Система многофазной сепарации

Система многофазной сепарации

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] Данная заявка является родственной как по отношению к заявке на патент США с номером 61/985873, поданной 29 апреля 2014, озаглавленной MULTIPHASE SEPARATION SYSTEM, так и по отношению к заявке на патент США с номером 62/126148, поданной 27 февраля 2015, озаглавленной MULTIPHASE SEPARATION SYSTEM, все содержание которых полностью включено в данный документ путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0002] Представленные технические средства обеспечивают сепарацию поступающих потоков нефти и воды в добываемых флюидах. В частности, технические средства обеспечивают разделение добываемых флюидов на составляющие нефтяную и водную фазы посредством использования подводной системы многофазной сепарации.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Данный раздел предназначен для представления различных аспектов уровня техники, которые могут быть связаны с приведенными в качестве примера вариантами осуществления представленных технических средств. Полагают, что данное рассмотрение будет способствовать созданию основы для облегчения лучшего понимания определенных аспектов представленных технических средств. Соответственно, следует понимать, что данный раздел следует читать в данном свете и необязательно в качестве допущений по предшествующему уровню техники.

[0004] Любые из некоторого числа технических средств подводной сепарации могут быть использованы для увеличения количества нефти и газа, извлекаемых из подводных скважин. Однако подводная сепарация на глубинах воды, превышающих 1500 метров, становится особенно сложной задачей вследствие условий окружающей среды. По мере увеличения глубины воды внешнее давление, действующее на резервуар и создаваемое за счет гидростатического напора, приводит к увеличению требуемой толщины стенок для резервуаров, используемых для подводной обработки. При глубинах воды, превышающих 1500 метров, данная толщина стенок увеличивается до такой степени, что типовые резервуары для гравитационного разделения становятся нецелесообразными на практике. Кроме того, резервуары с такой большой толщиной стенок могут создавать сложности при изготовлении, и добавленный материал и вес могут влиять на экономические показатели проекта, а также на возможность извлечения резервуара для технического обслуживания и текущего ремонта. В результате сепараторы большого диаметра часто не могут использоваться на таких глубинах воды.

[0005] Были проведены исследования, относящиеся к разделению жидкости и газа в подводных системах и способах, приведенных в патенте США № 8282711 В2. Данные системы и способы «описывают» разделение жидкостей и газов из добываемого под водой флюида посредством использования системы труб, которая обеспечивает разделение потоков жидких и газообразных флюидов посредством отдельных коллекторов.

[0006] Дополнительные результаты исследований, относящиеся к системе трубных сепараторов, предназначенной для улучшения сепарации, можно обнаружить в патенте США № 7490671. В системе описан трубный сепаратор, в котором используются циклон и электростатический коагулятор в качестве части корпуса сепаратора, предназначенные для разделения нефти, газа и воды, поступающих из подводной скважины.

[0007] Дополнительные результаты исследований, относящиеся к трубному сепаратору для сепарации флюидов, можно обнаружить в патенте США № 7516794. Данная система описывает систему труб, аналогичную системе труб по патенту США № 7490671, и обеспечивает направление потоков флюидов в отдельные коллекторы труб. Описанная система труб добавляет требование, заключающееся в том, что система должна быть выполнена с возможностью внутренней очистки труб.

[0008] Дополнительные результаты исследований, относящиеся к установке для сепарации флюидов, можно обнаружить в заявке на патент США 2005/0006086. Система описывает трубные сепараторы, которые образуют часть транспортного трубопровода и в которых используется электростатический коагулятор для разделения потоков нефти, газа и воды.

