專利名稱：管理水下出油管中的水合物的方法
管理水下出油管中的水合物的方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求在2007年9月25日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/995，134號(hào)的權(quán)發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明的實(shí)施方式一般涉及水下生產(chǎn)作業(yè)領(lǐng)域。本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步涉及管 理在水下生產(chǎn)設(shè)施如出油管線中的水合物形成的方法。
背景技術(shù)：
三分之二以上的地球被海洋覆蓋。隨著石油工業(yè)繼續(xù)尋找烴，發(fā)現(xiàn)越來越多未開 發(fā)的油氣層位于海洋下面。這樣的儲(chǔ)層被稱為“海洋”儲(chǔ)層。用于從海洋儲(chǔ)層生產(chǎn)烴的典型系統(tǒng)利用位于海底上的烴-生產(chǎn)井。生產(chǎn)井被稱為 “生產(chǎn)井”或“水下生產(chǎn)井”。所生產(chǎn)的烴被運(yùn)輸至主生產(chǎn)設(shè)施。生產(chǎn)設(shè)施位于海洋表面或 直接位于岸上。生產(chǎn)井經(jīng)由管系統(tǒng)與主生產(chǎn)設(shè)施流體連通，所述管系統(tǒng)將來自海底上的水下井的 烴運(yùn)輸至主生產(chǎn)設(shè)施。這種管系統(tǒng)一般包括跨接線、出油管道和立管的匯集?？缃泳€在工 業(yè)上一般是指位于水體底面上的管線部分。它們將各井口連接到中央管匯上。出油管道也 位于海底上，并且將采出液從該匯管運(yùn)輸?shù)搅⒐?。立管是指從海底延伸，穿過水柱并且到達(dá) 主生產(chǎn)設(shè)施的出油管部分。在許多情況中，立管的頂部由浮筒支撐，所述浮筒然后連接到用 于將來自立管的采出液傳遞至生產(chǎn)設(shè)施的柔性軟管。遠(yuǎn)距離海上井的鉆井和維護(hù)是昂貴的。在降低鉆井和維護(hù)費(fèi)用的努力中，遠(yuǎn)程海 上井時(shí)常組合地進(jìn)行鉆井。一組以成簇水下井布置的井有時(shí)被稱為“水下井場”。水下井場 通常包括完井而用于在一個(gè)并且有時(shí)多個(gè)“生產(chǎn)層”生產(chǎn)的生產(chǎn)井。此外，井場有時(shí)將包括 一個(gè)或多個(gè)注射井，以有助于保持水驅(qū)油藏和氣體膨脹驅(qū)動(dòng)油藏的原位壓。遠(yuǎn)程海上井的分組促進(jìn)采出液聚集進(jìn)入本地生產(chǎn)管匯。來自成簇井的流體穿過跨 接線被傳遞至管匯。從管匯，采出液可穿過出油管道和立管被一起傳遞到主生產(chǎn)設(shè)施。對(duì) 于深水中的井場，收集設(shè)備一般是浮式生產(chǎn)儲(chǔ)油和卸油裝置或“FPSO”。FPSO充當(dāng)收集和分 離設(shè)備。海上生產(chǎn)作業(yè)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)是確保流動(dòng)。在生產(chǎn)期間，采出液一般將包括下列 的混合物原油、水、輕質(zhì)烴氣體(如甲烷)和其它氣體如硫化氫和二氧化碳。在一些情況 中，固體物質(zhì)如砂可與流體混合。夾帶在采出液中的固體物質(zhì)通?？赡茉凇瓣P(guān)井”即生產(chǎn)停 止期間被沉積，并且需要去除。值得同樣關(guān)注的是，溫度、壓力和/或化學(xué)組成沿著管線的變化可引起其它物質(zhì) 如甲烷水合物、蠟或水垢在流動(dòng)管線和立管內(nèi)表面上的沉積。這些沉積物需要定期去除，因 為這些物質(zhì)的堆積可減少管線尺寸并限制流動(dòng)。水合物通過水與天然氣和相關(guān)液體以85摩爾％水比15%烴的比例接觸而形成。當(dāng)烴和水在合適的溫度和壓力下諸如在井、出油管線或閥中存在時(shí)，可形成水合物。烴變成禁閉在冰狀固體中，所述冰狀固體不流動(dòng)但迅速生長并且聚集成可阻塞出油管線的大小。 水合物形成最常發(fā)生在處于相對(duì)低的溫度和升高的壓力下的水下生產(chǎn)管線中。深水環(huán)境的低溫和高壓使得水合物作為氣水組成的函數(shù)形成。在水下管線中，水 合物塊通常在烴_水界面上形成，并且隨著流動(dòng)將它們向下游推動(dòng)而聚集。所得多孔水合 物塞具有傳輸一定程度的氣體壓力的不尋常能力，同時(shí)充當(dāng)液體流動(dòng)障礙。氣體和液體有 時(shí)都可通過該塞傳輸；然而，較低的粘度和表面張力有利于氣體的流動(dòng)。期望的是通過使水合物形成最小化而在每次清洗之間維持確保流動(dòng)。用于水合物 塞去除的一個(gè)海上工具是管線系統(tǒng)的減壓。傳統(tǒng)地，減壓在存在較低的含水量的情況下是 最有效的。然而，減壓方法有時(shí)妨礙幾周的正常生產(chǎn)。在較高的含水量下，可能需要?dú)馀e程 序。此外，當(dāng)井在線放回時(shí)水合物可迅速再形成。最常見的深水水下管線布置依賴于用于水合物控制的兩條出油管。在未計(jì)劃的停 工事件中，采用清管器，用脫水脫氣原油頂替生產(chǎn)出油管線和立管中的采出液。頂替是在采 出液(其通常是未處理的或者“未抑制的”)冷卻到水合物形成溫度以下之前完成的。這防 止在出油管上產(chǎn)生水合物堵塞。該清管器被投入到一條出油管中，用脫水脫氣原油驅(qū)動(dòng)出 來，到達(dá)生產(chǎn)管匯，并且通過第二出油管促使其返回至主設(shè)施。雙出油管作業(yè)對(duì)于大型安裝來說是可行的。然而，對(duì)于相對(duì)小的設(shè)備來說，第二出 油管的成本可能是抑制性的。還熟知的是，使用甲醇或者與水合物管理作業(yè)相關(guān)的其它合適的水合物抑制劑。 在這方面，大量甲醇可被泵到頂替液體和清管器前面的出油管中。將甲醇頂替出服務(wù)線并 且進(jìn)入頂替液之前的出油管中，這有助于確保在出油管中任何沒有被頂替出該出油管的未 抑制的采出液將受到甲醇抑制。然而，該方法一般需要大量甲醇儲(chǔ)存在生產(chǎn)設(shè)施上。需要 改進(jìn)的水合物管理方法。其它相關(guān)信息可在下列文件中找到美國專利第6，152，993號(hào)；第6，015，929號(hào)； 第6，025，302號(hào)；第6，214，091號(hào)；普通轉(zhuǎn)讓的國際專利申請(qǐng)公布第W02006/031335號(hào)，其 在2005年8月11日提交；美國申請(qǐng)第11/660，777號(hào)；和美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第60/995，161號(hào)。