие дегазацию, обработку и циркуляцию растворов для заканчивания скважин (насыщенного минерального раствора) во время бурения, промывки и т.д.
Подробное описание некоторых вариантов применения модульной системы резервуаров согласно настоящему изобретению при испытаниях скважины
Промывочный поток
Как правило, обеспечение промывочного потока является последним этапом перед сдачей скважины под эксплуатационное оборудование. Полупогружная буровая установка обычно представляет собой интенсивно используемое средство, которое осуществляет бурение и заканчивание для завершения скважины.
Большое количество добывающих скважин имеют длинные горизонтальные секции с одним или несколькими ответвлениями (многоствольные скважины). Соответственно, это приводит к повышению объемов использования буровых растворов и растворов для заканчивания скважин, которые необходимо удалить для обеспечения фонтанирования скважины.
Стенд для испытания скважин является мобильным и соединен со скважиной, обеспечивая средства для безопасного сбора буровых растворов и растворов для заканчивания скважин, таких как углеводороды, как показано на фиг. 19.
Главным оборудованием для распределения различных текучих сред и безопасной работы с углеводородами, является:
- дроссельный манифольд 63 (для регулирования и управления объемом потока из скважины до входа в сосуды высокого давления);
- трехфазный сепаратор 64 (в котором происходит разделение жидкостей и газов, газ высокого давления направляется к факельной установке), и
- калиброванный резервуар 65 (для накапливания буровых растворов и растворов для заканчивания скважин, и для одновременного отвода увлеченного газа, а также средство для проверки темпа добычи нефти за счет отклонения нефти от сепаратора).
Выполнение промывки в отношении оборудования для испытания скважин предусматривает отгрузку буровых растворов и растворов для заканчивания скважин в хранилища на борту буровой установки, за которой следует транспортировка/перевозка на берег в специально отведенное сооружение для ликвидации отходов.
3
3
Для обеспечения большой вместимости резервуаров обычно используются различные резервуары-накопители 66. Такие резервуары предоставляются различными поставщиками и имеют емкость в диапазоне от 25 м до 50 м. Общая особенность таких резервуаров состоит в том, что они имеют низкое давление, с максимально допустимым рабочим давлением в 1,5 бар. Их необходимо перевозить пустыми. В процессе работы такие резервуары выполняют промежуточный этап для экономии времени перед передачей буровых растворов и растворов для заканчивания скважин в передвижные отстойные резервуары.
3
3
Передвижные отстойные резервуары 67 изготавливаются в огромных количествах различными производителями. Как правило, такие резервуары изготавливаются двумя размерами (2,3 м и 4-4,5 м) и имеют атмосферное номинальное давление. Соответственно, эти резервуары могут быть заполнены только сверху (через открытый смотровой люк 68) сотрудником 69 с помощью шланга диаметром 2 дюйма. Для регулирования объема (то есть, предотвращения вероятности переливания) необходимо, чтобы сотрудник все время находился сверху резервуара во время его наполнения, как показано на фиг. 20. Сотрудник должен иметь маску (для защиты от отходящих газов) и страховочный ремень для защиты от падения.
Эти передвижные отстойные резервуары 67 не имеют поддона для сбора конденсата и улавливания продуктов утечки, поэтому на буровой установке необходимо обеспечить, чтобы вокруг резервуаров была предусмотрена замкнутая система для улавливания любых случайных выбросов/проливов.
В итоге, путь движения жидкости в современных системах для промывочного потока имеет следующий вид:
3
Испытательный сепаратор => Калиброванный резервуар => Резервуар объемом 30/50 м => Передвижные резервуары => Подъем на грузовое морское судно
При этом следует отметить, что стадия передачи жидкости между калиброванным резервуаром и передвижными резервуарами существенно влияет на скорость промывки из-за производительности трехкомпонентного диафрагменного перекачивающего насоса на раме. Для предотвращения вероятности переполнения калиброванного резервуара во время процесса промывки, скважину необходимо удерживать на штуцере для ограничения потока и недопущения переполнения и выброса в море.
3
Направление потока жидкости непосредственно в резервуар-накопитель объемом 30 м или передвижные отстойные резервуары (т.е. движение в обход калиброванного резервуара) запрещено из-за большого количества газа в буровых растворах/растворах для заканчивания скважин.