[0009] Дополнительные результаты исследований, относящиеся к способу и устройству для улучшения эксплуатационных характеристик сепаратора, можно обнаружить в заявке на патент США 2008/0116072. Способ и устройство описывают резервуар для гравитационного осаждения и подачу отводимого потока через компактный электростатический коагулятор и обратно в резервуар для осаждения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Приведенный в качестве примера вариант осуществления обеспечивает систему многофазной сепарации, включающую в себя сепарационную магистраль, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи многофазного флюида в вертикально ориентированные питающие магистрали в системе сепарации, при этом питающие магистрали состоят из верхней магистрали, средней магистрали и нижней магистрали. Верхняя магистраль выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность направления потока нефти в питающей магистрали в секцию для нефти. Средняя линия выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность направления потока водонефтяной эмульсии в питающей магистрали в секцию для водонефтяной эмульсии. Нижняя магистраль выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность направления потока воды в питающей магистрали в секцию для воды. Система многофазной сепарации также включает в себя регулируемый объем, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования скорости потока флюидов на выходе, при этом секция для нефти, секция для воды и секция для водонефтяной эмульсии соединяются на разных высотах вертикально ориентированного регулируемого объема.

[0011] Другой приведенный в качестве примера вариант осуществления обеспечивает способ разделения нефти и воды и водонефтяной эмульсии в многофазном флюиде, включающий направление потока многофазного флюида в распределительный впускной элемент системы многофазной сепарации. Способ включает разделение многофазного флюида на нефтяную фазу, водную фазу и водонефтяную эмульсию. При сепарации нефтяная фаза направляется в магистраль, которая находится в плоскости, расположенной в вертикальном направлении выше плоскости распределительного впускного элемента. При сепарации водная фаза направляется в магистраль, которая находится в плоскости, расположенной в вертикальном направлении ниже плоскости распределительного впускного элемента. При сепарации водонефтяная эмульсия направляется в магистраль, которая находится в плоскости, расположенной в вертикальном направлении выше плоскости магистрали с водной фазой и в вертикальном направлении ниже плоскости магистрали с нефтяной фазой. Способ также включает направление потока в каждой магистрали в вертикально ориентированный регулируемый объем, при этом скорость потока из каждой магистрали регулируют, определяют уровень нефти и воды в каждой магистрали, и каждая магистраль отделена на выходе из регулируемого объема.

[0012] Еще один приведенный в качестве примера вариант осуществления раскрывает систему сепарации, которая включает в себя впускную магистраль, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи многофазного флюида в боковые питающие магистрали в системе сепарации, при этом боковые питающие магистрали состоят из множества верхних магистралей и множества нижних магистралей. Каждая верхняя магистраль системы сепарации выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи по боковой питающей магистрали для нефти в секцию для нефти, и дополнительно выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность разделения впускной магистрали на секцию для водонефтяной эмульсии, при этом секция для нефти находится в плоскости, расположенной в вертикальном направлении выше секции для водонефтяной эмульсии. Каждая нижняя магистраль системы сепарации выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи по боковой питающей магистрали для воды в секцию для воды, при этом секция для воды находится в плоскости, расположенной в вертикальном направлении ниже секции для водонефтяной эмульсии, и секция для воды соединена с секцией для водонефтяной эмульсии посредством последующего бокового отвода воды из секции для водонефтяной эмульсии. Система сепарации также включает в себя регулируемый объем и систему управления.

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0013] Лучшее понимание преимуществ представленных технических средств обеспечивается за счет ссылки на нижеприведенное подробное описание и приложенные чертежи, в которых:

[0014] фиг.1 представляет собой блок-схему системы многофазной сепарации, предназначенной для сепарации добываемых флюидов, которые могут быть получены из подводной скважины;

[0015] фиг.2 представляет собой схематическое изображение приведенной в качестве примера системы многофазной сепарации на виде сбоку;

[0016] фиг.3 представляет собой схематическое изображение приведенной в качестве примера системы многофазной сепарации по фиг.2 на виде сверху, иллюстрирующее горизонтальный разделитель в системе многофазной сепарации;

[0017] фиг.4 представляет собой схематическое изображение другой системы многофазной сепарации, подобной описанной в данном документе, на виде сбоку;

[0018] фиг.5 представляет собой схематическое изображение системы многофазной сепарации по фиг.4 на виде сбоку;

[0019] фиг.6А и 6В иллюстрируют схему последовательности операций процесса, показывающую способ сепарации жидкостей в многофазном флюиде;

[0020] фиг.7 иллюстрирует блок-схему приведенной в качестве примера системы сепарации и включает в себя систему управления;

[0021] фиг.8 представляет собой схематическое изображение системы многофазной сепарации и системы управления;

