ВОЗВРАЩЕНИЕ ПОДВОДНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ
RETURN OF UNDERWATER PRODUCTION AND PROCESSING EQUIPMENT

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В общем, настоящее изобретение относится к оборудованию, применяемому для подводной добычи нефти и газа, и конкретнее к системам, которые можно использовать для обеспечения возвращения и/или замены подводного оборудования добычи и/или переработки нефти и газа.
2. ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ
Одним из наиболее проблемных мероприятий, связанных с работой на морских промыслах нефти и газа является возвращение и/или замена оборудования, установленного на морском дне или вблизи морского дна, например, подводного оборудования добычи и переработки и т.п. Понятно, что подводное оборудование добычи и переработки, ниже в документе именуемое в общем и целом подводным оборудованием, может время от времени требовать рутинного техобслуживания или ремонта вследствие регулярной амортизации, или вследствие повреждений и/или выхода из строя подводного оборудования, что может быть связано с неожиданными сбоями в работе или остановками и т.п. В таких случаях должны выполняться работы по возвращению подводного оборудования с его площадки на морском дне для ремонта и замены подводного оборудования, обеспечивающие продолжение добычи и/или переработки по существу с ограниченным перерывом.
Во многих вариантах применения различные связанные со стоимостью и логистикой конструктивные соображения могут приводить к выполнению по меньшей мере некоторых компонентов подводного оборудования как части одного или нескольких модульных комплектов подводное оборудование добычи и переработки, в общем называемых в данном документе комплектами подводного оборудования или модульными комплектами подводного оборудования. Компоненты механического оборудования, например, емкости, насосы, сепараторы, компрессоры и т.п., можно объединять в общем модульном комплекте с разнообразной обвязкой и компонентами управления потоком, например, трубами, фитингами, фланцами, клапанами и т.п. Вместе с тем, хотя модульное комплектование подводного оборудования в общем дает много преимуществ для изготовления и проведения работ, оно может создавать некоторые проблемы в процессе возвращения оборудования, описанные ниже.
В зависимости от размера и сложности данного модульного комплекта подводного оборудования, различные компоненты оборудования и трубной обвязки, составляющие модульный комплект, могут содержать сотни галлонов (1 галл =3,8 л) углеводородов и больше во время нормальной работы. В общем с данными объемами углеводородов в модульном комплекте подводного оборудования следует проводить работы надлежащим образом и/или локализовать их во время возвращения оборудования для предотвращения нештатного выпуска углеводородов в окружающую подводную морскую среду.
2
Во многих вариантах применения подводные системы работают на морских глубинах 5000 фут (1525 м) или больше, и под внутренним давлением, превышающим 10000 фунт/дюйм (69 МПа). Понятно, что, хотя технически возможно прекращение работы подводного оборудования и возврат его с таких глубин на поверхность с поддержанием в оборудовании такого высокого давления, могут возникать трудности в обеспечении безопасности манипуляций и перемещения комплекта оборудования на морскую платформу, вспомогательное судно или на место рядом с ними в варианте сохранения данного высокого давления. Кроме того, и в соответствие с местными законодательными требованиями, может не допускаться перемещение или транспортировка такого оборудования и/или модульного комплекта оборудования, находящегося под высоким внутренним давлением.
Кроме того, многие модульные комплекты подводного оборудования могут соединяться со смежной подводной трубной обвязкой и/или другими модульными комплектами с применением механических соединений, например, на болтах и фланцах и т.п. с применением металлических уплотнительных колец. Часто разборка фланцевых соединений в подводной морской среде может являться проблематичной, поскольку морская вода, окружающая фланцевый стык, может гидравлически "скреплять" фланцы вместе. Специально разработанные вентилируемые соединительные муфты и/или вентилируемые металлические уплотнительные кольца применяют по меньшей мере в некоторых известных вариантах известной техники для обеспечения разборки некоторых деталей подводного оборудования. При проведении работ, продувка данных устройств обеспечивает вытеснение текучей среды в процессе разборки, таким образом предотвращая гидравлическое блокирование. Вместе с тем, использование данных известных технических решений продувки обычно приводит к протечке некоторого количества морской воды в подводное оборудование, и/или приносящей ущерб утечке добытых углеводородов в окружающую подводную морскую среду, где оба события могут создавать проблемы.
Еще одна проблема подводного оборудования может возникать при остановке потока, проходящего через оборудование, по той или иной причине, когда оборудование находится под водой. Например, в некоторых случаях, поток, проходящий через данную часть подводного оборудования могут преднамеренно останавливать, при этом работу оборудования прекращают и его изолируют для возвращения на поверхность. В других случаях, проход потока может непреднамеренно прекращаться во время нештатной остановки системы в результате сбоев в работе и/или выхода из строя оборудования. Независимо от причин, когда проход потока через подводное оборудование останавливается, гидраты и/или другие нежелательные углеводородные осадки, например, асфальтенов, смол, парафинов и т.п., могут в некоторых случаях формироваться внутри оборудования. В таких случаях присутствие любых нежелательных осадков или гидратов может повреждать оборудование и препятствовать повторному запуску системы после нештатной остановки работы или может усложнять проведение техобслуживание и/или ремонт после возвращения оборудования на поверхность. Данные вопросы должны решаться в периоды времени, когда поток, проходящий через оборудование прекращается, например, с помощью удаления и/или нейтрализации компонентов, которые могут создавать такие проблемы.
2
2
2
4
2
3
В других случаях потенциально повреждающие составляющие, например, двуокись углерода (C0) или сероводород (HS) и т.п., могут присутствовать растворенными в жидких углеводородах, локализованных внутри оборудования во время остановки. Например, сероводород может образовывать серную кислоту (HS0) в присутствии воды, которая может агрессивно воздействовать на материалы подводного оборудования, в частности, когда поток, проходящий через оборудование, останавливается, и серная кислота остается в контакте со смоченными частями оборудования в течение продолжительного времени. Кроме того, хорошо известно, что двуокись углерода может также присутствовать в локализованных углеводородах, и может в некоторых случаях выходить из раствора и соединяться с полученной водой, которая может присутствовать в оборудовании, образуя углекислоту (HC0), которая также может повреждать материалы, смоченных частей оборудования во время продолжительного воздействия. Аналогично описанным выше проблемам, связанным с гидратами и углеводородными осадками, восстановительные мероприятия требуются в ряде случаев для решения таких проблем, относящихся к различным составляющим, которые могут обуславливать значительные повреждения смоченных компонентов, когда поток, проходящий через оборудование, останавливается.
Соответственно, существует необходимость разработки конфигураций систем и оборудования, которые можно применять для устранения, или по меньшей мере ослабления одной или нескольких описанных выше проблем, связанных с возвращением и/или заменой подводного нефтяного и газового оборудования.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже представлена упрощенная сущность настоящего изобретения для базового понимания некоторых аспектов, раскрытых в данном документе. Данная сущность не является всеобъемлющим описанием изобретения и не идентифицирует ключевые или критические элементы объекта изобретения, раскрытого в данном документе. Целью раздела является представление некоторых концепций в упрощенной форме в качестве введения к подробному описанию, приведенному ниже.
В общем, настоящее изобретение относится к системам, которые могут обеспечивать возвращение и/или замену оборудования добычи и/или переработки, применяемого для подводной добычи нефти и газа. В одном иллюстративном варианте осуществления раскрыта система, включающая в себя, помимо всего прочего, подводное оборудование, выполненное с возможностью содержать в себе первую текучую среду при эксплуатации в подводной морской среде, и гидроаккумулятор, сообщающийся текучей средой с подводным оборудованием, где барьер давления гидроаккумулятора выполнен с возможностью перемещения в ответ на изменение давления на подводном оборудовании при подъеме подводного оборудования из подводной морской среды.
