用于抑制海底低盐度水注入流管中的低盐度水冻结的方法和系统

摘要

本发明公开了一种抑制海底低盐度水注入流管(7)中的低盐度水(H2O)冻结的方法，所述方法包括为所述流管提供压力控制系统，所述压力控制系统可包括高压泵(6)和一对压力截流阀(10、11)，所述压力控制系统在整个低盐度水注入操作过程中和截流时期内维持流管(7)内的升高流体压力，在截流时期期间在流管(7)保持充满加压、不冻结的、温度可以为约－2摄氏度的低盐度水(H2O)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于抑制海底低盐度水注入流管中的低盐度水冻结的方法和系统。

背景技术

从国际专利申请WO2012/051511、WO2010/092097和WO2010/092095获知了通过将脱盐水注入含油地层中来提高油采收率(EOR)。

在离岸地点，通过在离岸平台处对海水脱盐可获得低盐度水，然后将脱盐水流通过海底水注入流管注入海底脱盐水注入井的海底井口。

在极寒和深水环境中，海床处的周围海水温度可以为－2摄氏度。当该零度以下的温度下，环绕海底流管的海水不会冻结，但海底注入流管中的脱盐注入水(具有大约0摄氏度的凝固点)可能冻结、引起堵塞和破裂，尤其在例如由注水过程混乱而导致低盐度水流暂时停止时如此。

当融化时，流管中的内容物将涌入大海中，流管需要替换，从而导致生产延期和计划外支出。

防止海底流管冻结的现有技术方案包括流管加热、隔热和/或注入防冻剂，这些方案在安装和操作方面都费用高、需要主动流管监控和/或防冻注入系统，这些系统易出故障。潜在的平台失控(black-out)是下述情形：不仅脱盐水的注入会停止，加热和/或防冻剂的注入也将停止。

目前，需要一种用于抑制海底脱盐水注入流管冻结的改进的方法和系统，所述方法和系统与可获得的流管加热、隔热和防冻剂注入系统相比，既有成本效益又不容易出故障。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于抑制海底低盐度水注入流管中的低盐度水冻结的方法，所述方法包括：为所述流管提供压力控制系统，所述压力控制系统在整个低盐度水注入操作过程中和暂时流管截流时期内维持流管内的升高流体压力，在暂时流管截流时期内，所述流管保持充满基本静止的低盐度水。

压力控制系统可构造成在整个注入操作过程中和截流时期内将所述流管内的压力维持在200巴以上，可选地在250巴以上，而且所述压力控制系统可包括：

-泵，所述泵在低盐度水注入操作过程中将处于升高压力下的低盐度水注入所述流管中；

-上游截流阀，所述上游截流阀布置成邻近离岸底流管的上游端；

-下游截流阀，所述下游截流阀布置成邻近离岸底流管的下游端；和

-部件，所述部件用于在各个截流时期开始时停用所述泵之前首先关闭所述下游截流阀并且随后关闭所述上游截流阀。

根据本发明，进一步提供了一种用于抑制海底低盐度水注入流管中的低盐度水冻结的系统，所述系统包括压力控制系统，所述压力控制系统构造成在整个低盐度水注入操作过程中和暂时流管截流时期内维持流管内的升高流体压力，在所述暂时流管截流时期内所述流管保持充满基本静止的低盐度水。

上游截流阀和下游截流阀可以为隔断阀，压力控制系统可进一步地包括压力传感器，当流管内的压力下降到预设压力值以下时，该压力传感器发出警报信号。

进一步地，脱盐水注入流管可构造成将脱盐水注入海底含油地层中，以提高地层的油采收率(EOR)。

根据本发明的方法和系统的这些和其他特征、实施例和优点在随附的权利要求书、摘要和以下附图中描绘的非限制性实施例中有详细描述，在这些描述中使用的附图标记涉及附图中描绘的相应附图标记。

附图说明

图1示出了海底脱盐水注入流管，根据本发明所述的方法和系统抑制海底脱盐水注入流管中的脱盐水冻结。

具体实施方式

图1示出了离岸油生产平台1，其用于从海底含原油地层2生产原油。

原油经由一个或多个原油生产井3产出，为刺激原油生产，低盐度水(H₂O)经由低盐度水注入井4注入到地层2中。

在油生产平台1的水脱盐设备5中通过将海水脱盐获得注入的低盐度水(H₂O)，使用泵6和海底脱盐水注入流管7将脱盐水注入到注入井中，所述海底脱盐水注入流管7从平台1的底部沿海床8延伸至注入井4的井口9。

根据本发明的系统进一步地配备有上游截流阀10和下游截流阀11，所述上游截流阀和下游截流阀构造成在脱盐水注入周期结束时关闭泵6之前关闭。

在关闭泵6之前关闭所述截流阀10和11产生一压力控制系统，该压力控制系统能够使流管7内维持足够高的压力，从而使脱盐水(H₂O)的凝固点下降到周围海水温度或周围海水温度以下。对于－2摄氏度的海床周围海水温度而言，在海底脱盐水注入流管7中需要维持的压力最小值为395.2×(((273.16－2)/273.16)^9-1)＝25.3MPa＝253巴。

在多数情况下，这有效地表明：在截流时期内，当脱盐水(H₂O)的注入被中断时，所述注入流管7内的脱盐水(H₂O)的压力维持成与脱盐水(H₂O)注入到海底井口9的压力相同或相近。

截流阀10和11可由一组位于流管7任一端处的隔断阀构成，一旦通过流管7的脱盐水流由于例如注入泵6故障而中断，则截流阀会自动锁紧压力。

为了在水流中断较长时间(例如一天或一周以上)的情况下避免海底流管7的冻结，流管7可被排空并且充满在周围零度以下的海水温度下不会冻结的液体。这种液体可包括海水或添加了防冻剂(例如甲醇和/或乙二醇(MEG))的脱盐水。