[0022] фиг.9 представляет собой чертеж в перспективе, иллюстрирующий верхнюю, среднюю и нижнюю магистрали с местами ввода для сопел, предназначенных для размыва и смыва песка, и рециркуляционных потоков;

[0023] фиг.10А представляет собой чертеж в перспективе, иллюстрирующий магистраль для воды с зоной сбора, предусмотренной в нижней части магистрали и предназначенной для аккумуляции твердых частиц;

[0024] фиг.10В представляет собой чертеж, представляющий собой вид с торца и иллюстрирующий магистраль для воды с зоной сбора, предусмотренной в нижней части магистрали и предназначенной для аккумуляции твердых частиц;

[0025] фиг.11 представляет собой чертеж в перспективе, иллюстрирующий систему с регулируемой переливной перегородкой;

[0026] фиг.12 представляет собой чертеж в перспективе, иллюстрирующий систему с регулируемой перегородкой;

[0027] фиг.13 представляет собой схематическое изображение еще одного варианта осуществления системы многофазной сепарации на виде сбоку;

[0028] фиг.14 представляет собой изображение в перспективе устройств со спускными трубами/подъемными трубами системы многофазной сепарации по фиг.13;

[0029] фиг.15 представляет собой изображение в перспективе переливных перегородок системы многофазной сепарации по фиг.13; и

[0030] фиг.16 представляет собой схематическое изображение еще одного варианта осуществления системы многофазной сепарации на виде сбоку.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0031] В нижеприведенном разделе, представляющем собой подробное описание, описаны конкретные варианты осуществления представленных технических средств. Однако в той степени, в какой нижеприведенное описание является конкретным для определенного варианта осуществления или определенного применения представленных технических средств, оно предназначено только для целей иллюстрации на примерах и просто обеспечивает описание приведенных в качестве примера вариантов осуществления. Соответственно, технические средства не ограничены конкретными вариантами осуществления, описанными ниже, но, скорее, включают в себя все альтернативы, модификации и эквиваленты, находящиеся в пределах истинных сущности и объема приложенной формулы изобретения.

[0032] В используемом в данном документе смысле термины «по существу, в основном», «преимущественно» и другие слова, выражающие степень, представляют собой относительные «модификаторы», предназначенные для указания допустимого отклонения от характеристики, модифицируемой таким образом. Не предусмотрено ограничение до абсолютной величины или характеристики, которая изменяется за счет данного отклонения, но, скорее, предусмотрено наличие большего диапазона значений физической или функциональной характеристики, а не наоборот, и предпочтительны приближение или аппроксимация по отношению к такой физической или функциональной характеристике.

[0033] «Многофазный флюид» представляет собой флюид, который подвержен протеканию и который состоит из двух фаз, которые не являются химически родственными (например, нефть и вода), или в котором имеются более двух фаз (например, жидкость и газ).

[0034] «Эмульсия» обычно содержит две несмешивающиеся фазы. Две несмешивающиеся фазы включают непрерывную (или внешнюю) фазу и дискретную/дисперсную (или внутреннюю) фазу. Дискретная фаза содержит вторичный флюид, который обычно присутствует в виде капель в непрерывной фазе. Двумя разновидностями эмульсий являются эмульсия типа «нефть в воде» и эмульсия типа «вода в нефти». Эмульсии типа «нефть в воде» обычно включают в себя флюид, по меньшей мере частично не смешивающийся с маслянистым флюидом (обычно флюид на водной основе) в качестве непрерывной фазы и маслянистый флюид в качестве дискретной фазы. Эмульсии типа «вода в нефти» являются противоположными и имеют маслянистый флюид в качестве непрерывной фазы и флюид, по меньшей мере частично не смешивающийся с маслянистым флюидом (обычно флюид на водной основе), в качестве дискретной фазы. Эмульсии типа «вода в нефти» также могут быть названы обратными/инвертными эмульсиями.

[0035] «Деэмульгатором» называют поверхностно-активное вещество или комбинацию поверхностно-активных веществ, которое(ая) препятствует дисперсии или предотвращает дисперсию в эмульсии, тем самым обеспечивая возможность более легкого и быстрого отделения несмешивающихся веществ друг от друга.