Также в данном документе раскрыта другая иллюстративная система, включающая в себя подводное оборудование, выполненное с возможностью содержать в себе первую текучую среду с первым давлением при эксплуатации в подводной морской среде, и гидроаккумулятор имеющий в составе первую регулируемую камеру, сообщающуюся текучей средой с подводным оборудованием и выполненную с возможностью приема по меньшей мере части первой текучей среды, и вторую регулируемую камеру, выполненную с возможностью содержать в себе вторую текучую среду. Гидроаккумулятор может дополнительно включать в себя первый подвижный поршень, установленный между первой регулируемой камерой гидроаккумулятора и второй регулируемой камерой гидроаккумулятора, причем первый подвижный поршень выполнен с возможностью перемещения в ответ на изменение давления на подводное перерабатывающее оборудование при подъеме подводного перерабатывающего оборудования из подводной морской среды, причем перемещение регулирует размер по меньшей мере одной из первой и второй регулируемых камер гидроаккумулятора. Система также включает в себя, помимо всего прочего, первый клапан, установленный сообщающимся текучей средой по меньшей мере с одним из первой и второй регулируемых камер гидроаккумулятора в ответ на изменение давления.
В другом иллюстративном варианте осуществления, раскрытом в данном документе, система включает в себя, помимо всего прочего, подводное оборудование выполненное с возможностью содержать в себе первую текучую среду при эксплуатации в подводной морской среде, гидроаккумулятор, выполненный с возможностью приема и сохранения некоторого количества второй текучей среды при установке подводного оборудования в подводную морскую среду, и клапан, выполненный с возможностью регулируемого нагнетания по меньшей мере части второй текучей среды, сохраняемой в гидроаккумуляторе, в подводное оборудование.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение становится понятным из следующего описания с прилагаемыми чертежами, на которых одинаковые позиции указывают одинаковые элементы, и на которых показано следующее.
На Фиг. 1A показана принципиальная технологическая схема комплекта подводного оборудования одного иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 1B-1F показаны принципиальные технологические схемы различных примеров гидроаккумулятора, которые можно применять в комплекте подводного оборудования Фиг. 1A согласно некоторым иллюстративным вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.
На Фиг. 2A показана принципиальная технологическая схема комплекта подводного оборудования согласно другому иллюстративному варианту осуществления настоящего изобретения и устройства, которые можно применять в комплекте подводного оборудования Фиг. 2A согласно другим иллюстративным вариантам осуществления, раскрытым в данном документе.
Объект изобретения, раскрытого в данном документе, может претерпевать различные модификации и принимать альтернативные формы, конкретные варианты осуществления объекта в качестве примера показаны на чертежах и описаны подробно в данном документе. Следует понимать, вместе с тем, что описание в данном документе конкретных варианты осуществления не ограничивает изобретение частными раскрытыми формами, но охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы по сущности и в объеме изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже описаны различные иллюстративные варианты осуществления объект настоящего изобретения. Для ясности не все признаки фактической реализации приведены в данном подробном описании. Понятно, что в разработке любого такого фактического варианта осуществления многочисленные решения, касающиеся конкретной реализации, должны приниматься для достижения конкретных целей разработчика, например, по соответствию системным и экономическим ограничениям, которые должны варьироваться в вариантах реализации. Кроме того, понятно, что такая разработка может являться сложной и затратной по времени, но являться рутинным мероприятием для специалиста в данной области техники, применяющего данное изобретение.
Объект изобретения описан ниже и показан на прилагаемых фигурах. Различные конструкции и устройства показаны схематично на чертежах, поскольку хорошо известны специалисту в данной области техники. Чертежи приложены к описанию для объяснения показанных примеров настоящего изобретения. Слова и фразы, используемые в данном документе, следует понимать и интерпретировать в смысле, соответствующем пониманию данных слов и фраз специалистом в данной области техники. Специальные значения термина или фразы, отличающиеся от стандартных и привычых для специалиста в данной области техники значений в данном документе по существу не применяются. В случае если термин или фраза имеет специальное значение, отличающееся от известного специалисту, такое специальное значение должно быть конкретно интерпретировано в подробном описании для правильного понимания специального значения термина или фразы.
В общем объектом изобретения, раскрытым в данном документе, являются системы, которые можно использовать для обеспечения возвращения и/или замены подводного оборудования добычи и/или переработки нефти и газа. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления настоящего изобретения, устанавливается гидроаккумулятор, сообщающийся текучей средой с частью подводного оборудования. Кроме того, гидроаккумулятор и подводное оборудование могут оба включаться в состав подводного модульного комплекта, который может возвращаться с его места установки на морском дне или вблизи него, если возникает необходимость техобслуживания и/или ремонта оборудования. В некоторых вариантах осуществления гидроаккумулятор может выполняться с возможностью действовать в качестве демпфера пульсаций во время нормальной работы подводного оборудования для уменьшения или минимизации воздействия нежелательных эксплуатационных условий и/или флуктуаций давления на подводное оборудование. В других вариантах осуществления гидроаккумулятор может выполняться с возможностью действовать в качестве компенсатора давления для противодействия гидравлическому блокированию на фланцевых соединениях подводного оборудования или модульного комплекта с смежной подводной трубной обвязкой и/или другим подводным оборудованием, что обеспечивает отделение и возвращение подводного оборудования или модульного комплекта.
В дополнительных иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор, выполненный с возможностью действовать в качестве устройства сброса давления можно устанавливать сообщающимся текучей средой с частью подводного оборудования, и/или как часть модульного комплекта подводного оборудования. В таких вариантах осуществления гидроаккумулятор может выполняться с возможностью снижения давления углеводородов или других текучих сред, которые можно изолировать в подводном оборудовании во время его возвращения с морского дна, при этом обеспечивая манипуляции с оборудованием и/или транспортировку оборудования после выхода на поверхность. В других иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор может дополнительно выполняться с возможностью выпуска расширяющихся газов, которые могут высвобождаться из жидких углеводородов и/или других изолированнных текучих сред, когда внутреннее давление в подводном оборудовании уменьшается во время возвращения оборудования.
В других иллюстративных вариантах осуществления, раскрытых в данном документе, гидроаккумулятор, выполненный с возможностью сохранения некоторого количества текучих сред защиты оборудования, можно устанавливать сообщающимся текучей средой с частью подводного оборудования, при этом в некоторых вариантах осуществления как гидроаккумулятор, так и подводное оборудование могут являться частью общего модульного комплекта подводного оборудования. В некоторых вариантах осуществления гидроаккумулятор может дополнительно выполняться с возможностью выпуска по меньшей мере части сохраняемого количества текучих сред защиты оборудования в подводное оборудование и/или модульный комплект для защиты оборудования во время возвращения на поверхность, или в случае нештатной остановки работы оборудования. В других вариантах осуществления гидроаккумулятор можно выполнить с возможностью вытеснения текучими средами защиты оборудования, выпускаемыми из него, по меньшей мере части любых жидких углеводородов, присутствующих в подводном оборудовании из оборудования до его изоляции и подъема на поверхность.
На Фиг. 1A показана принципиальная технологическая схема комплекта 100 подводного оборудования одного иллюстративного варианта осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1A, комплект 100 подводного оборудования может являться, например, подводной насосной установкой, которая включает в себя пару насосов 101. Насосы 101 можно применять для перекачки жидких углеводородов и/или других добытых текучих сред через гидравлические линии 102 модуля, которые могут съемно прикрепляться с помощью соединений 104 модуля, например, фланцевых соединений и т.п., к подводным эксплуатационным трубопроводам 103. В зависимости от требований к конструкции комплекта 100 подводного оборудования, насосы 101 могут принадлежать к любому из нескольких типов, обычно применяемых в подводной добыче нефти и газа, например, геликоидальными аксиальными насосами, электроцентробежными погружными насосами, и т.п. В некоторых вариантах осуществления комплект 100 подводного оборудования может также включать в себя изолирующие клапаны 106 модуля, которые можно применять для изоляции гидравлических линий 102 модуля от подводных эксплуатационных трубопроводов 103 для отделения комплекта 100 подводного оборудования на соединениях 104 модуля перед возвращением на поверхность. В частных вариантах осуществления, каждый из изолирующих клапанов 106 модуля может управляться вручную, и кроме того может иметь узел механического отсоединения, управляемый с помощью подводного аппарата дистанционного управления (ROV) (не показано).