發(fā)明_既述提供的是管理水下生產(chǎn)系統(tǒng)中水合物的方法。所述系統(tǒng)具有生產(chǎn)設(shè)施、用于從生 產(chǎn)設(shè)施傳遞頂替液的控制管纜、至少一個(gè)水下生產(chǎn)井和用于將采出液傳遞至生產(chǎn)設(shè)施的單 條出油管。所述方法包括從至少一個(gè)水下生產(chǎn)井并且經(jīng)過單條出油管生產(chǎn)烴流體，然后關(guān) 閉來自水下井和出油管的采出液流。該方法還包括使出油管降壓以充分降低采出烴流體中 的溶解氣溶度，然后對(duì)出油管重新加壓以促使在出油管內(nèi)游離氣相中剩余的任何游離氣體 返回到溶液中。對(duì)出油管重新加壓的步驟優(yōu)選地通過將頂替液泵到控制管纜和出油管中來 實(shí)現(xiàn)。此外，該方法包括頂替出油管中的采出液。這可通過將來自該管纜線內(nèi)的服務(wù)線的 頂替液移動(dòng)并且進(jìn)入出油管來進(jìn)行。頂替液優(yōu)選地包括烴基流體，其具有低劑量水合物抑制劑(LDHI)。一方面，頂替液 基本上沒有輕質(zhì)烴氣體。優(yōu)選地，頂替液包括脫氣原油、柴油或其組合，連同LDHI抑制劑。 優(yōu)選地，頂替液被注入到控制管纜中的服務(wù)線中。
頂替采出液的步驟可包括將頂替液以服務(wù)線所最大允許的速度注入到服務(wù)線中。 例如，頂替采出液的步驟可包括將頂替液以5，000至9，OOObpd(每天桶數(shù))的速度注入到 服務(wù)線中。在任何一方面，頂替采出液的步驟可在頂替液之前沒有使用清管器的情況下進(jìn) 行。
一方面，LDHI是動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑。非限制性實(shí)例包括聚乙烯己內(nèi)酰胺和聚異 丙基甲基丙烯酰胺。另一方面，LDHI是防聚劑。非限制性實(shí)例包括十六烷基三丁基溴化鱗、 十六烷基三丁基溴化銨和雙十二烷基二丁基溴化銨。該方法可進(jìn)一步包括在采出液從出油管被頂替時(shí)監(jiān)測(cè)采出液以評(píng)測(cè)水含量和氣 相的步驟?？蛇x地，或者額外地，該方法可包括從出油管進(jìn)一步頂替采出液，以促使采出液 從出油管到達(dá)生產(chǎn)設(shè)施直至基本上所有水含量被去除。此外，該方法還可包括從出油管進(jìn) 一步頂替采出液，以促使基本上所有采出液從出油管到達(dá)生產(chǎn)設(shè)施，使出油管充滿頂替液 禾口 LDHI?？芍貜?fù)某些步驟。例如，該方法可進(jìn)一步包括重復(fù)減壓步驟，重復(fù)重新加壓步驟和 重復(fù)頂替步驟。不論這些步驟是否重復(fù)，該方法可進(jìn)一步包括在頂替液已經(jīng)泵送經(jīng)過出油 管后生產(chǎn)烴流體。因此，采出液的流動(dòng)被從水下井重新啟動(dòng)，穿過單條出油管，并且到達(dá)生 產(chǎn)設(shè)施。此后，采出液可被傳輸?shù)桨渡??？梢岳斫?，生產(chǎn)設(shè)施可以具有任何類型。例如，生產(chǎn)設(shè)施可以是浮式生產(chǎn)、儲(chǔ)油和 卸油裝置(“FPSO“)?？蛇x地，生產(chǎn)設(shè)施可以是靠岸或岸上的船狀收集裝置或生產(chǎn)設(shè)施。還可理解，水下生產(chǎn)系統(tǒng)可包括其它部件。例如，水下生產(chǎn)系統(tǒng)可具有管匯和管纜 終端組件。管匯提供采出液的水下收集點(diǎn)，而管纜終端組件提供注射化學(xué)物質(zhì)的水下連接。 控制管纜可包括第一管纜部分，其將生產(chǎn)設(shè)施與管纜終端組件連接，和第二管纜部分，其將 管纜終端組件與管匯連接。附圖簡述為了更好地理解本發(fā)明的特征，在此附上某些圖、表和圖表。然而，應(yīng)當(dāng)注意，所述 圖僅僅圖解說明了選出的本發(fā)明的實(shí)施方式，并且因此不被認(rèn)為限制了范圍，因?yàn)楸景l(fā)明 可采取其它等效實(shí)施方式和應(yīng)用。

圖1是利用單條出油管和輔助性管纜的水下生產(chǎn)系統(tǒng)的透視圖。該系統(tǒng)處于生產(chǎn) 中。圖2是示范在一種實(shí)施方式中進(jìn)行本發(fā)明的水合物管理方法的步驟的流程圖。圖3是圖1的水下生產(chǎn)系統(tǒng)的局部示意圖?？煽吹捷o助性管纜和出油管。圖4是圖1的生產(chǎn)系統(tǒng)的另一示意圖。也可看到輔助性管纜和出油管。連接輔助 性管纜和出油管的閥被打開，以便采出液可被頂替。圖5是圖1的生產(chǎn)系統(tǒng)的又一示意圖。也可看到輔助性管纜和出油管。連接輔助 性管纜和出油管的閥保持打開。采出液已經(jīng)基本上被頂替。圖6是說明在頂替期間出油管中水含量作為頂替速度的函數(shù)的圖。圖7是比較在頂替期間出油管中水相含量和氣相含量作為時(shí)間的函數(shù)的圖。
具體實(shí)施方式
詳述定義如本文所用，術(shù)語“頂替液(displacement fluid) ”是指頂替另一流體的流體。優(yōu)選地，頂替液沒有烴氣體。非限制性實(shí)例包括脫氣原油和柴油。術(shù)語“管纜(umbilical) ”是指包含更小管線集合的任何管線，其包括至少一種用于傳遞工作流體的服務(wù)線?！肮芾|”還可被稱為集成管束(管纜線，umbilicalline)或控制 電纜(umbilical cable) 0工作流體可以是任何化學(xué)處理劑如水合物抑制劑或頂替液。管 纜一般將包括另外的管線，如水力管線和電纜。術(shù)語“服務(wù)線(service line) ”是指管纜內(nèi)的任何管道。服務(wù)線有時(shí)被稱為管纜 服務(wù)線或USL。服務(wù)線的一個(gè)實(shí)例是注入管道，其用于注入化學(xué)試劑。術(shù)語“低劑量水合物抑制劑”或“LDHI，，是指防聚劑和動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑。它旨 在包括任何非熱力學(xué)水合物抑制劑。術(shù)語“生產(chǎn)設(shè)施”是指任何用于接收所生產(chǎn)的烴的設(shè)施。生產(chǎn)設(shè)施可以是位于水 下井場的船狀容器、位于水下井場上方或附近的FPSO容器(浮式生產(chǎn)、儲(chǔ)油和卸油裝置)、 近岸分離設(shè)施或岸上分離設(shè)施。同義術(shù)語包括“主生產(chǎn)設(shè)施(hostproduction facility)" 或“收集設(shè)施”。術(shù)語“回接”、“回接管線”和“立管”以及“出油管”在本文中互換使用，并且意欲是 同義的。這些術(shù)語是指用于將采出烴運(yùn)輸至生產(chǎn)設(shè)施的任何管結(jié)構(gòu)或管線集合。