[0036] «Переливная перегородка» относится к физическому барьеру, который может действовать в качестве конструктивного элемента для гравитационного осаждения и в используемом в данном документе смысле предназначен для отделения вода от нефти, проходящей в определенном потоке. В используемом в данном документе смысле переливная перегородка также может быть удлинена вниз для принудительного отделения всплывающих флюидов от более плотных флюидов, например отделения нефти от воды.

[0037] Как рассмотрено выше, традиционные сепараторы, которые часто имеют диаметр, составляющий приблизительно один метр или более, сталкиваются с техническими сложными проблемами при глубоководном применении, например, на глубинах, превышающих приблизительно 1500 метров. Таким образом, варианты осуществления, описанные в данном документе, обеспечивают нетрадиционную систему сепарации, которая выполнена с возможностью обеспечения приемлемой сепарации нефти и воды при одновременном соответствии ограничениям по размеру и весу, накладываемым на глубоководные технологические установки. Кроме того, система сепарации может быть спроектирована в соответствии с техническими условиями для труб вместо технических условий для резервуаров, что может обеспечить экономию затрат и снижение веса. Во многих случаях для заданной категории по давлению требуемая толщина стенок для трубы меньше требуемой толщины стенок для соответствующего резервуара.

[0038] В соответствии с вариантами осуществления, описанными в данном документе, система многофазной сепарации может быть использована для увеличения добычи из подводных скважин, особенно в глубоководных и арктических средах. В различных вариантах осуществления система сепарации представляет собой трубный сепаратор, который может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность разделения добываемых флюидов на нефтяную фазу, водную фазу и твердую фазу (или суспензию). В некоторых вариантах осуществления сепаратор может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность отделения газообразных добываемых флюидов. Другими словами, примеры технических средств для сепарации по настоящему изобретению могут быть использованы для создания однофазных потоков. Это может обеспечить возможность применения насосов для однофазных флюидов, которые являются более эффективными и могут обеспечить бóльшие разности давлений по сравнению с насосами для многофазных флюидов. Например, одного насоса для однофазного флюида может быть достаточно для перекачивания однофазного потока. Напротив, может потребоваться ряд насосов для многофазных флюидов для достижения той же разности давлений при перекачивании многофазного потока, особенно в применениях с большим повышением давления.

[0039] Процесс сепарации, описанный в данном документе, может быть использован для обеспечения отделения флюидов на водной основе от добываемых флюидов в больших количествах. Отделение флюидов на водной основе в данном документе названо удалением воды, хотя данные флюиды можно понимать как включающие в себя воду с другими загрязняющими веществами, такими как соли или другие смешивающиеся флюиды. Такое отделение воды в больших количествах может снизить остроту проблем, связанных с обеспечением бесперебойного режима подачи потоков, за счет обеспечения возможности подачи по существу очищенных потоков газа и нефти к поверхности. Данные по существу очищенные потоки будут образовывать меньшие количества гидратов, таких как гидраты метана, в результате чего снижается риск засорения или ограничений потока. Кроме того, острота проблем коррозии может быть уменьшена, или данные проблемы могут быть устранены. При этом потоки попутных продуктов, представляющих собой песок и воду, могут быть отведены для удаления в специально предназначенные зоны удаления, в море или могут быть использованы для поддержания давления в продуктивных пластах.

[0040] Удаление воды в больших количествах может также привести к уменьшению гидростатического напора, действующего на пласт, в результате чего как улучшается режим пласта, так и увеличивается добыча. Удаление воды в больших количествах может также обеспечить уменьшение трубопроводной инфраструктуры, уменьшение количества надводного оборудования для очистки воды, снижение потребностей в энергии и перекачке и устранение узких мест в существующем оборудовании, проблемы которых возникают при снижении темпов добычи вследствие увеличения содержания воды.

