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CN102388200A - 使用地下气体贮存以在相互连接的处理单元间提供流动保障缓冲 - Google Patents

使用地下气体贮存以在相互连接的处理单元间提供流动保障缓冲 Download PDF

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CN102388200A
CN102388200A CN2010800161569A CN201080016156A CN102388200A CN 102388200 A CN102388200 A CN 102388200A CN 2010800161569 A CN2010800161569 A CN 2010800161569A CN 201080016156 A CN201080016156 A CN 201080016156A CN 102388200 A CN102388200 A CN 102388200A
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Abstract

本发明涉及用于开发一个或多个离岸烃田(40，40’)的系统，其包括至少一个系泊于海床(21)且通过在海床上的立管(2)和井口(3)连接于烃储层的浮式烃处理单元(1)，该单元接收及处理通过立管从储层接收的烃混合物，该浮式烃处理单元装备有从所接收的烃混合物分离油、水和气体的处理设备并且装备有用于储存所分离的油的贮存罐(12)，气体贮存缓冲储层(7)与烃储层相距一定的距离并与烃储层分离，气体输出立管(5)连接于浮式烃处理单元和气体缓冲储层以从烃处理单元输出所分离的气体并将气体注入气体缓冲储层用于暂时储存所产生的气体，以及，气体立管(8)与气体缓冲储层一端连接并且与连接于浮式气体处理单元(9)的另一端连接，从而处理从气体缓冲储层接收的气体以便能够将气体运输至海岸。