По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления комплект 100 подводного оборудования может также включать в себя множество клапанов 105 управления, количество и место установки которых может варьироваться в зависимости от общих параметров конструкции комплекта 100 подводного оборудования, например, количества насосов 101, требуемой технологической схемы и т.п. Клапаны 105 управления могут иметь, например, гидравлическое управление и/или автоматическое управление, и могу также иметь механическое внешнее управление подводным аппаратом дистанционного управления. Комплект 100 подводного оборудования может также включать в себя изолирующие клапаны 108, которые в некоторых вариантах осуществления можно применять для изоляции подводного оборудования, т.е., насосов 101 показанных в примере, если требуется. Кроме того, соединения 107 оборудования, например, фланцевые соединения и т.п. можно в свою очередь применять для съемного прикрепления насосов 101 к остальным частям комплекта 100 подводного оборудования.
Комплект 100 подводного оборудования может также включать в себя, помимо всего прочего, линии 111 нагнетания химреагентов, которые можно устанавливать на одной или нескольких ключевых позициях по всему комплекту 100 подводного оборудования. В зависимости от типа включенного в состав комплекта 100 подводного оборудования, линии нагнетания химреагентов можно применять для нагнетания любого подходящего одного или нескольких различных химреагентов в комплект 100 во время работы оборудования, либо автоматически или по команде. Например, линии 111 нагнетания можно применять для ввода различных обеспечивающих бесперебойный режим подачи потока химреагентов в комплект 100 подводного оборудования для предотвращения или по меньшей мере минимизации, образования гидратов или нежелательных углеводородных осадков, например, асфальтенов, смол, парафинов и т.п. При использовании в данном документе и в формуле изобретения, термин "химреагенты обеспечения режима бесперебойного прохода потока" следует понимать, как химреагент любого подходящего типа, который можно применять для содействия или обеспечения прохода потока углеводородов через по меньшей мере некоторые части комплекта 100 подводного оборудования и/или выкидные линии 103. Иллюстративные примеры таких химреагентов обеспечения режима бесперебойного прохода потока включают в себя, без ограничения этим, жидкости, например, дизельное топливо, диметилбензол, метанол (MeOH), этиленгликоль (гликоль или MEG) и ингибиторы гидратообразования, используемые в малых дозировках (LDHI), например, противоагломератные ингибиторы гидратообразования и кинетические ингибиторы. Нагнетанием данного химреагента обеспечения режима бесперебойного прохода потока из каждой лини 111 нагнетания химреагентов можно управлять с помощью надлежащим образом сконструированного клапана 109 управления нагнетанием химреагентов, который может иметь гидравлическое и/или автоматическое управление, а также обратного клапана 110, который можно адаптировать к линии 111 нагнетания.
В других вариантах осуществления линии 111 нагнетания химреагентов можно также использовать для ввода различных других химреагентов защиты материалов в комплект подводного оборудования для нейтрализации, или по меньшей мере существенного уменьшения повреждающего материалы воздействия, обусловленного присутствием вредных составляющих в полученных углеводородах, например, сероводорода и/или двуокиси углерода и т.п. Как указано выше, такие вредные составляющие могут образовывать кислоты в присутствии воды, и поэтому термин "химреагенты защиты материалов" следует понимать, как химреагент любого подходящего типа, который можно применять для существенного предотвращения или уменьшения образования кислоты в жидкости, которая может задерживаться внутри комплекта 100 подводного оборудования, или по меньшей мере частичной нейтрализации любой кислоты, которая может образовываться. Некоторые иллюстративные примеры таких химреагентов защиты материалов включают в себя без ограничения этим жидкости с высоким pH, например, едкий натр (NaOH) и т.п., которые могут нейтрализовать любые кислоты, образующиеся в комплекте 100 подводного оборудования.
Как показано на Фиг. 1A, комплект 100 подводного оборудования может также включать в себя один или несколько гидроаккумуляторов 120, которые, как указано выше, могут выполняться с возможностью выполнения одной или нескольких различных функций. Например, гидроаккумулятор 120 может выполняться с возможностью действовать в качестве: 1) демпфера пульсаций во время работы оборудования; 2) компенсатора давления во время отделения и возвращения оборудования; 3) устройства сброса давления во время возвращения оборудования; и/или 4) газовыпускного устройства во время возвращения оборудования, как дополнительно описано ниже и показано на Фиг. 1B-1F. Кроме того, гидроаккумуляторы 120 можно устанавливать сообщающимися текучей средой с частью подводного оборудования, например, насосом 101. В некоторых вариантах осуществления и в зависимости от конкретного конструктивного решения и схемы комплекта 100 подводного оборудования гидроаккумулятор 120 можно устанавливать на стороне всасывания, т.е., выше по потоку от насоса 101. В других иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор 120 можно устанавливать на напорной стороне, т.е., ниже по потоку от насоса 101 (как указано пунктирными линиями на Фиг. 1A), указанное расположение можно применять либо альтернативно или в дополнение к гидроаккумулятору 120, показанному на Фиг. 1A, установленному на стороне всасывания насоса 101.
Понятно, что конкретная компоновка комплекта 100 подводного оборудования, показанная на Фиг. 1A, количество и тип оборудования, т.е., насосов 101, включенных в нее, является иллюстративной, поскольку можно также использовать другие компоновки с подводным оборудованием другого типа и количественного состава. Например, в некоторых вариантах осуществления компоновку комплекта 100 подводного оборудования можно корректировать, включая в состав только один насос 101, а в других вариантах осуществления комплект 100 может включать в себя три или больше насосов. В других вариантах осуществления комплект 100 подводного оборудования может включать в себя в дополнение или альтернативно подводное оборудование других типов, например, сепаратор (сепараторы), каплеотделитель (каплеотделители), компрессор (компрессоры), расходомер (расходомеры), стабилизатор потока (стабилизаторы потока) и т.п. Кроме того, понятно, что любые иллюстративные варианты осуществления комплекта 100 подводного оборудования, раскрытые в данном документе, не ограничены вариантами применения, но связаны с подводной добычей или переработкой и зависят от конкретных требований вариантов применения.
На Фиг. 1B схематично показан пример конфигурации гидроаккумулятора 120а, который может представлять один или несколько гидроаккумуляторов 120, показанных на Фиг. 1A. В некоторых вариантах осуществления гидроаккумулятор 120а может функционировать, как демпфер пульсаций во время нормальной работы комплекта 100 подводного оборудования и/или как компенсатор давления во время отделения и возвращения комплекта 100. Как показано на Фиг. 1B гидроаккумулятор 120а может сообщаться текучей средой через соединительную линию 121 с выкидной линией 102 модуля и при этом сообщаться текучей средой с различным оборудованием комплекта 100, например, насосами 101 (см. Фиг. 1A). В некоторых иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор 120а может выполняться, как поршневой гидроаккумулятор, где перемещающийся поршень 140 отделяет первую регулируемую камеру 130 гидроаккумулятора от второй регулируемой камеры 131 гидроаккумулятора и действует, как барьер давления, перемещающийся в ответ на изменение давления в одной или обеих регулируемых камерах 131, 132 гидроаккумулятора. Понятно, вместе с тем, что гидроаккумулятор 120а может выполняться разных видов, например, в виде аккумулятора давления с эластичной разделительной диафрагмой или беспоршневой гидравлический аккумулятор, и т.п. Например, эластичная разделительная диафрагма или диафрагма таких устройств может работать аналогично барьеру давления, разделяющему раздвигающиеся камеры, который перемещается под действием изменений давления во время работы гидроаккумулятора.