出油管可 包括，例如立管、出油管道、淺管和水面軟管。術(shù)語“出油管”是指立管和用于將采出液運(yùn)輸至生產(chǎn)設(shè)施的任何其它管道。出油 管可包括，例如水下出油管和柔性跨接線?！八律a(chǎn)系統(tǒng)”是指放置在海洋水體中的生產(chǎn)設(shè)備組件。海洋水體可以是海洋環(huán) 境，或者它可以是，例如淡水湖。類似地，“水下”包括海洋水體和深水湖。“水下設(shè)備”是指作為水下生產(chǎn)系統(tǒng)的一部分、靠近海洋水體底部放置的任何項(xiàng)目 的設(shè)備?！八戮笔侵缚拷Ｑ笏w底部如海底具有采油樹的井。“水下采油樹”則是指 放置在水體中井口上方的任何閥集合?！肮軈R”是指任何項(xiàng)目的水下設(shè)備，其從一個(gè)或多個(gè)水下采油樹收集采出液，并且 將那些液體直接地或者通過跨接線傳遞至出油管?！笆芤种频摹笔侵覆沙鲆阂呀?jīng)與化學(xué)抑制劑混合或者以另外的方式暴露于化學(xué)抑 制劑，所述化學(xué)抑制劑用于抑制包括天然氣水合物在內(nèi)的氣體水合物的形成。相反，“不受 抑制的”是指采出液沒有與化學(xué)抑制劑混合或者以另外的方式暴露于化學(xué)抑制劑，所述化 學(xué)抑制劑用于抑制氣體水合物的形成。選擇的具體實(shí)施方式
的描述圖1提供水下生產(chǎn)系統(tǒng)10的透視圖，其可被用于從地下海洋儲(chǔ)層生產(chǎn)烴。系統(tǒng)10 采用單條出油管，其包括立管38。油、氣和通常情況下的水——被稱為采出液——通過生 產(chǎn)立管38被開采。在例證性系統(tǒng)10中，生產(chǎn)立管38為8英寸絕緣出油管。然而，可以使 用其它尺寸。給生產(chǎn)立管38提供熱絕緣，以維持生產(chǎn)流體更熱的溫度并且抑制生產(chǎn)期間水 合物形成。優(yōu)選地，生產(chǎn)出油管道防止在關(guān)閉狀態(tài)期間在最少20小時(shí)的冷卻期間水合物形 成。生產(chǎn)系統(tǒng)10包括一個(gè)或多個(gè)水下井。在該布置中，顯示的是三個(gè)井12、14和16。 井12、14、16可包括至少一個(gè)注入井和至少一個(gè)生產(chǎn)井。在該例證性系統(tǒng)10中，井12、14、16都是生產(chǎn)井，由此形成生產(chǎn)簇。
井12、14、16的每一個(gè)具有位于海底85上的水下采油樹15。采油樹15將 采出液傳遞至跨接線22或短出油管道?？缃泳€22將采出液從生產(chǎn)井12、14、16傳遞至管 匯20。管匯20是一種地下設(shè)備，其由閥和管道組成，以便收集和分配流體。從生產(chǎn)井12、 14、16生產(chǎn)的流體通常在管匯20混合，并且從井場穿過水下出油管道24和立管38輸出。 出油管道24和立管38 —起提供單條出油管。生產(chǎn)立管38回接到生產(chǎn)設(shè)施70。生產(chǎn)設(shè)施——也被稱為“主設(shè)施”或“收集設(shè) 施”——是收集采出液的任何設(shè)施。生產(chǎn)設(shè)施可以是例如海洋中能自推進(jìn)的船狀容器。生 產(chǎn)設(shè)施可選地可被固定到陸地上并且位于岸邊或直接位于岸上。然而，在例證性系統(tǒng)10 中，生產(chǎn)設(shè)施70是停泊在海洋中的浮式生產(chǎn)、儲(chǔ)油和卸油裝置(FPSO)。FPSO 70被顯示位 于海洋水體80如海洋中，其具有表面82和海底85。一方面，F(xiàn)PSO 70距離管匯20三(3) 至十五(15)千米。在圖1的布置中，生產(chǎn)拖運(yùn)器34被使用。任選的生產(chǎn)拖運(yùn)器34將生產(chǎn)出油管道 38與立管38連接。柔性軟管(圖1中未顯示)可被用于促進(jìn)立管38和FPSO 70之間流體 的連通。水下生產(chǎn)系統(tǒng)10還包括輔助性管纜42。輔助性管纜42表示集成的電力/水力 控制管線。輔助性管纜線42—般包括向水下設(shè)備提供電力的導(dǎo)線。管纜42內(nèi)的控制管線 可攜帶液壓流體，其用于控制各種水下設(shè)備如水下分配單元("SDU" )50、管匯20和采油 樹15。這樣的控制管線允許從水面啟動(dòng)閥、扼流圈、井下安全閥及其它水下部件。輔助性 管纜42也包括化學(xué)試劑注入管道或服務(wù)線，其將化學(xué)抑制劑傳送至海底，然后傳遞至水下 生產(chǎn)系統(tǒng)10的設(shè)備。抑制劑被設(shè)計(jì)和提供，以便確保來自井的流動(dòng)不受流動(dòng)流中固體如水 合物、蠟和水垢的形成的影響。因此，管纜42—般將包含多個(gè)管線，其被捆在一起以提供電 能、控制、水力、光纖通信、化學(xué)試劑運(yùn)輸或其它功能。輔助性管纜42在水下連接到管纜終端組件(〃 UTA" )40。從管纜終端組件40， 管纜線44被提供，并且連接到水下分配單元(〃 SDU" )50。從SDU 50，浮動(dòng)導(dǎo)線52、54、56 分別連接到單個(gè)井12、14、16。除了這些管線，單獨(dú)的管纜線51可直接從UTA 40導(dǎo)向管匯20?；瘜W(xué)試劑注入服 務(wù)線(圖1中未顯示)被放置在服務(wù)管纜線42和51兩者中。服務(wù)管線被設(shè)計(jì)成大小適于 以泵送流體抑制劑接著泵送頂替液。在關(guān)閉期間以及在水合物管理作業(yè)期間，頂替液被泵 送經(jīng)過化學(xué)試劑管道、經(jīng)過管匯20并且進(jìn)入生產(chǎn)立管38，以便在水合物形成開始之前頂替 所生產(chǎn)的烴流體。頂替液可以是脫水且脫氣的原油。可選地，頂替液可以是柴油。在任一情況下，另 外的選擇是在頂替液之前注入傳統(tǒng)的化學(xué)抑制劑如甲醇、乙二醇或MEG。然而，由于所需的 量大，這不是優(yōu)選的。應(yīng)當(dāng)理解，圖1中所示的系統(tǒng)10的結(jié)構(gòu)是例證性的?？梢岳闷渌卣?，用于從 水下儲(chǔ)層生產(chǎn)烴并且抑制水合物形成。例如，閥(在圖3中以37顯示)可在化學(xué)試劑管道 和管匯20之間管線內(nèi)放置，以提供與生產(chǎn)立管38的選擇性流體連通。在一些實(shí)施方式中， 系統(tǒng)10可進(jìn)一步包括注水管線(未顯示)。