[0041] Фиг.1 представляет собой блок-схему, показывающую систему 100 многофазной сепарации, предназначенную для разделения добываемых флюидов 102, которые могут быть получены из подводной скважины 104. Многофазный флюид может представлять собой флюид любого типа, который включает в себя компоненты, которые представляют собой водную фазу и нефтяную фазу и которые являются относительно не смешивающимися. Например, многофазный флюид может представлять собой добываемые флюиды 102 из подводной скважины 104. Добываемые флюиды 102 могут представлять собой углеводородные флюиды, которые включают в себя смесь природного газа, сырой нефти, соляного раствора и твердых примесей, таких как песок. Добываемые флюиды 102 могут быть получены из подводной скважины 104 посредством подводной системы добычи (непоказанной) любого типа, которая выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность добычи углеводородов из мест под водой. Система 106 сепарации «газ - жидкость», если требуется, может быть использована выше по ходу потока для разделения потока 108 газа и потока 110 жидкости.

[0042] В приведенном в качестве примера варианте осуществления добываемые флюиды 102 разделяются на газовую и жидкую фазы в системе 106 сепарации «газ - жидкость». Поток 108 газа может быть дополнительно обработан посредством оборудования 112, расположенного дальше по ходу потока. Оборудование 112, расположенное дальше по ходу потока, может включать в себя, например, любой тип оборудования, расположенного дальше по ходу потока и предназначенного для обработки газа, такое как газовый компрессор, оборудование по очистке газа, устройство для глубокой очистки газа или тому подобное, или газопровод.

[0043] В вариантах осуществления, описанных в данном документе, поток 110 жидкости может быть направлен в систему 114 сепарации «жидкость - жидкость», предназначенную для разделения нефти и воды. Система 114 сепарации нефти и воды представляет собой трубный сепаратор, который выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность объемного разделения потока 110 жидкости на поток 116 нефти, поток 118 воды и в некоторых примерах поток 120 водонефтяной эмульсии.

[0044] В системе 100 многофазной сепарации поток 110 жидкости может быть разделен на отдельные потоки 116, 118, 120, которые могут проходить через секцию очистки до того, как потоки соединятся в регулируемом объеме 122. Регулируемый объем используется, например, для обеспечения окончательного разделения фаз и для сохранения отдельных фаз нефти и воды перед направлением потока в основном нефти через элемент 124 для выпуска нефти и потока в основном воды через элемент 126 для выпуска воды. Конструкции системы 100 сепарации, а также механизмы, посредством которых система 100 многофазной сепарации может повлиять на качество разделения нефтяной фазы, водной фазы и водонефтяной эмульсии, описаны в связи с фиг.3-8.

[0045] В некоторых вариантах осуществления нефть в системе 100 сепарации выходит из верхней части регулируемого объема 122 через элемент 124 для выпуска нефти. Из элемента 124 для выпуска нефти выходит поток 128 по существу чистой/безводной нефти, который может быть обработан посредством оборудования, расположенного дальше по ходу потока. Оборудование, расположенное дальше по ходу потока, может включать в себя, например, технологическое оборудование любого типа, такое как установка подготовки нефти или нефтепровод, среди прочего. Часть нефти из элемента 124 для выпуска нефти может быть путем рециркуляции возвращена обратно в поток 116 нефти в качестве рециркуляционного потока 132 нефти перед регулируемым объемом 122 по ходу потока.

[0046] Вода в системе 100 сепарации выходит из нижней части регулируемого объема 122 через элемент 126 для выпуска воды. Часть потока 130 по существу чистой воды из элемента 126 для выпуска воды может быть путем рециркуляции возвращена обратно в поток 118 воды в качестве рециркуляционного потока 134 воды, например, перед регулируемым объемом 122 по ходу потока. Это может быть полезным для смывания песка и других отложений, которые могли скопиться в нижней части трубного сепаратора, через которую проходит поток 118 воды.

[0047] Дополнительная обработка каждого из потоков 116, 118 и 120 возможна перед регулируемым объемом 122 по ходу потока, и дополнительная обработка потока 128 по существу чистой/безводной нефти и потока 130 по существу чистой воды возможна за регулируемым объемом 122 по ходу потока. Например, каждое из технических средств, представляющих собой оборудование для предварительной обработки нефти и воды или коалесценции, такое как нагревательная система, система закачки химикатов, электростатический коагулятор или тому подобное, или циклон для разделения нефти и воды или трубопроводы для отвода/отгрузки/транспортировки жидкостей, может быть использовано помимо данных технических средств для сепарации.