Как указано выше, гидроаккумулятор 120а сообщается текучей средой с выкидной линией 102 модуля через соединительную линию 121, и при этом первая регулируемая камера 130 гидроаккумулятора может содержать углеводороды и/или другие добываемые текучие среды, с которыми работает комплект 100 подводного оборудования. По меньшей мере в некоторых иллюстративных вариантах осуществления вторая регулируемая камера 131 гидроаккумулятора может заранее заряжаться до развертывания комплекта 100 подводного оборудования в подводной морской среде сжимаемой текучей средой, например, газом, таким как азот или гелий и т.п., или сжимаемой жидкостью, например, глицерином или силиконовым маслом и т.п. В зависимости от различных системных параметров конструкции комплекта 100 подводного оборудования, например, внутреннего давления, глубины воды и т.п., давление предварительной зарядки во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора можно регулировать так, что перемещение поршня 140, вдавливаемого в сжимаемую текучую среду, содержащуюся во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора, имеет вид перемещения пружины. Соответственно, гидроаккумулятор 120а может при этом демпфировать действие любых флуктуаций давления, которые могут возникать в гидравлических линиях 102 модуля во время работы комплекта 100 подводного оборудования. Кроме того, по меньшей мере в некоторых вариантах осуществления гидроаккумулятор 120а может также включать в себя смещающую пружину 150, установленную во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора в контакте с поршнем 140, которую можно применять для дополнительного регулирования коэффициента демпфирования гидроаккумулятора 120а.
В других вариантах осуществления гидроаккумулятор 120а, показанный на Фиг. 1B, может выполняться с возможностью функционировать в качестве компенсатора давления для обеспечения разборки соединений 106 (см. Фиг. 1A) во время отделения комплекта 100 подводного оборудования от смежных эксплуатационных трубопроводов 103. Как указано выше, фланцевые соединения, в исполнении для подводного применения, например, соединения 106, в общем полностью окружены морской водой. Специалисту в данной области техники понятно, что, окружающая морская вода, которая является по существу несжимаемой, может действовать, гидравлически "блокируя" фланцевое соединение. По меньшей мере в некоторых вариантах применения известной техники проблему гидравлического блокирования фланцевого соединения решают, применяя специальные вентилируемые соединительные муфты и/или вентилируемые металлические уплотнительные кольца, которые обеспечивают сообщение текучей средой между канавками уплотнительного кольца и окружающей морской водой, таким образом обеспечивая слабое отрицательное давление, требуемое для разборки фланца. Как указано выше, применение данных известных технических решений приводит по меньшей мере к некоторому наносящему ущерб попаданию морской воды в оборудование, и/или наносящей ущерб утечке добытых углеводородов в подводную морскую среду. С другой стороны, когда гидроаккумулятор 120a Фиг. 1B сообщается текучей средой с соединениями 106, пружинное действие поршня 140 на сжимаемую текучую среду во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора может создавать степень сжимаемости, необходимую для «разблокирования» фланцев, которые скрепляют соединение 106, и по существу исключает как попадание морской воды в комплект 100 подводного оборудования, так и утечку углеводородов в подводную морскую среду 160.
2
Специалисту в данной области техники понятно, что углеводороды, перерабатываемые в комплекте 100 подводного оборудования, в общем получают и работают с ними в жидком состоянии, удерживая под весьма высоким давлением, например, превышающим 10000 фунт/дюйм (69 МПа). Данные полученные углеводороды обычно содержат значительное количество углеводородов с короткой цепью, которые в общем находятся в газообразном состоянии при давлении близком к атмосферному, но которые удерживаются в жидком состоянии под высоким рабочим давлением в комплекте 100 подводного оборудования. Во многих случаях газовый фактор углеводородов, которые добывают из подводных скважин может находиться в диапазоне от 250:1 до 500:1 или больше, например, газовый фактор может составлять 1000:1 или больше. Соответственно, когда гидростатическое (т.е., наружное) давление подводной окружающей среды 160 на комплект 100 подводного оборудования уменьшается во время возвращения комплекта 100, некоторое количество газа, содержащегося в жидких углеводородах, может расширяться с выходом из жидкости.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор 120а Фиг. 1B может выполняться с возможностью обеспечения некоторого расширения газа, содержащегося в жидких углеводородах во время возвращения комплекта 100 подводного оборудования из подводной морской среды на поверхность. Например, гидроаккумулятор 120а можно устанавливать на или вблизи верхней точки на комплекте 100 подводного оборудования и придавать ему такой размер, что первая регулируемая камера 130 гидроаккумулятора может содержать некоторое количество расширенного газа.
На Фиг. 1С показан являющийся примером гидроаккумулятор 120b представляющий дополнительный иллюстративный вариант осуществления одного или нескольких гидроаккумуляторов 120, показанных на Фиг. 1A, который может также выполняться с возможностью работать в качестве демпфера пульсаций, компенсатора давления и/или газосепаратора, как описано выше. Аналогично являющемуся примером гидроаккумулятору 120а, показанному на Фиг. 1B, гидроаккумулятор 120b Фиг. 1C может сообщаться текучей средой с выкидной линией 102 модуля через соединительную линию 121. Кроме того, гидроаккумулятор 120b может включать в себя перемещающийся поршень 140, который разделяет гидроаккумулятор 120b на первую регулируемую камеру 130, содержащую жидкие углеводороды и/или другие добытые жидкости, и вторую регулируемую камеру 131. Вместе с тем, в отличие от гидроаккумулятора 120а Фиг. 1B, вторая регулируемая камера 131 гидроаккумулятора 120b, показанного на Фиг. 1C, может являться открытой, т.е., испытывать подпор подводной морской среды 160 через смещающую линию 122, при этом давление во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора является по существу равным гидростатическому давлению подводной окружающей среды 160 на глубине, где комплект 100 подводного оборудования установлен в данное время. По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления можно устанавливать фильтр 151 в подпорной линии 122 по существу предотвращающий попадание морских живых организмов и/или других подводных загрязняющих веществ, по существу предотвращающий загрязнение гидроаккумулятора 120b во время работы.
В зависимости от различных конструктивных и рабочих параметров комплекта подводного оборудования, например, внутреннего давления, глубины воды, и т.п., гидроаккумулятор 120b, может также включать в себя смещающую пружину 150, установленную во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора в контакте с поршнем 140. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления коэффициент демпфирования гидроаккумулятора 120b можно настраивать с помощью выбора смещающей пружины 150 с приемлемой жесткостью и/или регулирования размера калиброванного отверстия прохода потока между второй регулируемой камерой 131 гидроаккумулятора и подпорной линией 122.
При эксплуатации гидроаккумулятор 120b, показанный на Фиг. 1C, может функционировать, как демпфер пульсаций и/или компенсатор давления в режиме, по существу аналогичном варианту осуществления, показанному на Фиг. 1B и описанному выше. Вместе с тем, поскольку вторая регулируемая камера 131 гидроаккумулятора находится под действием гидростатического давления подводной окружающей среды 160, давление во второй камере 131 должно постепенно уменьшаться во время возвращения комплекта 100 подводного оборудования на поверхность. Кроме того, можно обеспечить вход дополнительного количества расширенного газа в первую регулируемую камеру 130 гидроаккумулятора при подъеме комплекта 100 подводного оборудования.