圖2是說明在一種實(shí)施方式中進(jìn)行本發(fā)明的水合物管理方法200的步驟的流程圖。方法200采用水下生產(chǎn)系統(tǒng)，如圖1的系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括主生產(chǎn)設(shè)施、管纜線(或 集成管束)、管匯、至少一個(gè)水下生產(chǎn)井和單條出油管。方法200使得能夠經(jīng)由管纜線內(nèi)的 注入管頂替來自該單條出油管的采出液。優(yōu)選地，這是在沒有使用熱力學(xué)水合物抑制劑如 甲醇的情況下進(jìn)行的。在一種實(shí)施方式中，方法200首先包括通過出油管生產(chǎn)烴流體的步驟。該生產(chǎn)步 驟以方框210表示。關(guān)于生產(chǎn)速度、烴流體組成或任何海上作業(yè)參數(shù)，方法200沒有受限制。方法200還包括關(guān)閉生產(chǎn)系統(tǒng)220的步驟。這意味著烴流體不再從水下生產(chǎn)井生 產(chǎn)。已經(jīng)產(chǎn)生并位于出油管中的任何流體被保持在出油管中。關(guān)閉可以是計(jì)劃中的或計(jì)劃 外的。例如，計(jì)劃外的關(guān)閉可發(fā)生在出油管道或跨接線連接中存在水下泄露的情況中。計(jì) 劃外的關(guān)閉也可發(fā)生在生產(chǎn)設(shè)施上的分離器或其它設(shè)備發(fā)生故障的情況中。方法200接下來包括使水下生產(chǎn)系統(tǒng)降壓。更具體 地，該方法包括使系統(tǒng)中的出 油管降壓。該降壓步驟以方框230表示。在正常的操作條件下，出油管將攜帶底層壓力所 引起的壓力，其通過出油管內(nèi)的靜水壓頭進(jìn)行計(jì)算。使管線降壓意味著壓力被減少至靜水 壓頭或靜水壓頭之上但小于操作壓的水平。降壓步驟230的目的是顯著降低生產(chǎn)烴流體中的溶解氣濃度。降壓步驟可通過關(guān) 閉井和/或出油管但是繼續(xù)生產(chǎn)烴流體來實(shí)現(xiàn)。隨著生產(chǎn)繼續(xù)和壓力下將，生產(chǎn)流體將越 來越多地處于甲烷和其它氣相流體的形式。從溶液溢出的氣體可在生產(chǎn)設(shè)施上燃燒，或者 加以儲(chǔ)存，以后使用或者商業(yè)銷售。優(yōu)選地，回收的氣體被發(fā)送到火焰洗滌器。方法200接下來包括使水下生產(chǎn)系統(tǒng)重新加壓的步驟。更具體地，該方法包括使 系統(tǒng)中的出油管重新加壓。該重新加壓步驟以方框240表示。使出油管重新加壓的步驟 240意思是對(duì)出油管加壓至足以促使保留在出油管內(nèi)游離氣相中的任何氣體返回至溶液中 的水平。當(dāng)然，降壓步驟230之前不在溶液中的氣體在步驟240中一般將不會(huì)進(jìn)入到溶液 中。重新加壓步驟240可通過將頂替液泵到輔助性管纜中的服務(wù)線中來實(shí)現(xiàn)。頂替液 在出油管在生產(chǎn)設(shè)施處沒有打開的情況下向出油管移動(dòng)。進(jìn)行步驟240所需的壓力的量取 決于各種因素。這樣的因素包括海水的溫度和烴流體的組成。這樣的因素還包括出油管的 幾何排列，所述出油管代表著生產(chǎn)出油管道、生產(chǎn)立管、生產(chǎn)浮筒和從立管導(dǎo)向FPSO的任 何柔性軟管。在步驟240中使用的頂替液優(yōu)選地包括脫氣原油、柴油或者具有很少或沒有甲烷 或其它烴氣體的烴-基流體。優(yōu)選地，頂替液不包括甲醇。然而，頂替液確實(shí)包括低劑量水 合物抑制劑，或"LDHI “。低劑量水合物抑制劑被定義為非熱力學(xué)水合物抑制劑。這意味 著抑制劑沒有將游離氣體和水的能量態(tài)降低至水合物形成所產(chǎn)生的更有序的低能量態(tài)。相 反，這樣的抑制劑通過封閉水合物生長位點(diǎn)來干擾水合物形成過程，由此延緩水合物晶體 的生長。LDHI通過包覆水合物晶體或與之混合來抑制氣體水合物形成，因此干擾小的水合 物顆粒生長和聚集成較大的顆粒。因此，氣體井和出油管道的堵塞被最小化或者消除。低劑量水合物抑制劑可被分成兩類(1)動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑(“KHI")和(2) 防聚劑(“AA" )。KHI可防止水合物形成但一般不溶解已經(jīng)形成的水合物。AA—般允許水 合物形成但保持水合物顆粒分散在流體中，以便它們不在出油管道壁上形成堵塞。由于它 們的特性，可選擇使用KHI和AA型LDHI的組合。KHI抑制劑的實(shí)例包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯己內(nèi)酰胺或聚乙烯吡咯烷酮己內(nèi)酰胺二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物。這樣的抑 制劑可包含己內(nèi)酰胺環(huán)，其連接到聚合物骨架上并且與酯、酰胺或聚酯共聚。合適的動(dòng)力學(xué) 水合物抑制劑的另一實(shí)例是具有下式的胺化聚烷撐二醇=R1R2Nt(A)a--(B)b--(A)e--(CH2) d—CH(R)-NR1LR2,其中
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-各個(gè)R1 和 R2 獨(dú)立地選自-H、一CH3、-CH2-CH2-OH 和 CH (CH3) -CH2-OH ；-d為從1至大約6 ；和-η為從1至大約4。例如，動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑可選自(i) R1HN (CH2CHRO) j (CH2CHR) NHR1 ； (ii)H2N(CH2CHRO)a(CH2CH2O)b(CH2CHR)NH2 ；禾口(iii)其混合物，其中-a+b為從1至大約100 ；禾口-j為從1至大約100。優(yōu)選地，-各個(gè)R1 和 R2 是-H ；-a、b和c獨(dú)立地選自0或1 ；和-η 是 1。防聚劑(“AA")的實(shí)例是取代的季化合物。季化合物的實(shí)例包括季銨鹽，其具 有至少三個(gè)具有四個(gè)或五個(gè)碳原子的烷基以及包含8-20個(gè)原子的長鏈烴基。例證性的化 合物包括十六烷基三丁基溴化鱗、十六烷基三丁基溴化銨和雙十二烷基二丁基溴化銨。其 它防聚劑公開在美國專利號(hào)6，152，993 ；6, 015，929 ；和6，025，302。具體地，美國專利號(hào) 6，015，929描述了水合物防聚劑的各種實(shí)例如戊酸鈉、正丁醇、C4-C8兩性離子(具有C4-C8 尾基的兩性離子首基)、1_ 丁磺酸鈉鹽、丁烷硫酸鈉鹽、烷基吡咯烷酮和其混合物。美國專 利號(hào)6，025，302描述聚醚胺的銨鹽作為氣體水合物抑制劑的使用。AA抑制劑的其它實(shí)例包括二丁基二乙醇溴化銨和椰子油脂肪酸的二酯、二丁基二 異丙醇溴化銨的二椰油基酯和二丁基二異丁醇溴化銨的二椰油基酯，被公開在美國專利號(hào) 6，214，091 中。一方面，低劑量水合物抑制劑(“LDHI “)與水混合以形成水溶液(在與脫氣原 油混合之前)。在一種情況下，水溶液按水的重量計(jì)為大約0.01至大約5%。更優(yōu)選地， LDHI組成按水的重量計(jì)為大約0. 1至大約2. 0百分?jǐn)?shù)。水溶液可以是密度為12. 