Благодаря использованию модульной системы резервуаров МСР (MTS) согласно настоящему изобретению, путь движения жидкости значительно упрощается:
Испытательный сепаратор => Система МСР (MTS) => Подъем на грузовое морское судно
Значительно меньшая потребность в пространстве для системы промывочного потока, содержащей систему МСР (MTS) согласно настоящему изобретению, по сравнению с традиционными современными системами, проиллюстрирована на фиг. 21.
Короче говоря, система МСР (MTS) обеспечивает следующие преимущества.
Более высокие скорости промывки = более быстрая разгрузка воздушной подушки/удаления буровых растворов/растворов для заканчивания скважин = меньшее влияние на окружающую среду (уменьшенное количество операций с факельной системой).
Испытание пласта на трубах
Испытание пласта на трубах представляет собой процедуру по нефтегазопоисковой разведке для изоляции, стимуляции и прокачки глубинного пласта для определения наличия текучих сред и скорости, при которой они могут быть добыты.
Основная задача испытания пласта на трубах состоит в том, чтобы оценить рентабельность и экономический потенциал зоны путем определения производительности, давления, проницаемости или протяженности коллектора нефти или газа. Эти испытания могут быть осуществлены как в условиях открытого забоя, так и в условиях скважины, закрепленной обсадными трубами, и обеспечивают разведочным бригадам ценную информацию о свойствах коллектора.
Испытание предоставляет важное измерение поведения давления в стволе скважины и является значимым способом получения информации о пластовом продукте и установления того, нашла ли скважина рентабельное месторождение углеводородов.
Степень влияния буровых растворов, в свою очередь, на эти скважины является минимальной, тем не менее, поскольку скважина является разведочной, имеются факторы неопределенности касательно величины расхода, давлений и качества неочищенной нефти, когда дело касается воспламенения и горения. Риск загрязнения моря во время данных операций выше, чем при выполнении промывки скважины.
Баренцево море является типичным местом, где нефтяные компании и буровые установки перестраховываются и заботятся о защите окружающей среды.
Система МСР (MTS) может обеспечить расход жидкости на буровой установке для выполнения достаточно долгих потоков для сбора/получения требуемой информации без опасности горения неочищенной нефти.
Пример установки для испытаний разведочных скважин проиллюстрирован на фиг. 22.
В заключении следует отметить, что в настоящем изобретении предложена модульная система резервуаров, имеющая ряд преимуществ, заключающихся в том, что она:
3
- исключает необходимость использования существующей на сегодняшний день комбинации резервуаров-накопителей емкостью 30-50 м и передвижных резервуаров (отстойных резервуаров);
- обеспечивает лучшее применение пространства палубы и увеличенную вместимость резервуаров на поверхности для работы с большими объемами буровых растворов. Таким образом, увеличивается возможности по поддержанию фонтанирования скважины до тех пор, пока в ней не будут отсутствовать буровые растворы;
- снижает количество грузовых транспортеров;
- повышает безопасность и снижает риск для персонала, работающего непосредственно с динамическими операциями на скважине, такими как геолого-технические мероприятия и введение в эксплуатацию добывающих скважин, тестовая промывка скважины и испытания разведочных скважин;
- обеспечивает более быструю и более эффективную выгрузку буровых растворов и растворов для заканчивания скважин во время промывочного запуска добывающей скважины для предотвращения нежелательной остановки из-за проблем с производительностью и/или ограничений при транспортировке;
- снижает воздействие на окружающую среду благодаря более эффективным операциям по промывке;
- обеспечивает средства для сбора неочищенной нефти при испытании разведочных скважин, так что риски для окружающей среды, связанные с возгоранием, минимизированы;
- снижает число операций по сварке/обеспечению временного крепления и общее время монтажа буровой установки;
- обеспечивает быстрое задействование временной системы хранения (базы) для устранения аварийных ситуаций, например, при утечке нефти на берегу или на шельфе;
- обрабатывает растворы для заканчивания скважин для повторного использования (дегазация/удаление растворенных газов из растворов для заканчивания скважин).