На Фиг. 1D схематично показан еще один гидроаккумулятор 120с, по существу аналогичный гидроаккумулятору 120b, показанному на Фиг. 1C, здесь гидроаккумулятор 120с также включает в себя регулируемый клапан 152 управления, например, игольчатый штуцерный клапан и т.п., установленный в подпорной линии 122 для регулирования притока морской воды во вторую регулируемую камеру 131 гидроаккумулятора и/или оттока из нее. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления регулируемый клапан 152 управления можно настраивать для регулирования коэффициента демпфирования гидроаккумулятора 120с во время нормальной работы комплекта 100 подводного оборудования, вместе с калиброванным отверстием (не показано) между второй регулируемой камерой 131 гидроаккумулятора и подпорной линией 122 и/или смещающей пружиной 150, когда данные элементы оборудованы.
В других вариантах осуществления регулируемый клапан 152 управления можно дополнительно регулировать и/или устанавливать во время операции возвращения комплекта 100 подводного оборудования так, что проход потока через подпорную линию 122 по существу предотвращается до подъема на некоторую заданную глубину воды, и/или уменьшения гидростатического давления подводной окружающей среды 160 до заданного уровня. При этом, расширение любых углеводородных газов, которые могут присутствовать в жидких углеводородах, заключенных в комплекте 100 подводного оборудования, можно существенно ограничить во время начальной фазы операции возвращения оборудования, что может являться более благоприятным по меньшей мере для некоторых операций выпуска газа, как дополнительно описано ниже и показано на Фиг. 1E.
На Фиг. 1E схематично показан еще один являющийся примером гидроаккумулятор 120d, представляющий дополнительный иллюстративный вариант осуществления одного или нескольких гидроаккумуляторов 120, показанных на Фиг. 1A и описанных выше. В некоторых вариантах осуществления гидроаккумулятор 120d может выполняться с возможностью функционирования в качестве одного или нескольких демпферов пульсаций и компенсаторов давления, как описано выше. Кроме того, гидроаккумулятор 120d может выполняться по существу аналогичным гидроаккумулятору 120а, показанному на Фиг. 1B, здесь вместе с тем устройство может включать в себя клапан 155 сброса давления, который сообщается текучей средой с соединительной линией 121, первой регулируемой камерой 130 гидроаккумулятора и выкидной линией 102 модуля с помощью разгрузочной линии 121a, как показано на Фиг. 1E.
В некоторых вариантах осуществления, клапан 155 сброса давления может выполняться с возможностью обеспечивать расширение газообразных углеводородов, выходящих из жидких углеводородов, содержащихся в комплекте 100 подводного оборудования и подлежащих выпуску в подводную морскую среду 160 при подъеме комплекта 100 на поверхность. Кроме того, клапан 155 сброса давления может выполняться так, что выпуск расширяющихся газов может происходить только когда внутреннее давление в комплекте 100 подводного оборудования больше гидростатического давления подводного окружающей среды 160 на заданное пороговое значение, например, такое, что выпуск газа не происходит до подъема комплекта 100 на заданную глубину воды. Кроме того, скорость, с которой расширяющийся газ, выпускается из гидроаккумулятора 120d, можно успешно регулировать в таком режиме, который по существу предотвращает нештатный вынос жидких углеводородов в процессе выпуска, по существу предотвращая потенциально приносящую ущерб утечку жидких углеводородов в подводную морскую среду 160.
В других иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор 120d может выполняться по существу аналогично одному из гидроаккумуляторов 120b или 120c, показанных на Фиг. 1C и 1D, соответственно, где вторая регулируемая камера 131 гидроаккумулятора 120d находится под действием давления подводной морской среды 160. При этом, обеспечивается дополнительное управление давлением, под которым может проходить выпуск расширяющихся газообразных углеводородов из гидроаккумулятора 120d, а также скоростью выпуска газов.
На Фиг. 1F схематично показан еще один являющийся примером гидроаккумулятор 120е, который представляет дополнительные иллюстративные варианты осуществления одного или нескольких гидроаккумуляторов 120е, показанных на Фиг. 1A. Как показано на Фиг. 1F, гидроаккумулятор 120е может включать в себя, помимо всего прочего, первую регулируемую камеру 130, вторую регулируемую камеру 131 и третью регулируемую камеру 132. Кроме того, гидроаккумулятор 120е может также включать в себя клапан 153 предварительной зарядки, соединяющийся с гидроаккумулятором 120е линией 123 предварительной зарядки, и клапан 154 возвращения, соединяющийся с гидроаккумулятором 120е через линию 124 возвращения. Кроме того, соединительная линия 121 может создавать сообщение текучей средой между выкидной линией 102 модуля и первой регулируемой камерой 130 гидроаккумулятора, которая может поэтому содержать часть углеводородов и/или других полученных жидкостей, с которыми работает комплект 100 подводного оборудования.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления первая регулируемая камера 130 гидроаккумулятора 120е может отделяться от второй регулируемой камеры 131 гидроаккумулятора первым подвижным поршнем 140. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления вторая регулируемая камера 131 гидроаккумулятора может заранее заряжаться сжимаемой текучей средой, например, газом или сжимаемой жидкостью до развертывания комплекта 100 подводного оборудования в подводной морской среде, как описано выше, которая может быть изолирована во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора клапаном 153 предварительной зарядки. Кроме того, как описано выше для гидроаккумулятора 120а, показанного на Фиг. 1B, давление предварительной зарядки во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора можно регулировать так, что перемещение первого поршня 140, вдавливаемого в сжимаемую текучую среду, содержащуюся во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора, обеспечивает работу аналогично пружине. Понятно, что при этом гидроаккумулятор 120е может выполняться с возможностью функционировать, как демпфер пульсаций и/или компенсатор давления, как описано выше.
Как показано на Фиг. 1F, третья регулируемая камера 132 гидроаккумулятора может отделяться от второй регулируемой камеры 131 гидроаккумулятора вторым подвижным поршнем 142. В некоторых вариантах осуществления третья регулируемая камера 132 гидроаккумулятора может также заранее заряжаться перед развертыванием по существу несжимаемой жидкостью, например, водой или морской водой, которая может быть изолирована в третьей регулируемой камере 132 гидроаккумулятора с помощью клапана 154 возвращения. По меньшей мере в одном варианте осуществления, по существу несжимаемая предварительно заряжаемая жидкость может также включать в себя подходящий ингибитор гидратообразования, например, MeOH или MEG и т.п., для уменьшения вероятности образования гидратов во время работы в случае, когда углеводороды нерасчетно обходят уплотнения на первом и втором подвижных поршнях 140 и 142. В других иллюстративных вариантах осуществления третья регулируемых камер 132 гидроаккумулятора может не заряжаться заранее, как описано выше, вместо этого клапан 154 возвращения может оставаться открытым во время развертывания комплекта 100 подводного оборудования на его подводном участке, так что во время работы третья регулируемая камера 132 гидроаккумулятора находится под действием подпора от гидростатического давления подводной окружающей среды 160, как описано выше и показано для гидроаккумуляторов 120b, 120c на Фиг. 1C и 1D, соответственно. В некоторых вариантах осуществления смещающая пружина 150 может также устанавливаться в третьей регулируемой камере 132 гидроаккумулятора так, что находится в контакте со вторым подвижным поршнем 142, при этом обеспечивая дополнительный контроль действующего коэффициента демпфирования гидроаккумулятора 120е во время различных фаз работы и/или возвращения комплекта 100 подводного оборудования.
В некоторых вариантах осуществления можно устанавливать останавливающие упоры 141 поршня внутри гидроаккумулятора 120е между первым и вторым подвижными поршнями 140 и 142 для ограничения перемещения первого поршня 140 к третьей регулируемой камере 132 гидроаккумулятора, и для ограничения перемещения второго поршня 142 к второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора. Кроме того, останавливающий упор 143 поршня можно устанавливать внутри гидроаккумулятора 120е для второго подвижного поршня 142 со стороны противоположной от первого подвижного поршня 140 для ограничения перемещения второго поршня 142 от первого поршня 140.