5磅/加 侖(ppg)(或1. 5g/cm3)或以下的鹽水。這樣的鹽水一般地用選自下列的至少一種鹽配制 NH4Cl、CsCl、CsBr、NaCl、NaBr、KCl、KBr、HCOONa, HCOOK, CH3COONa, CH3COOK, CaCl2^CaBr2 禾口 ZnBr2ο少量熱力學(xué)水合物抑制劑可與動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑混合以形成合適的抑制劑混合物。熱力學(xué)水合物抑制劑起到將游離氣和水的能量態(tài)或“化學(xué)能”降至比所形成的水合物和熱力學(xué)水合物抑制劑更有序的低能量態(tài)的作用。因此，熱力學(xué)水合物抑制劑在具有較 低溫度和高壓條件的深水油/氣井中的使用使得在熱力學(xué)水合物抑制劑和水之間形成比 在氣和水之間更強(qiáng)的鍵。已知的熱力學(xué)水合物抑制劑包括醇(如甲醇)、乙二醇、聚乙二醇、 乙二醇醚或其混合物。優(yōu)選地，熱力學(xué)抑制劑是甲醇或乙二醇。方法200還包括從出油管頂替采出液的步驟。該頂替步驟以方框250表示。采出 液主要包括含氣烴流體，包括甲醇在內(nèi)。為了頂替流體，頂替液連續(xù)從服務(wù)線泵到出油管 中。出油管在生產(chǎn)設(shè)施處是開放的。然后從出油管接收含氣烴流體，接著是頂替液。循環(huán)含LDHI的頂替液的步驟通過將頂替液注入輔助性管纜內(nèi)的注射管道而發(fā) 生。用脫氣原油和LDHI頂替的過程通過圖3至5進(jìn)行描述。圖3至5提供水下生產(chǎn)系統(tǒng) 10的局部示意圖。在各個(gè)圖中，提供的是圖1的水下生產(chǎn)系統(tǒng)10的示意圖。在各個(gè)視圖 中，提供了輔助性管纜。輔助性管纜表示主管纜線42和管匯管纜線52。在例證性的水下生 產(chǎn)系統(tǒng)10中，管纜42、52在UTA 40處相互連接。管纜42、52—起從FPSO 70向下延伸至 生產(chǎn)管匯20。水下管纜52被流體連接到管匯20，而輔助性管纜42優(yōu)選回接到FPSO 70。輔助性管纜42、52各自表示集成管纜，其中控制線、導(dǎo)電線和/或化學(xué)試劑線被捆 在一起，用于將液壓流體、電能、化學(xué)抑制劑或其它成分傳遞至水下設(shè)備和管線。集成管束 42、52可由各種尺寸和結(jié)構(gòu)的熱塑性軟管制成。在一已知布置中，尼龍“Type 11”內(nèi)壓鞘被 用作內(nèi)層。在內(nèi)壓鞘周圍提供加固層?？梢蕴峁┚郯滨ネ馇?，用于防水。在需要額外的抗 擠能力的情況下，不銹鋼內(nèi)構(gòu)架可被置于內(nèi)壓鞘內(nèi)。這樣的內(nèi)構(gòu)架的實(shí)例是螺旋纏繞連結(jié) 的316不銹鋼構(gòu)架。在遇到更冷的溫度和更高的壓力的情況下，管纜42、52可包括在柔性開口式塑料 管內(nèi)捆在一起的單獨(dú)的鋼管的集合。然而，鋼管的使用降低了管線撓性。還應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的方法不限于任何特定的管纜布置，只要輔助性管纜42、52 各自在其中都包括化學(xué)試劑注射管41、51。管纜52可以是圖1的管纜54或56。化學(xué)試劑 注射管41、51被設(shè)定大小以適應(yīng)頂替液的泵送。在一種實(shí)施方式中，管纜52內(nèi)的化學(xué)試劑 管51是3英寸內(nèi)徑管，而管纜42內(nèi)的化學(xué)試劑管41也是3英寸內(nèi)徑管。然而，管纜52、42 可具有其它直徑，如大約2至4英寸。注入管41、51起到將工作液從FPSO 70傳送至管匯20的作用。在正常的生產(chǎn)期 間，即在沒有關(guān)閉的情況下，注入管41、51充滿頂替液，如脫氣原油。任選地，注入管41、51 在頂替液注入之前充滿甲醇或其它化學(xué)抑制劑。這有助于防止冷啟動(dòng)期間水合物的形成。現(xiàn)在參考生產(chǎn)立管38，生產(chǎn)立管38 —端連接到管匯20，并且另一端回接到FPSO 70。中間的拖運(yùn)器和跨接線(在圖1中分別以34和24顯示)可以被使用。一方面，生產(chǎn) 立管38可以是8英寸管線?？蛇x地，生產(chǎn)立管38可以是10英寸管線、12英寸管線或其它 尺寸管線。優(yōu)選地，生產(chǎn)立管38用具有熱絕緣材料的外層和可能地內(nèi)層進(jìn)行絕緣。該絕緣 使得采出液保持熱度并且以高于水合物形成溫度的溫度到達(dá)FPSO 70上的分離器。閥37被提供在水下管纜52和管匯20之間接合處或附近。閥37允許在管纜42/52 內(nèi)的化學(xué)試劑管41與管匯20之間選擇性的流體連通。應(yīng)當(dāng)理解，閥37可以是管匯20的 一部分。然而，為了直觀的目的，閥37被獨(dú)立地顯示。還應(yīng)當(dāng)理解，閥37優(yōu)選地被遠(yuǎn)程控 制，如通過從管纜束52分配的電控制信號(hào)和液壓流體。
在一例證性實(shí)施方式中，管纜線42、52的長度總共為10. 3km，而生產(chǎn)立管38的長 度為10.5km。該長度的3英寸ID (內(nèi)徑)化學(xué)試劑管可接收300至375桶流體。8英寸出 油管容納大約1，885桶流體。當(dāng)然，對(duì)于管線38、41、42、51、52，可提供其它長度和直徑?，F(xiàn)在具體轉(zhuǎn)向圖3，圖3提供生產(chǎn)狀態(tài)期間水下生產(chǎn)系統(tǒng)的示意圖。注入管41、51 充滿頂替液，如包含LDHI的脫氣原油。閥37處于關(guān)閉位置以防止頂替液從注入管線51移 動(dòng)至生產(chǎn)立管38。在圖3中，來自生產(chǎn)井12、14、16的采出液的流動(dòng)已經(jīng)發(fā)生。采出液從生產(chǎn)井12、 14、16流動(dòng)，穿過生產(chǎn)管匯，并且進(jìn)入生產(chǎn)立管38。這是按照方法200的步驟210。生產(chǎn)立管38充滿含氣流體?！昂瑲饬黧w(live fluids) ”是指具有游離氣相的烴 流體。該流體可以是“未受抑制的(uninhibited)”，其是指它們還沒有用甲醇、乙二醇或其 它水合物抑制劑進(jìn)行處理。同時(shí)，3-英寸管纜服務(wù)線(USL)41、51容納頂替液，如脫氣原油 或柴油。一方面，讓USL管線41、51充滿大約275桶用LDHI抑制的脫氣原油。在圖3中，閥37被關(guān)閉。這防止頂替液移動(dòng)進(jìn)入采出液流。它還允許生產(chǎn)立管38 按照220進(jìn)行降壓。降壓步驟230后，閥37被打開，以便按照步驟240給生產(chǎn)立管38重新加壓。如所 提及的，重新加壓步驟240的目的是顯著降低產(chǎn)出油中游離氣體濃度。