Description

使用地下气体贮存以在相互连接的处理单元间提供流动保障缓冲
发明领域
本发明涉及用于开发离岸烃田的系统，其包括
-至少一个浮式烃生产单元，其系泊于海床且通过立管和在海床上的井口与烃储层连接，所述单元接收并处理通过所述立管从所述储层接收的烃混合物，所述浮式烃处理单元装备有从所述接收的烃混合物分离油、水和气体的处理设备并且装备有用于贮存所分离的油的贮存罐；
-气体输出立管，其与所述浮式烃处理单元连接以从所述烃处理单元输出所分离的气体；以及
-浮式气体处理单元，其用于处理并液化所接收的气体以便能够将该气体运输至海岸。
本发明还涉及装载、处理以及分送从烃储层收集的烃混合物的方法，其包括以下步骤：
-在至少一个系泊于海床的浮式生产单元上通过立管接收烃混合物；
-在所述装备有处理设备的浮式生产单元上处理所述油和气体以从所接收烃混合物分离油、水和气体；
-在所述浮式生产单元上提供的所述贮存罐中贮存所分离的油；
-从所述浮式生产单元输出所分离的气体；
-在浮式气体处理单元上液化所分离的气体；以及
-将所液化的气体运输至海岸。
发明背景
在烃(油和/或气体)的离岸生产中，已知从地下源将天然气供给至用于气体处理的现场装置，气体在可能的纯化之后以压缩的形式从安装在LNG油轮上的现场转移至LNG油轮，其中至少部分气体在转移至油轮上的贮存罐之前被液化。例如，第6003603号美国专利进行了该系统参考的进一步描述。
第6434948号美国专利描述了将液化天然气(LNG)从具有LNG液化装置的浮式生产储存及卸货(FPS0)船生产、贮存和输送至LNG罐。该LNG罐装备有缓冲贮存容器以在缺乏LNG罐油船期间暂时贮存持续产生的LNG。
在这些已知的系统中，未提及如何处理在油处理后产生的剩余气体。
本方法能够放弃昂贵且非环境友好的方法，例如对于排除在现场开发中产生的伴产气的气体再注入法或燃烧法。本发明也提出了能够使离岸烃生产单元和离岸液化单元相互协调工作且在其活动期间没有相互依赖的方法，这增大了系统正常运行时间和可靠性。
发明概述
本发明提供了用于开发离岸烃田的系统，其包括：
-至少一个浮式烃处理单元，其系泊于海床且通过立管和在海床上的井口与烃储层连接，所述单元接收并处理通过所述立管从所述储层接收的烃混合物，所述浮式烃处理单元装备有从所述接收的烃混合物分离油、水和气体的处理设备并且装备有用于贮存所分离的油的贮存罐；
-气体贮存缓冲储层，其与所述烃储层相距一定距离且与所述烃储层分离；
-气体输出立管，其与所述浮式烃处理单元和气体缓冲储层连接以将所分离的气体从所述烃处理单元输出并将该气体注入所述气体缓冲储层用于暂时贮存所产生的气体；以及
-气体立管，其与所述气体缓冲储层的一端连接且与连接浮式气体处理单元的另一端连接以便将该气体作为LNG输送至海岸，其中所述浮式气体处理单元处理和液化从所述气体缓冲储层接收的气体。
本发明还提供了装载、处理及分送从烃储层(40)收集的烃混合物的方法，包括以下步骤：
-在至少一个系泊于海床的浮式生产单元上通过立管接收烃混合物；
-在所述具有处理设备的浮式生产单元上处理所述油和气体以从所接收的烃混合物分离所述油、水和气体；
-在所述浮式生产单元上提供的贮存罐中贮存所分离的油；
-将所分离的气体从所述浮式生产单元输送至至少一个与所述烃储层相距一定距离并与所述烃储层分离的贮存缓冲储层；
-将气体从所述气体缓冲储层通过气体立管抽取至浮式气体处理单元；
-将从所述气体缓冲储层接收的气体处理并液化；以及
-将所液化的气体运输至海岸。
本发明提出了使用与烃储层相距一定距离并与烃储层分离的贮存缓冲储层，因为其在任一单元生产中断的情况下为气体提供了暂时贮存。如果浮式烃生产单元安装在浮式气体处理单元之前，那么所分离的气体能够被再注入作为暂时出口的气体贮存缓冲储层中，直至浮式气体处理单元运行。缓冲气体储层的优势为能够控制在联合气田开发中相互协同工作的浮式烃生产单元和浮式气体处理单元之间的气体流。
通过本发明的方法，也可能开启之前被认为搁浅的另外的气储层。
附图简述
参照附图结合示例性的实施方式对本发明进行进一步的描述，其中：
图1表示本发明的用于开发离岸烃田的系统的视图；
图2表示具有两个浮式烃生产单元的同类系统的示意图；
图3表示与图2所示的同类系统的另一个示意图，该浮式气体处理单元系泊于可分离的浮标；
图4表示本发明的系统的示意图，其中图示了针对浮式气体处理单元的不同连接点；以及
图5表示本发明的系统的示意图，其中该系统包括两个气体缓冲储层且该浮式气体处理单元动态地放置并装备有特定的离岸装载系统。
优选实施方式的描述
图1表示本发明的用于开发离岸烃田的视图。图1表示的系统包括浮式生产单元1，其系泊于海床(未示出)并且通过立管2与海床上的多个井口3连接，所述单元1接收并处理通过立管2从所述储层接收的烃混合物，(参见箭头4)。
该浮式烃处理单元1装备有从所接收的烃混合物分离油、水和气体的处理设备，并还装备有用于储存所分离的油的贮存罐。一旦油、水和气体在浮式生产单元1上分离，连接至浮式单元1的一条气体输出立管5从烃处理单元输出所分离的气体(参见箭头6)，并且气体随后被注入气体缓冲储层7以暂时贮存所产生的气体。如在图1中所清楚地表示，气体贮存缓冲储层7与烃储层3相距一定距离并与烃储层3分离。
气体贮存缓冲储层7还连接于气体立管8，所述气体立管8将从气体缓冲储层7抽取的气体运输至浮式气体处理单元9(参见箭头10)。浮式气体处理单元装备有液化装置，以便从气体缓冲储层7接收的气体能够被处理从而以液化气的形式运输至海岸。
图2表示具有两个浮式烃生产单元1的同类系统的示意图。各个单元1通过系泊系统锚泊于海床，该系泊系统包括与位于海床21的链段22连接的系泊缆绳11。浮力元件23附着于系泊缆绳11以有助于系泊。该系泊系统在深水环境中最佳，然而根据本发明，这仅是浮式生产单元1的可能的系泊系统的一种实施方式，任何形式的系泊系统、长期系泊系统、可分离系泊系统也可以是合适的。