[0048] Блок-схема по фиг.1 не предназначена для указания того, что система 100 многофазной сепарации должна включать в себя все из компонентов, показанных на фиг.1. Кроме того, любое число дополнительных компонентов может быть включено в систему 100 многофазной сепарации в зависимости от деталей конкретного осуществления. Например, система 100 многофазной сепарации может быть спроектирована с возможностью обеспечения сепарации «газ - жидкость», а также сепарации «жидкость - жидкость» с предварительной обработкой или без предварительной обработки, в результате чего будет обеспечена подача потоков по существу чистой нефти, чистой воды и чистого газа в оборудование, расположенное дальше по ходу потока. Кроме того, многофазные и гидроциклонные пескоотделители (непоказанные) могут быть размещены перед и/или за системой 100 многофазной сепарации по ходу потока. Кроме того, система 100 многофазной сепарации может рассматриваться как трубчатый компонент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность прохождения многофазного флюида и осуществления сепарации фаз.

[0049] Фиг.2 представляет собой чертеж в виде вертикальной проекции приведенной в качестве примера системы 200 многофазной сепарации. Многофазный флюид проходит в систему 200 многофазной сепарации по распределительной впускной магистрали 202. Система 200 многофазной сепарации разделяется в вертикальном направлении в первом разделителе 204 на магистраль 206, по которой проходит преимущественно нефть, и магистраль 208, по которой проходит преимущественно вода. Магистраль 206, по которой проходит преимущественно нефть, разделяется в вертикальном направлении во втором разделителе 210 системы 200 многофазной сепарации на магистраль 206, по которой проходит преимущественно нефть, и магистраль 212 для водонефтяной эмульсии. Магистраль 296, по которой проходит преимущественно нефть, магистраль 208, по которой проходит преимущественно вода, и магистраль 212 для водонефтяной эмульсии могут иметь диаметр, который равен диаметру или меньше диаметра распределительной впускной магистрали 202. В данном примере перфорированные перегородки 214 с заданной площадью пропускного сечения могут быть использованы для балансировки потока между магистралями 206, 208 и 212. Места расположения перфорированных перегородок 214 находятся за разделителями 204 и 210 потока по ходу потока. Перфорированные перегородки 214 также служат в качестве устройств для спрямления потока за разделителями 204 и 210 потока по ходу потока. Для балансировки потока и обеспечения достаточного времени пребывания в каждой магистрали может быть использован некоторый диапазон площадей пропускных сечений для перфорированных перегородок 214.

[0050] После участков 216 труб с пропускными сечениями системы 200 многофазной сепарации магистрали 206, 208 и 212 входят в регулируемый объем 220. Детектор 218 уровня, который может определять поверхности раздела фаз, такие как поверхность раздела нефти и воды, поверхность раздела нефти и эмульсии или поверхность раздела эмульсии и воды, может быть установлен в регулируемом объеме 220. Детектор 218 уровня может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность направления, например, гамма-излучения через флюиды в регулируемом объеме 220 для определения того, где имеются поверхности раздела между нефтью, водой и эмульсией. Результаты данных измерений показывают количество воды и количество нефти, которые имеются в пределах регулируемого объема 220. Детектор 218 уровня может быть выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность передачи сигнала устройству управления (непоказанному), которое может обеспечить регулирование регулирующих клапанов или скоростей работы насосов (непоказанных), которые находятся в магистралях для выпуска нефти и воды. Регулирующие клапаны или скорости работы насосов выполнены/заданы с конфигурацией, обеспечивающей возможность регулирования скорости потока в каждой магистрали, выходящей из регулируемого объема 220.

[0051] Поток 128 по существу безводной/чистой нефти может быть отведен из выпускного элемента 222 в верхней части регулируемого объема 220, в то время как поток 130 по существу чистой воды может быть отведен из выпускного элемента 224 в нижней части регулируемого объема 220.

[0052] В другом варианте осуществления регулируемый объем 220 может быть выполнен с конфигурацией сферического или горизонтального цилиндрического сепаратора (не показано). Кроме того, система 200 многофазной сепарации может рассматриваться как трубчатый компонент, выполненный с конфигурацией, обеспечивающей возможность прохождения многофазного флюида и осуществления сепарации фаз.