系統(tǒng)10中的壓力通 過將頂替液泵到管纜52中的注入管51中而增加。這將使得游離氣體被置換出生產(chǎn)出油管 道24和立管38。出油管道24和立管38中殘余的游離氣體將被驅(qū)回到溶液中。系統(tǒng)10的降壓230和然后的重新加壓240后，脫氣原油和LDHI被泵到服務(wù)立管 38中以將未受抑制的降壓/重新加壓的采出液頂替出生產(chǎn)立管38。這優(yōu)選在未用分離流 體的清管器的情況下進(jìn)行。這是循環(huán)步驟250，圖解在圖4和5中。圖4提供生產(chǎn)系統(tǒng)10的另一示意圖。這里，閥37是打開的并且頂替液被循環(huán)進(jìn) 入生產(chǎn)立管38。頂替液正將采出液向上頂替到FPSO 70。頂替液將基本上頂替來自生產(chǎn)出 油管道24和生產(chǎn)立管38的采出液直至管纜52中的注入管51和生產(chǎn)立管38都基本上充 滿頂替液。這是在沒有分離流體的清管器的情況下進(jìn)行的。循環(huán)步驟250還起到頂替生產(chǎn) 立管38中任何殘余的游離氣體的作用。在頂替期間，泵速度將足夠高以在生產(chǎn)立管38內(nèi)產(chǎn)生層流。例如，對(duì)于10英寸管 線，5，000桶每日的泵速度應(yīng)當(dāng)是足夠的。沒有清管器的情況下相對(duì)低速度的頂替是低效率 的，原因在于它允許采出液被頂替液顯著的混合和繞開。從圖3和4中可注意到，生產(chǎn)立管38從井管匯20 “向上”運(yùn)行至FPSO 70。唯一 的例外與使用立管基線管、柔性跨接線低點(diǎn)(未顯示)、以及由于海底輪廓可能地沿著出油 管道的一些凸起有關(guān)。由于梯度，當(dāng)井關(guān)閉長時(shí)間如4小時(shí)或以上時(shí)，生產(chǎn)立管38中的采 出液將主要分成(1)水層、(2)含氣石油層和(3)氣層，盡管不定的地形、乳化或起泡可能 阻礙分離。這些層之間的界面行為如下注釋1.含氣石油和氣界面。由于上坡幾何形狀和與含氣石油相比的氣體低密度，大部 分氣體自然地流向FPSO 70。一些氣體在系統(tǒng)10中的高點(diǎn)上被截留。隨著壓力增加，采出 液中的原油可吸收氣體并且將它傳輸至FPSO 70。 2.水和含氣石油界面。由于上坡幾何形狀和與水相比含氣石油的低密度，大部分 含氣石油自然地流向FPSO 70。
3.冷脫氣原油/采出液界面。在10英寸管線中平均速度5，OOObpd下，脫氣原油 雷諾數(shù)為327，其表示層流。因此，應(yīng)當(dāng)有脫氣原油和采出液相對(duì)低的混合。然而，如所提 及，泵速度應(yīng)當(dāng)是相對(duì)高的。圖5是圖1的水下生產(chǎn)結(jié)構(gòu)10的另一個(gè)示意圖。在該圖中，管纜52中的注入管51與生產(chǎn)立管38兩者都基本上充滿頂替液。在生產(chǎn)系統(tǒng)10中應(yīng)當(dāng)沒有新鮮氣體。“含氣 流體”的完全頂替已經(jīng)發(fā)生。應(yīng)當(dāng)注意，在圖4和5中圖解的頂替步驟250期間，新的采出液沒有被循環(huán)進(jìn)入生 產(chǎn)立管38。這意味著溫的地下流體沒有被循環(huán)進(jìn)入生產(chǎn)系統(tǒng)10。相反，冷脫氣原油被循 環(huán)。該“關(guān)閉”時(shí)期——其中新的采出液沒有移動(dòng)穿過生產(chǎn)立管38——被稱為"冷卻"時(shí) 間。冷卻時(shí)間應(yīng)當(dāng)盡可能地短以避免水合物形成。一方面，冷卻時(shí)間為4至10小時(shí)，但一 般地它是大約8小時(shí)。在冷卻時(shí)間期間，但在完成頂替操作之前，含氣采出液保留在絕緣的生產(chǎn)立管38 中。生產(chǎn)立管38周圍的絕緣有助于保持生產(chǎn)出油管道24和立管38中未受抑制的采出液 在水合物形成溫度之上。水下生產(chǎn)系統(tǒng)中的補(bǔ)救操作發(fā)生在“冷卻”時(shí)間內(nèi)。參考圖5，隨著來自立管38的流體頂替繼續(xù)，采出液被推向生產(chǎn)設(shè)施70。到達(dá)壓 力應(yīng)當(dāng)不高于正常的操作壓。例如，操作壓可以為大約18巴(絕對(duì)值)。到達(dá)壓力優(yōu)選地 被降至大約16巴(絕對(duì)值)，始于頂替步驟240開始之后大約30分鐘。這增加了脫氣原油 速度和頂替效率。優(yōu)選地，沒有進(jìn)行入口節(jié)流，因?yàn)檫@降低脫氣原油速度和頂替效率。這與 當(dāng)清管器在管線中用于進(jìn)行完全的生產(chǎn)回路頂替時(shí)所用的步驟相反。一方面，當(dāng)流體進(jìn)入管纜時(shí)在FPSO 70測(cè)量的最大可允許的脫氣原油泵出系統(tǒng)壓 力為大約191巴(絕對(duì)值)，如下-當(dāng)井充滿氣體時(shí)，關(guān)閉管壓力的氣體梯度是246巴(絕對(duì)值)。這是基于在井筒 中生產(chǎn)的流體的密度。-增加55巴以解決進(jìn)行按比例擠壓步驟，以對(duì)出油管進(jìn)一步加壓，產(chǎn)生301巴(絕 對(duì)值)出油管道壓力定額。-從井管匯20至FPSO70的脫氣原油梯度為100. 7+9. 6 = 110. 3巴(絕對(duì)值)。 這是基于流體的密度，其被用于計(jì)算服務(wù)管纜線中流體柱的靜壓頭。-假定FPSO脫氣原油泵靜壓頭(是指泵的壓力實(shí)現(xiàn)零流速)，最大可允許的出口 壓力為301-110 = 191巴(絕對(duì)值)。該實(shí)例中提供的數(shù)值僅僅是例證性的。當(dāng)產(chǎn)生FPSO 70處的泵出口壓力時(shí)，操作 者必須考慮水下設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力。換句話說，泵頂替壓力不應(yīng)當(dāng)超過水下設(shè)備的最大允許 壓力。同時(shí)，期望的是在沒有超過水下設(shè)備的最大允許設(shè)計(jì)壓力的情況下使頂替速度最大 化。FPSO 70以與如果通過用脫氣原油清理進(jìn)行頂替將要進(jìn)行的方式相同的方式處理 頂替液。流體優(yōu)選地被接收到高壓測(cè)試分離器(未顯示)中?；厥盏囊后w優(yōu)選地被儲(chǔ)存在 存儲(chǔ)罐，如流體專用罐，其對(duì)于銷售來說是“不合格的(off-spec)”。回收的氣體可被發(fā)送 至火炬洗滌器。隨著頂替步驟250繼續(xù)，分離器將接收和處理增加百分?jǐn)?shù)的脫氣石油。到 該過程的末尾時(shí)，完全脫氣原油將流到分離器中。應(yīng)當(dāng)注意，管纜線52內(nèi)服務(wù)線51中的脫氣原油將處于周圍海洋溫度，其低于生產(chǎn)立管38中未受抑制的采出液的水合物形成溫度。