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор 120е можно также эксплуатировать с функционированием в качестве устройства сброса давления во время возвращения комплекта 100 подводного оборудования, при этом расширяющиеся газообразные углеводороды могут безопасно выпускаться в подводную морскую среду 160. В вариантах осуществления, где третья регулируемая камера гидроаккумулятора заранее заряжена до развертывания комплекта 100 подводного оборудования, клапан 154 возвращения может открываться, при этом по меньшей мере некоторая часть заранее заряженной несжимаемой текучей среды, первоначально содержавшейся в камере может выпускаться через линию 124 возвращения в подводную морскую среду 160, при этом обеспечивая перемещение второго подвижного поршня 142 к останавливающему упору 143. Перемещении второго подвижного поршня 142 в данном режиме также обеспечивает первому подвижному поршню 140 перемещение в одном с ним направлении, т.е., к останавливающим упорам 141. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления перемещение первого и второго подвижных поршней 140 и 142 может продолжаться по меньшей мере до прохода первого подвижного поршня 140 мимо отверстия линии 123 предварительной зарядки, и может далее продолжаться до остановки первого подвижного поршня 140 после входа в контакт с останавливающими упорами 141. На Фиг. 1G схематично показан гидроаккумулятор 120е после описанных выше операций, т.е., после перемещения второго подвижного поршня 142 к останавливающему упору 143 и перемещения первого подвижного поршня 140 в контакт с останавливающими упорами 141.
Понятно, что когда первый подвижный поршень 140 перемещается к останавливающим упорам 141, размер первой регулируемой камеры 130 гидроаккумулятора увеличивается. Кроме того, поскольку первая регулируемая камера 130 гидроаккумулятора сообщается текучей средой с комплектом 100 подводного оборудования через соединительную линию 121, давление в комплекте 100 должно также падать, при этом обеспечивая расширение с выходом из жидкой фазы по меньшей мере части газа, находящегося жидких углеводородах, содержащихся в комплекте 100. После прохода первого подвижного поршня по меньшей мере мимо отверстия линии 123 предварительной зарядки, клапан 153 предварительной зарядки может открываться, при этом расширяющиеся газообразные углеводороды могут управляемо выпускаться в подводную морскую среду 160.
По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления и в зависимости от начального давления предварительной зарядки несжимаемой текучей среды, содержащейся в третьей регулируемой камере 132 гидроаккумулятора, клапан 154 возвращения может открываться после изоляции комплекта 100 подводного оборудования с использованием изолирующих клапанов 106 и отсоединения от эксплуатационных линий 103 на соединениях 104 (см. Фиг. 1A), но до подъема комплекта 100 с его места установки вблизи морского дна. В таких вариантах осуществления и в зависимости от глубины воды и давления от закрытой скважины на комплекте 100 подводного оборудования, клапан 153 предварительной зарядки может также открываться, когда комплект 100 находится на месте установки вблизи морского дна для выпуска по меньшей мере части расширяющихся газов, выходящих из жидких углеводородов. В других вариантах осуществления гидростатическое давление подводной окружающей среды 160 вблизи морского дна может являться слишком высоким для обеспечения полного расширения всех газообразных углеводородов, которые могут присутствовать в жидкой фазе, в таком случае комплект 100 подводного оборудования может подниматься к поверхности, при этом гидростатическое давлении уменьшается, обеспечивая расширение большего объема газов и их выпуск через линии 123 предварительной зарядки и клапан 153 предварительной зарядки при подъеме комплекта 100. В дополнительных вариантах осуществления комплект 100 подводного оборудования может подниматься, проходя по меньшей мере часть пути к поверхности, т.е., на малую глубину воды к низкому гидростатическому давлению перед открытием клапана 153 предварительной зарядки и проведением выпуска расширяющегося газа.
Следует понимать, что выше описанные последовательности выпуска являются также применимыми для вариантов осуществления настоящего изобретения, где третья регулируемая камера 132 гидроаккумулятора не заряжается предварительно несжимаемой текучей средой, но вместо этого просто принимает давление подпора подводной морской среды 160, действующее через открытый клапан 154 возвращения.
В других вариантах осуществления клапан 154 возвращения может не открываться до момента после отсоединения комплекта 100 подводного оборудования от эксплуатационных линий 103 (см. Фиг. 1А) и последующего его по меньшей мере частичного подъема с места установки вблизи морского к поверхности, т.е., к уменьшенной глубине воды и пониженному гидростатическому давлению. В таких вариантах осуществления клапан 153 предварительной зарядки может открываться после прохода первого подвижного поршня 140 мимо отверстия линии 123 предварительной зарядки, и/или после уравнивания давления в третьей регулируемой камере 132 гидроаккумулятора с давлением подводной окружающей среды 160, при котором начинается операция сброса давления, а также операция выпуска расширяющихся углеводородных газов. В других дополнительных являющихся примерами вариантах осуществления выпуск несжимаемой текучей среды из третьей регулируемой камеры 132 гидроаккумулятора можно плавно регулировать при подъеме комплекта 100 подводного оборудования с морского дна, например, применяя регулируемый клапан управления, такой как клапан 154 возвращения. Аналогично, регулируемый клапан управления можно применять как клапан 153 предварительной зарядки, при этом обеспечивая выполнение операций сброса давления и выпуска по существу в управляемом режиме.
Специалисту в данной области техники, применяющему раскрытое изобретение, понятно, что последовательности сброса давления и выпуска с применением гидроаккумулятора 120е, описанные выше, являются только примером. Кроме того, также понятно, что описанные выше последовательности также являются применимыми для операции сброса давления и выпуска на комплекте 100 подводного оборудования, который включает в себя любые различные варианты осуществления гидроаккумулятора 120d, показанные на Фиг. 1E и описанные в данном документе. Кроме того, понятно, что другие различные комбинации этапов работ относятся к сущности и объему настоящего изобретения, и их можно также использовать для выполнения операции сброса давления и выпуска на комплекте 100 подводного оборудования, применяя различные описанные являющиеся примером варианты осуществления гидроаккумуляторов 120d и 120е.
На Фиг. 2A схематично показан дополнительный иллюстративный вариант осуществления комплекта 100 оборудования, в котором одно или несколько гидроаккумуляторов 170 можно применять для накопления и сохранения некоторого количества одного или нескольких химреагентов обеспечения режима бесперебойного прохода потока, одного или нескольких химреагентов защиты материалов или их комбинации, если требуется, которые для упрощения, могут вместе называться в данном документе "текучими средами защиты оборудования" Кроме того, по меньшей мере в некоторых иллюстративных вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования, хранящиеся в гидроаккумуляторе или гидроаккумуляторах 170 могут нагнетаться в комплект 100 на стадии остановки оборудования и/или перед возвращением оборудования, как описано дополнительно подробно ниже.
Как показано на Фиг. 2A, линию 111а нагнетания химреагентов можно применять для подачи запаса одной или нескольких текучих сред защиты оборудования в гидроаккумулятор 170 после развертывания комплекта 100 подводного оборудования на своей подводной площадке, при этом, по меньшей мере частично заполняя или предварительно заряжая гидроаккумулятор 170 некоторым объемом текучих сред защиты оборудования. Гидроаккумулятор 170 может заряжаться текучими средами защиты оборудования через линию 111а нагнетания химреагентов из одного из нескольких источников, которые могут применяться в подводной добыче и/или переработке. Например, в некоторых вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут подаваться из блока подводного нагнетания химреагентов (не показано), который может являться автономным блоком, или который может являться частью подводной компоновки фонтанного оборудования скважины, и т.п. В других вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут подаваться через линию шлангокабеля (не показано) которая может спускаться с вспомогательного судна, находящегося на поверхности. В других вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут подаваться с помощью подводного аппарата дистанционного управления (не показано), который может доставить некоторое количество текучих сред защиты оборудования на подводную площадку комплекта 100 подводного оборудования в подвесном модуле. По меньшей мере в некоторых вариантах осуществления химреагент обеспечения режима бесперебойного прохода потока может храниться в гидроаккумуляторе 170 некоторое время, после которого может нагнетаться в нужный момент (как дополнительно описано ниже), например, в выкидную линию 102 модуля комплекта 100 подводного оборудования через линию 111b нагнетания химреагентов при срабатывании клапана 109а управления нагнетанием химреагентов.