若干立管2在海床21间延伸，并且转台20位于单元船体(unit hull)中，在底部的立管2分别连接于井口3，井口3安装在两个不同的生产井上。在这种情况下，立管包括两个立管2，其将烃混合物引导至浮式生产单元1上的转台。浮式生产单元1装备有处理设备以从所接收的烃混合物分离油、水和气体，并且还装备有用于储存分离的油的贮存罐12。油穿梭输油船16用于从浮式生产单元1运输所生产的油。在浮式生产单元1和油穿梭输油船16之间，设置有转运工具18来将油运输至位于油输油船16上的罐25。通过系泊缆绳26将油穿梭输油船16系泊于浮式生产单元1。
如在图1中已表示，连接于浮式单元1的气体输出立管5将所分离的气体从烃处理单元1输出(参见箭头6)并且该气体随后被注入气体缓冲储层7以暂时储存所生产的气体。来自各个浮式烃处理单元1的各个气体输出立管5在达到气体缓冲储层7之前彼此连接。气体缓冲储层7能够是与烃储层相距一定距离并与烃储层分离的盐穴、枯竭储层或其它类型的地下储层。
在图2中示出一条气体立管8，其一端连接于气体缓冲储层7并且另一端连接于浮式气体处理单元9。在这样的情况下，气体处理单元9为装备有气体液化装置13和若干贮存罐14的LNG运输装置。因此浮式气体处理单元能够处理、液化及储存所液化的气体。在图2所示的实施方式中，浮式气体处理单元9通过系泊缆绳27系泊于LNG运输装置15。在浮式气体处理单元9和LNG运输装置15之间设置有液化气体转运工具28以将液化气体运输至位于LNG运输装置15上的罐29。LNG运输装置15随后用于将液化气体从气体处理单元9运输至海岸。
图3表示如图2所示的同类系统的另一种示意图，浮式气体处理单元9系泊于可分离浮标30。如图2所示，有两个浮式烃处理单元1，各自系泊于油穿梭输油船16。在这种情况下，气体缓冲储层7与两个气体输出立管5连接，该两个气体输出立管各自独立地与气体缓冲储层7连接并且各自与一个浮式烃处理单元1连接。在这种情况下，气体处理单元9也为装备有气体液化装置13和若干贮存罐14的LNG运输装置。浮式气体处理单元9因此能够处理及储存液化气体。在图3中示出一条气体立管8，其一端连接于气体缓冲储层7且另一端连接于浮标装载系统，其包括可分离的水下浮标，其在位于浮式气体处理单元9底部的水下向下开放式接收区被接收，这样浮式气体处理单元9能够在风、海浪和水流的影响下开启锚泊的中央浮标元件。浮标30可以是公知的Submerged Turret Production、Submerged Turret Loading类型浮标。
通过STL/STP技术，能够实现人员几乎能全天候进行液化气体的装载/卸载以及离岸生产，也能够在具有大浪的非常困难的气候条件下以简单且快捷的方式在船舶9和浮标30间进行连接以及分离。另外，浮标30可以全天候与船舶9保持连接，如果超出了气候极限，能够进行快速分离。
LNG运输装置15随风系泊且能够与系泊系统和气体立管8分离以及重新连接，从而将所生产的液化气体储存、运输以及卸载至海岸。
图4表示本发明的系统的示意图，其中示出用于浮式气体处理单元9的不同连接点。在该实施方式中，如图3所示，存在两个浮式烃处理单元1，其各自系泊于油穿梭输油船16。在这种情况下，气体缓冲储层7与两个气体输出立管5连接，立管5各自连接于一个浮式烃处理单元1。在这种情况下，气体处理单元9也是装备有气体液化装置13和若干贮存罐14的LNG运输装置。浮式气体处理单元9因此能够处理和储存液化气体。在该实施方式中，所示存在有两个气体立管8，其在一端连接于气体缓冲储层7且在另一端连接于浮标装载系统，其包括可分离的水下浮标30、31。在图3中所示的浮标30在位于浮式气体处理单元9底部的水下向下开放式接收区被接收，以便浮式气体处理单元9能够在风、浪和水流的影响下开启锚泊的中央浮标元件。另一个浮式气体处理单元可以与其它水下浮标31连接，用于处理及储存通过其它气体立管8’从气体缓冲储层7抽出的气体。
在图2至4中，浮式气体处理单元9由与图2所述的用于浮式烃处理单元1的相似系泊系统而系泊于海床21。
图5表示本发明的系统的示意图，其中该系统包括两个气体缓冲储层7和7’并且存在两个浮式气体处理单元9，其动态地停泊并装备有特定的离岸卸载系统。在该实施方式中，浮式气体处理单元9装备有柔性装载系统以用于动态停泊的船舶(DP)，其包括牢固地附着于海床21的基座(base)32并且在缓冲井口36和柔性出油管33之间形成连接以及具有与柔性出油管连接的基本上垂直的出口。出油管33具有绝对浮力(positively buoyant)以便其从基座32至海面基本上垂直上升，其长度基本上大于海洋的深度，以便上部漂浮在海面上，存储滚筒34可旋转地安装在浮式气体处理单元上，出油管33的上端能够可释放地连接于浮式气体处理单元，从而出油管33可以根据船舶相对于基底的位置卷起或放出。
如图4所示，在这种情况下，两个浮式气体处理单元9能够同时工作，各自从一个气体缓冲储层7和7’抽取气体。可选地，气体处理单元9能够首先液化一些来自一个气体缓冲储层7的气体，随后分离并与另一个气体缓冲储层7’重新连接。
根据本发明，浮式气体处理单元9能与系泊系统(当系泊于海床时)和连接于第一气体缓冲储层7的第一气体立管8分离，并且能与第二系泊系统(当系泊于海床时)和与第二缓冲储层7’连接的第二气体立管8’分离，从而接收和液化暂时贮存的气体。
在所示的实施方式中，以串联配置完成生产单元至油轮的卸载形式，然而根据本发明，在船舶间的运输不限于串联卸载配置，而且也可以是并行的。
根据上述公开的内容，对于本领域的技术人员显而易见的是，在不偏离本发明的主旨或范围的情况下，本发明的实施中可以进行多种变型和修改。因此，本发明的范围根据由以下权利要求所定义的内容来解释。