因此，期望的是脫氣原油將采出液冷卻至未受抑制的水合物形成溫度之下的溫度。然而，由于降壓230和重新加壓240步驟，一旦頂 替開始，系統(tǒng)10中將實(shí)際上沒有游離氣相。因此，頂替后生產(chǎn)立管38中水合物堵塞的風(fēng)險(xiǎn) 低。此外，冷脫氣原油頂替液中的LDHI將抑制水合物堵塞。機(jī)理將是防聚或動(dòng)力學(xué)抑 制，這取決于所用LDHI的類型。這進(jìn)一步降低了生產(chǎn)立管38中水合物堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。優(yōu)選地，頂替的烴流體在生產(chǎn)設(shè)施230上進(jìn)行監(jiān)控。這在圖2中以方框260表示。圖6是顯示監(jiān)控步驟260的圖。更具體地，圖6圖解了頂替期間出油管中水含量 作為脫氣原油頂替速度的函數(shù)。圖6是作為模擬結(jié)果產(chǎn)生的，進(jìn)行所述模擬以論證來自一 可能系列的操作參數(shù)的頂替結(jié)果。該模擬假定出油管24/38為8英寸管線。在關(guān)閉之前，出油管24/38被回接到水下 生產(chǎn)井，該水下生產(chǎn)井在第7年具有72%含水量。生產(chǎn)井被關(guān)閉8小時(shí)。圖上的時(shí)間"0" 表示頂替步驟的開始。顯示了五條線，其表示潛在的注入或頂替速度。那些線是-3. Okbpd (線 610)；-4. Okbpd (線 620)；-5. Okbpd (線 630)；-6. 8kbpd (線 640)；和-9. Okbpd (線 650)。最低速度3，OOObpd的頂替產(chǎn)生最差的結(jié)果，而最高速度9，OOObpd的頂替產(chǎn)生最 好的結(jié)果。在較低頂替速度(3，OOObpd)的線610中，甚至在25小時(shí)泵送后200桶水仍保 持在清掃中。相反，在最高頂替速度(9，OOObpd)的線650中，幾乎所有的水在10小時(shí)的泵
送后已經(jīng)被清掃。如上所示，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在沒有清管器的情況下相對(duì)低的速度或者注入速度下的頂替 是低效率的。較低的注入速度似乎允許采出液被頂替液顯著混合和繞過。圖6證實(shí)高的泵 送或注入速度因此是優(yōu)選的。脫氣原油注入速度在頂替期間將變化。泵送速度取決于USL 51、出油管道和立管 38的含量。優(yōu)選地，脫氣原油泵送系統(tǒng)被設(shè)定在最大允許壓力下從生產(chǎn)設(shè)施70注入到USL 51中。一方面，最大泵送速度將在5，000至8，000桶每日(5至8kbpd)。參考圖2，方法200任選地包括重復(fù)步驟230至260。這以方框270表示。降壓 230、重新加壓240和頂替250步驟可以在水合物遷移期間進(jìn)行一次或多次，以使生產(chǎn)系統(tǒng) 10安全，防止水合物堵塞。期望的是將氣相含量與水相含量作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行建模和比較。因此，利用 0LGA 軟件進(jìn)行組成模擬。0LGA 是模擬流體流動(dòng)的瞬時(shí)管線程序。組成0LGA 模擬(與 標(biāo)準(zhǔn)0LGA 模擬相反)能夠比非組成OLGA模擬更精確地預(yù)測(cè)相平衡。模擬結(jié)果示于圖7中。圖7是比較頂替期間出油管中作為時(shí)間的函數(shù)的水相含量 和氣相含量的圖。顯示了四條線，其表示不同的相含量-線710表示組成模擬的水相或含水相含量；-線720表示黑油模擬的水相或含水相含量；
-線730表示組成模擬的氣相含量；和-線740表示黑油模擬的氣相含量。組成模型和黑油模型提供了可供選擇的模擬技術(shù)。這些模型中每一個(gè)都可用于計(jì)算流體的氣液平衡以及氣相和液相的特性。組成模型被認(rèn)為是比黑油模型更精確且計(jì)算精 深的模型。黑油模型需要更少的數(shù)據(jù)和更少的計(jì)算，并且如果認(rèn)為準(zhǔn)確度將可與組成模型 相當(dāng)?shù)脑?，一般使用黑油模型。首先，比較表示水相含量的線710和720，可以看出，當(dāng)黑油特性用在標(biāo)準(zhǔn)0LGA 模 擬中時(shí)，組成模擬710產(chǎn)生明顯類似于標(biāo)準(zhǔn)0LGA 結(jié)果720的結(jié)果。水相含量隨著時(shí)間的 線是非常相似的。在這方面，16小時(shí)的泵送后，對(duì)于線710和720，水相含量是47桶。第二，比較表示氣相含量的線730和740，可以看出，當(dāng)黑油特性用在標(biāo)準(zhǔn)0LGA 模 擬中時(shí)，組成模擬730產(chǎn)生類似于標(biāo)準(zhǔn)0LGA 結(jié)果740的結(jié)果。然而，顯著的偏差發(fā)生在大 約12小時(shí)。在16小時(shí)點(diǎn)附近，利用標(biāo)準(zhǔn)0LGA 結(jié)果740的氣相含量是46桶。然而，組成模擬 730僅為1至4桶。因此，12小時(shí)后由組成模擬預(yù)測(cè)的管線氣相含量顯著低于標(biāo)準(zhǔn)0LGA 。 組成模擬730預(yù)測(cè)最終的游離氣相體積降到低至一桶。圖7的線740證實(shí)到大約15小時(shí) 時(shí)氣體基本上從生產(chǎn)系統(tǒng)被頂替。可以看出，提供的是單條生產(chǎn)出油管道系統(tǒng)中水下水合物管理的改進(jìn)方法。例如， 至少一種方法利用管纜中用于注入低密度水合物抑制劑的化學(xué)試劑注入管線，提供水合物 管理。此外，另一方法公開在一些實(shí)施方式中在沒有使用熱力學(xué)抑制劑如甲醇的情況下并 且在一些實(shí)施方式中在沒有使用清管器的情況下單條出油管經(jīng)由水下管纜中服務(wù)線的頂 替。盡管本文描述的發(fā)明顯然被充分計(jì)算以實(shí)現(xiàn)上述益處和優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明容 許在沒有脫離其精神的情況下進(jìn)行改變。
權(quán)利要求
管理水下生產(chǎn)系統(tǒng)中水合物的方法，所述系統(tǒng)具有生產(chǎn)設(shè)施、用于從所述生產(chǎn)設(shè)施傳遞頂替液的管纜、至少一個(gè)水下生產(chǎn)井和用于將采出液傳遞至所述生產(chǎn)設(shè)施的單條出油管，其包括從所述至少一個(gè)水下生產(chǎn)井并且經(jīng)過所述單條出油管生產(chǎn)烴流體；關(guān)閉來自所述水下井和所述出油管的采出液的流動(dòng)；使所述出油管降壓以充分降低采出烴流體中的溶解氣溶度；對(duì)所述出油管重新加壓以促使在所述出油管內(nèi)所述采出液中游離氣相中剩余的任何氣體返回到溶液中；通過將來自在所述管纜內(nèi)的服務(wù)線的所述頂替液移動(dòng)并且進(jìn)入所述出油管，頂替所述出油管中的采出液，所述頂替液包括具有低劑量水合物抑制劑(LDHI)的烴基流體。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述頂替液基本上沒有輕質(zhì)烴氣體。