Следует понимать, что конкретное местоположение гидроаккумулятора 170, показанное на Фиг. 2A является только примером, гидроаккумуляторы 170 можно применять для нагнетания химреагента обеспечения режима бесперебойного прохода потока в иллюстративном комплекте 100 подводного оборудования в любом подходящем месте, требуемом компоновкой конкретной конструкции и рабочими характеристиками комплекта 100. Кроме того, понятно, что комплект 100 подводного оборудования может включать в себя два или больше надлежащим образом установленных гидроаккумуляторов 170, каждый из которых может выполняться с возможностью хранения одной или нескольких различных текучих сред защиты оборудования для последующего нагнетания в комплект 100 через линию 111b нагнетания химреагентов и клапан 109а управления нагнетанием химреагентов.
В некоторых вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут храниться в гидроаккумуляторе 170 до наступления конкретного времени в заданной фазе работы комплекта 100 подводного оборудования, требующей выпуска по меньшей мере части текучих сред защиты оборудования в комплект 100. В некоторых иллюстративных вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут выпускаться из гидроаккумулятора 170 в комплект 100 подводного оборудования по команде, в других вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут выпускаться автоматически на основе заданного условия, как описано дополнительно подробно ниже.
Например, в вариантах осуществления, где комплект 100 подводного оборудования готовится к возвращению на поверхность для ремонта и/или замены, нужный управляющий сигнал может передаваться на клапан 109а управления нагнетанием химреагентов, давая клапану 109a команду выпустить по меньшей мере часть текучих сред защиты оборудования из гидроаккумулятора 170 в комплект 100. Кроме того, в зависимости от типа нагнетаемых текучих сред защиты оборудования и конкретных проблем, которые решают текучие среды защиты оборудования данного типа (например, гидратообразования, осадкообразования коррозии смоченных поверхностей и т.д.), сигнал команды на клапан 109а управления нагнетанием химреагентов на выпуск текучих сред защиты оборудования может передаваться на клапан 109a после остановки работы комплекта 100 подводного оборудования и его изоляции но до остановки работы насосов 101, т.е., когда насосы 101 продолжают поддерживать циркуляцию углеводородов и/или других добытых жидкостей через гидравлические линии 102 модуля. При этом может продолжаться по меньшей мере частичная циркуляция текучих сред защиты оборудования из гидроаккумулятора 170 в различных компонентах трубной обвязки, клапанах и деталях подводного оборудования и т.п., являющихся частью комплекта 100 подводного оборудования, что может являться предпочтительным для крупных комплектов подводного оборудования содержащих несколько сот галлонов (галл. =3,8л) и больше добытой жидкости. В других вариантах осуществления текучие среды защиты оборудования могут выпускаться с помощью клапана 109а управления нагнетанием химреагентов после остановки работы насосов 101, что может являться достаточным для небольших комплектов подводного оборудования, содержащих меньше нескольких сот галлонов (галл. = 3,8л) добытой жидкости и/или когда нагнетаемые текучие среды защиты оборудования могут удовлетворительно смешиваться с добытой жидкостью для обеспечения циркуляция текучих сред защиты оборудования по существу по всему комплекту 100 подводного оборудования без помощи насосов 101.
Как указано выше, по меньшей мере в некоторых иллюстративных вариантах осуществления по меньшей мере часть текучих сред защиты оборудования может автоматически выпускаться из гидроаккумулятора 170 с помощью клапана 109а управления нагнетанием химреагентов после возникновения заданного условия. Например, в некоторых вариантах осуществления клапан 109а управления нагнетанием химреагентов может автоматически выпускать текучие среды защиты оборудования, когда один или оба насоса 101 нештатно останавливаются, например, с прекращением электропитания комплекта 100 подводного оборудования. При этом текучие среды защиты оборудования, автоматически выпускаемые из гидроаккумулятора 170 с помощью клапана 109а управления нагнетанием химреагентов, могут по меньшей мере частично защитить комплект 100 подводного оборудования от вредных воздействий, связанных с гидратообразованием, осадкообразованием коррозией материала и т.п. В таких вариантах осуществления клапан 109а управления нагнетанием химреагентов может являться, например, клапаном с электродистанционным управлением, который может закрываться при подаче электроэнергии на соленоид, и который может открываться, когда электроэнергия на соленоид не подается, например, в случаях прекращения электропитания комплекта 100 подводного оборудования.
В других вариантах осуществления гидроаккумулятор 170 может выполняться с возможностью выпуска и эксплуатироваться для выпуска текучих сред защиты оборудования в комплект 100 подводного оборудования, либо автоматически или по команде во время нормальной работы комплекта 100. В таких случаях гидроаккумулятор 170 можно эксплуатировать для нагнетания химреагента обеспечения режима бесперебойного прохода потока либо индивидуально или в соединении с нагнетанием химреагентов, которое можно выполнять через различные другие линии 111 нагнетания химреагентов (см. Фиг. 1A).
В некоторых иллюстративных вариантах осуществления, раскрытых в данном документе, и в зависимости от конкретной схемы защиты и/или возвращения оборудования, достаточным может быть выпуск только относительно небольшого количества текучих сред защиты оборудования из гидроаккумулятора 170 для адекватной защиты комплекта 100 подводного оборудования, когда проход потока через комплект остановлен. Например, в зависимости от применяемых типов текучих сред защиты оборудования и разрешаемых проблем объем текучих сред защиты оборудования, требуемый для адекватной защиты комплекта 100 подводного оборудования, может являться сравнительно небольшим, составляющим не больше около 1-2% общего объема добытой жидкости, содержащейся в прекратившем работу и изолированном комплекте 100, как в случае, когда текучие среды защиты оборудования могут являться химреагентами обеспечения режима бесперебойного прохода потока, например, ингибиторами гидратообразования, используемыми в малых дозировках и т.п. В таких случаях устройству 170 гидроаккумулятора можно придавать размеры, обеспечивающие удержание не больше одной дозы предварительной зарядки текучих сред защиты оборудования, при этом гидроаккумулятор 170 требует зарядки каждый раз после работы, в которой одна доза нагнетается в комплект 100 подводного оборудования. В некоторых вариантах осуществления, вместе с тем, устройству 170 гидроаккумулятора можно придавать размеры для удержания объема, равного двум или больше дозам текучих сред защиты оборудования, при этом гидроаккумулятор 170 может не требовать зарядки перед каждым нагнетанием.
В других иллюстративных вариантах осуществления может требоваться нагнетание большего объема текучих сред защиты оборудования в комплект 100 подводного оборудования для адекватной защиты комплекта от приносящих ущерб воздействий, указанных выше. Например, может требоваться замена значительной части углеводородов и/или других добытых текучих сред, которые могут содержаться в комплекте 100 подводного оборудования, с перемещением увеличенного объем текучих сред защиты оборудования по всему комплекту 100. В работе текучие среды защиты оборудования можно нагнетать в комплект 100 подводного оборудования из гидроаккумулятора 170 в таком режиме, что текучие среды защиты оборудования вытесняют и по существу заменяют значительную часть объема жидких углеводородов и/или других добытых текучих сред. Следует понимать, вместе с тем, что при перемещении, описанном в данном документе, могут не обязательно вытесняться по существу все жидкие углеводороды, присутствующие в комплекте 100 подводного оборудования, как можно в некоторых случаях ожидать, во время промывки и/или продувки, поскольку текучие среды защиты оборудования не могут пройти во все внутренние области оборудования во время одной операции вытеснения. Соответственно, в некоторых вариантах осуществления операции вытеснения могут требовать объема текучих сред защиты оборудования, который по меньшей мере равен общему объему комплекта 100 подводного оборудования, и в некоторых вариантах осуществления могут требовать объема, равного двойному объему комплекта 100. Кроме того, в описанной выше операции вытеснения можно вытеснить до приблизительно 90% или даже больше объема углеводород и/или других добытых текучих сред текучими средами защиты оборудования, нагнетаемыми из гидроаккумулятора 170.