Claims (12)

1.用于开发一个或多个离岸烃田的系统，其包括：
-至少一个浮式烃处理单元(1)，其系泊于海床(21)且通过立管(2)和海床上的井口(3)与烃储层(7)连接，所述单元(1)接收并处理通过所述立管(2)从所述储层(7)接收的烃混合物，所述浮式烃处理单元(1)装备有从所述接收的烃混合物分离油、水和气体的处理设备并且装备有用于贮存所分离的油的贮存罐(12)；
-气体贮存缓冲储层(7)，其与所述烃储层(40)相距一定距离且与所述烃储层(40)分离；
-气体输出立管(5)，其与所述浮式烃处理单元(1)和气体缓冲储层(7)连接以将所分离的气体从所述烃处理单元(1)输出并将所述气体注入所述气体缓冲储层(7)以暂时贮存所产生的气体；以及
-气体立管(8)，其一端与所述气体缓冲储层(7)连接且另一端与用于处理从所述气体缓冲储层(7)接收的气体的浮式气体处理单元(9)连接，以便将所述气体输送至海岸。
2.如权利要求1所述的系统，其包括至少两个烃处理单元(1)，其中来自所述浮式烃处理单元(1)的气体输出立管(5)在到达所述气体缓冲储层7之前互相连接或各自独立地与所述气体缓冲储层(7)连接。
3.如前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述气体处理单元(9)包括装备有气体液化装置(13)的LNG运输装置以处理并贮存所产生的液化气体。
4.如权利要求1至3中任一权利要求所述的系统，其中所述气体处理单元(9)以随风的方式系泊并能够与系泊系统和气体立管(8)分离及重新连接，以贮存、运输液化气体以及将液化气体卸载至海岸。
5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的系统，其中提供至少一个油穿梭输油船(16)以从所述浮式烃处理单元(1)运输所产生的油，以及提供至少一个LNG穿梭输油船(15)以从所述浮式气体处理单元(9)运输所产生的液化气体。
6.如前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述气体缓冲储层(7)为地下/表面下的储层。
7.如前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述气体缓冲储层(7)为枯竭井或盐穴。
8.如前述权利要求中任一权利要求所述的系统，其中所述浮式气体处理单元(9)可从系泊系统和连接于所述第一气体缓冲储层(7)的第一气体立管(8)分离，并且能够与第二系泊系统和连接于所述第二气体缓冲储层(7’)的第二气体立管(8’)连接，所述第二气体缓冲储层(7’)与所述第一缓冲储层分离并与所述第一缓冲储层相距一定距离以接收和液化暂时贮存的气体。
9.接收、处理及分送从烃储层(40)收集的烃混合物的方法，其包括以下步骤：
-在至少一个系泊于海床(21)的浮式烃处理单元(1)上通过立管(2)接收烃混合物；
-在所述浮式烃处理单元(1)上处理所述油和气体以从所接收的烃混合物分离所述油、水和气体；
-在所述浮式烃处理单元(1)上提供的所述贮存罐(12)中贮存所分离的油；
-将所分离的气体从所述浮式烃处理单元(1)输出至与所述烃储层(40)相距一定距离并与所述烃储层(40)分离的贮存缓冲储层(7)；
-将气体从所述气体缓冲储层(7)通过气体立管(8)转移至浮式气体处理单元(9)；
-在所述浮式气体处理单元(9)上处理从所述气体缓冲储层(7)接收的气体；以及
-将所处理的气体运输至海岸。
10.如权利要求9所述的方法，其中在所述气体处理单元(9)上将气体液化并贮存。
11.如权利要求9和10所述的方法，其中所述浮式气体处理单元(9)与浮式烃处理单元(1)协同分离。
12.如权利要求9至11中任一权利要求所述的方法，其中至少一个油穿梭输油船(16)从所述浮式烃处理单元(1)运输所产生的油，并且其中至少一个LNG穿梭输油船(15)从所述浮式气体处理单元(9)运输所产生的液化气体。
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