3.權(quán)利要求2的方法，其中所述頂替液包括脫氣原油、柴油或其組合。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述LDHI是動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑。
5.權(quán)利要求4的方法，其中所述動(dòng)力學(xué)水合物抑制劑是聚乙烯己內(nèi)酰胺或聚異丙基甲 基丙烯酰胺。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述LDHI是防聚劑。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述防聚劑是十六烷基三丁基溴化鱗、十六烷基三丁基溴 化銨或雙十二烷基二丁基溴化銨。
8.權(quán)利要求3的方法，其進(jìn)一步包括在頂替所述采出液之前將熱力學(xué)水合物抑制劑與 所述頂替液混合以形成混合物。
9.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在所述采出液從出油管被頂替時(shí)，監(jiān)控所述采出液以評(píng)測(cè)水含量和氣相。
10.權(quán)利要求9的方法，其進(jìn)一步包括從所述出油管進(jìn)一步頂替所述采出液，以促使所述采出液從所述出油管到達(dá)所述生產(chǎn) 設(shè)施，直至基本上所有水含量被去除。
11.權(quán)利要求9的方法，其進(jìn)一步包括從所述出油管進(jìn)一步頂替所述采出液，以促使基本上所有采出液從所述出油管到達(dá)所 述生產(chǎn)設(shè)施。
12.權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括重復(fù)降壓步驟；重復(fù)重新加壓步驟；和重復(fù)頂替步驟。
13.權(quán)利要求3的方法，其中所述頂替采出液的步驟包括將所述頂替液以所述服務(wù)線 的最大允許速度注入到所述服務(wù)線。
14.權(quán)利要求3的方法，其中所述頂替采出液的步驟在所述頂替液之前沒有使用清管 器的情況下進(jìn)行。
15.權(quán)利要求3的方法，其中所述頂替采出液的步驟包括將所述頂替液以5，000至 9，OOObpd的速度注入到所述服務(wù)線。
16.權(quán)利要求3的方法，其中所述對(duì)出油管重新加壓的步驟包括將所述頂替液泵送入所述服務(wù)線和所述出油管。
17.權(quán)利要求3的方法，其中 所述水下生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)一步包括管匯；和所述管纜包括將所述生產(chǎn)設(shè)施與管纜終端組件連接的第一管纜部分，和將所述管纜終 端組件與所述管匯連接的第二管纜部分。
18.權(quán)利要求3的方法，其中所述生產(chǎn)設(shè)施是浮式生產(chǎn)、儲(chǔ)油和卸油裝置。
19.權(quán)利要求3的方法，其中所述生產(chǎn)設(shè)施是船形收集裝置。
20.權(quán)利要求3的方法，其中所述生產(chǎn)設(shè)施位于岸邊或岸上。
21.權(quán)利要求3的方法，其在將所述頂替液泵送經(jīng)過所述出油管之后進(jìn)一步包括重新 啟動(dòng)來自所述水下井的采出液的流動(dòng)，穿過所述單條出油管并到達(dá)所述生產(chǎn)設(shè)施。
22.權(quán)利要求21的方法，其在重新啟動(dòng)來自所述水下井的采出液的流動(dòng)之后進(jìn)一步包 括將所述采出液傳遞至岸上。
23.管理水下生產(chǎn)系統(tǒng)中水合物的方法，所述系統(tǒng)具有至少一個(gè)生產(chǎn)水下井、將采出液 從所述水下井傳遞至管匯的跨接線、用于將采出液從所述管匯傳遞至生產(chǎn)設(shè)施的單條絕緣 出油管和用于將化學(xué)試劑傳遞至所述管匯的管纜，所述方法包括下列步驟將頂替液置于所述管纜內(nèi)的服務(wù)線中，其中所述服務(wù)線被回接到所述生產(chǎn)設(shè)施并且 所述管纜與所述管匯處于選擇性的流體連通中，所述頂替液包括具有低劑量水合物抑制劑 (LDHI)的烴基流體；從所述至少一個(gè)水下生產(chǎn)井并且經(jīng)過所述單條出油管生產(chǎn)烴流體； 關(guān)閉來自所述水下井并穿過所述出油管的采出液流動(dòng)； 使所述出油管降壓以充分降低采出烴流體中的溶解氣濃度； 關(guān)閉來自所述水下井并穿過所述出油管的采出液流動(dòng)；將額外的頂替液泵送入所述服務(wù)線中，以便增加所述出油管中的壓力，由此對(duì)所述出 油管加壓以便促使所述出油管中所述采出液中任何剩余的游離氣相返回到溶液中；進(jìn)一步將頂替液泵送入所述服務(wù)線和所述出油管中，由此在沒有使用清管器的情況下 至少部分地將采出液從所述生產(chǎn)線中頂替；進(jìn)一步將頂替液泵送穿過所述服務(wù)線和進(jìn)入所述出油管中以從所述出油管更充分地 頂替所述采出液，以便在水合物形成開始之前頂替所述采出液。
全文摘要
提供的是管理水下生產(chǎn)系統(tǒng)中水合物的方法。該生產(chǎn)系統(tǒng)包括主生產(chǎn)設(shè)施、控制管纜、至少一個(gè)水下生產(chǎn)井和單條出油管。該方法一般包括從至少一個(gè)水下生產(chǎn)井并且經(jīng)過出油管生產(chǎn)烴流體，然后關(guān)閉出油管。此外，該方法包括使出油管降壓的步驟，以充分降低采出烴流體中溶解氣溶度，然后對(duì)出油管重新加壓以促使在出油管內(nèi)游離氣相中剩余的任何氣體返回到溶液中。該方法包括通過移動(dòng)來自在管纜線內(nèi)的服務(wù)線的頂替液并且進(jìn)入出油管，頂替出油管中的采出液。頂替液優(yōu)選地包括具有低劑量水合物抑制劑(LDHI)的烴基流體。
文檔編號(hào)E21B47/00GK101802347SQ200880107118
公開日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2008年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月25日
發(fā)明者D·C·盧卡斯, D·P·沙托, L·D·泰利, R·F·斯托伊塞斯, 蔡繼勇 申請(qǐng)人:?？松梨谏嫌窝芯抗?br>