В других вариантах осуществления может также требоваться удаление значительной части углеводородов из комплекта 100 подводного оборудования перед возвращением комплекта 100 на поверхность. В таких вариантах осуществления возможно возвращение комплекта 100 подводного оборудования на поверхность, не требующее выпуска расширяющихся газообразных углеводородов в процессе возвращения (см., например, Фиг. 1E-1G, описанные выше), поскольку в комплекте 100 перед подъемом с его места установки вблизи морского дна углеводороды могут присутствовать в незначительном объеме или вообще отсутствовать. В некоторых вариантах осуществления, достаточным может являться вытеснение углеводородов из комплекта подводного оборудования с помощью нагнетания текучих сред защиты оборудования из гидроаккумулятора 170 в режиме, описанном выше. В других вариантах осуществления вытесняющая жидкость с более высокой вязкостью, чем у жидких углеводородов, и/или по существу несмешивающаяся с жидкими углеводородами, может храниться в гидроаккумуляторах 170 и применяться для вытеснения жидких углеводородов из комплекта 100 подводного оборудования. В некоторых вариантах осуществления вытесняющая жидкость может являться, например, огеленной жидкостью, например, загущенным дизельным топливом или загущенным MEG и т.п. Другие вытесняющие жидкости можно также использовать, при условии их способности к вытеснению значительного количества жидких углеводородов и/или других добытых текучих сред из комплекта 100 подводного оборудования.
На Фиг. 2B схематично показан являющийся примером гидроаккумулятор 170а, который может представлять по меньшей мере некоторые варианты осуществления гидроаккумулятора 170, показанного на Фиг. 2A. В некоторых вариантах осуществления гидроаккумулятор 170а может выполняться по существу аналогичным гидроаккумулятору 120а, показанному на Фиг. 1B, в котором первая и вторая регулируемая камера 130 и 131 разделены подвижным поршнем 140. В некоторых вариантах осуществления, вторая регулируемая камера 131 гидроаккумулятора может заранее заряжаться газом или сжимаемой жидкостью, как описано выше и показано на Фиг. 1B, которая может заряжаться до развертывания комплекта 100 подводного оборудования на своей подводной площадке. Кроме того, и в зависимости от различных системных параметров конструкции, например, рабочего давления комплекта 100 подводного оборудования, гидростатического давления подводной окружающей среды 160 (т.е., глубины воды), и рабочего давления линии 111а нагнетания химреагентов и первой регулируемой камеры 130 гидроаккумулятора (т.е., давления подачи текучих сред защиты оборудования), давление газа предварительной зарядки во второй регулируемой камере 131 гидроаккумулятора можно регулировать как требуется для регулирования количества текучих сред защиты оборудования, которые могут храниться в первой регулируемой камере 130 гидроаккумулятора. Кроме того, давление газа предварительной зарядки можно дополнительно регулировать для регулирования давления нагнетания текучих сред защиты оборудования, при этом по существу гарантируя, что текучие среды защиты оборудования могут нагнетаться из гидроаккумулятора 170а в гидравлические линии 102 модуля, как требуется.
В других иллюстративных вариантах осуществления гидроаккумулятор 170а может выполняться по существу аналогичным любому из гидроаккумуляторов 120b или 120c, показанных на Фиг. 1C и 1D, соответственно. С использованием любой из данных конфигураций, вторая регулируемая камера гидроаккумулятора 170а может иметь подпор напрямую от гидростатического давления подводной окружающей среды 160, которое можно использовать для регулирования количества текучих сред защиты оборудования, сохраняющихся в первой регулируемой камере 130 гидроаккумулятора. Кроме того, смещающую пружину 150 можно также использовать как описано выше, при этом обеспечивая дополнительное регулирование давления, передаваемого на подвижный поршень 140 во второй регулируемой камере 131, что может также регулировать количество текучих сред защиты оборудования, которое может сохраняться в первой регулируемой камере 130 гидроаккумулятора.
На Фиг. 2C схематично показан пример гидроаккумулятора 170b, который может представлять дополнительные являющиеся примером варианты осуществления гидроаккумуляторов 170, показанных на Фиг. 2A. Как показано на Фиг. 2C, гидроаккумулятора 170b может выполняться по существу аналогично гидроаккумулятору 120е, показанному на Фиг. 1F и 1G и описанному выше. Например, гидроаккумулятор 170b может включать в себя, помимо всего прочего, первую, вторую и третью регулируемые камеры 130, 131 и 132, при этом первую и вторую регулируемые камеры 130 и 131 гидроаккумулятора разделяет первый подвижный поршень 140, а вторую и третью регулируемые камеры 131 и 132 гидроаккумулятора разделяет второй подвижный поршень 141. В некоторых вариантах осуществления, заранее заряжаемые текучие среды во второй и третьей регулируемых камерах 131 и 132 гидроаккумулятора могут являться аналогичными описанным для гидроаккумулятора 120е. Кроме того, давление предварительной зарядки во второй и третьей регулируемых камерах 131 и 132 гидроаккумулятора может регулироваться, как описано выше и показано в гидроаккумулятора 170а для регулирования количества текучих сред защиты оборудования, которое может сохраняться в первой регулируемой камере 130 гидроаккумулятора 170b. Кроме того, давление предварительной зарядки можно дополнительно регулировать и работу клапанов 153 и 154 можно предварительной регулировать для регулирования давления нагнетания текучих сред защиты оборудования, по существу гарантируя нагнетание текучих сред защиты оборудования из гидроаккумулятора 170b в гидравлические линии 102 модуля.
В приведенном выше описании объекта изобретения раскрыты различные иллюстративные системы и способы, которые можно применять для обеспечения возвращения и/или замены оборудования добычи и/или переработки нефти и газа из подводной морской среды. В некоторых вариантах осуществления раскрытые системы и способы могут включать в себя, помимо всего прочего, устройство гидроаккумулятора, которое сообщается текучей средой с подводным оборудованием при его возвращении на поверхность, и которое может иметь барьер давления, выполненный с возможностью перемещения в ответ на изменение давления на подводное оборудование при его подъеме из подводной морской среды. Также раскрыты системы и способы, которые можно применять по существу для защиты подводного оборудования во время остановки его работы, например, используя устройство гидроаккумулятора для накопления и сохранения некоторого количества текучих сред защиты оборудования при установке в подводной морской среде, и нагнетания по меньшей мере части текучих сред защиты оборудования в подводное оборудование, если требуется.
Частные варианты осуществления, раскрытые выше, являются только иллюстративными, изобретение можно модифицировать и реализовывать с отличиями, но в виде эквивалентов, понятных специалисту в данной области техники, применяющему концепции данного документа. Например, этапы способа, изложенные выше, можно выполнять в другом порядке. Кроме того, не налагается ограничений на детали конструкций или конструктивные решения, показанные в данном документе, кроме описанных ниже в формуле изобретения. Очевидно, что частные варианты осуществления, раскрытые выше, можно менять или модифицировать, и все такие изменения находятся в объеме и относятся к сущности изобретения. Соответственно, объем защиты данного документа изложен ниже в формуле изобретения.