[0053] Фиг.3 представляет собой вид сверху приведенной в качестве примера системы 300 многофазной сепарации, иллюстрирующий горизонтальный разделитель 304 в системе 300 многофазной сепарации. Система 200 многофазной сепарации может включать в себя распределительную впускную магистраль 302, выполненную с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи многофазного флюида в отдельные магистрали 306 и 308. Распределительная впускная магистраль 302 может быть соединена с левой магистралью 306 и правой магистралью 308, которые разделены первоначально в горизонтальном направлении в разделителе 304. Левая магистраль 306 и правая магистраль 308 могут быть параллельными распределительной впускной магистрали 302. На поток в каждой магистрали могут влиять перфорированные перегородки 310, установленные внутри магистралей. Последующие магистрали (непоказанные) могут быть разделены в вертикальном направлении для обеспечения большего разделения нефтяной фазы и водной фазы, для уменьшения соответствующей скоростей потоков и для соединения на разных уровнях в регулируемом объеме 312. В альтернативных вариантах осуществления каждая из магистралей 306 и 308, разделенных в горизонтальном направлении, может быть выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность подачи в независимый регулируемый объем, при этом в данном случае каждый регулируемый объем может иметь меньший размер, чем один объем для всех соединяемых магистралей для потоков.

[0054] Система 300 многофазной сепарации разделяет поток по магистралям 306 и 308 для сепарации нефти, воды и эмульсии. Удаление газа из жидкостей также может быть выполнено в магистралях 306 и 308 или в предшествующей секции в зависимости от применения. За магистралями 306 и 308 по ходу потока и после объемной сепарации нефтяной и водной фаз система 300 многофазной сепарации соединена с множеством вертикально ориентированных разделителей, которые могут быть расположены под прямым или косым углами и ведут к магистрали, по которой проходит преимущественно нефть, и магистрали, по которой проходит преимущественно вода. Магистраль, по которой проходит преимущественно нефть, находится выше плоскости распределительной впускной магистрали 302, в то время как магистраль, по которой проходит преимущественно вода, находится ниже плоскости распределительной впускной магистрали 302. Магистраль для водонефтяной эмульсии также может быть расположена между верхней и нижней магистралями и не показана на фиг.3. Плоскости обеих магистралей 306 и 308 по существу параллельны друг другу и распределительной впускной магистрали 302, например, они находятся в горизонтальных плоскостях. Данная конструкция может обеспечить качество более чистых нефти и воды, выходящих из системы 300 многофазной сепарации, по сравнению с одномагистральным горизонтальным трубным сепаратором. Левая 306 и правая 308 магистрали могут иметь диаметр, равный диаметру распределительной впускной магистрали 302 или меньший по сравнению с диаметром распределительной впускной магистрали 302.

[0055] Схема по фиг.3 не предназначена для указания того, что система 300 многофазной сепарации должна включать в себя все из компонентов, показанных на фиг.3. Кроме того, любое число дополнительных компонентов может быть включено в систему 300 многофазной сепарации в зависимости от деталей конкретного осуществления.

[0056] Фиг.4 представляет собой вид в перспективе еще одной системы 400 многофазной сепарации, подобной описанной в данном документе. На фиг.4 секция очистки расположена после первого детектора уровня и перед регулируемым объемом. Секция очистки рассмотрена более подробно в связи с фиг.5. В системе 400 многофазной сепарации распределительная впускная магистраль 402 разделяется на среднюю магистраль 404, в которой нефть представляет собой преобладающую фазу, и нижнюю магистраль 406, в которой вода представляет собой преобладающую фазу. Средняя магистраль 404 может обеспечивать подачу многофазного флюида в верхнюю магистраль 405 и магистраль 408 для водонефтяной эмульсии. Перфорированные перегородки 410 или другие устройства для регулирования потока могут быть вставлены в различных местах в каждой магистрали для балансировки скорости потока флюида в определенной магистрали. Верхняя магистраль 405 может находиться во второй плоскости, которая находится выше и по существу параллельна плоскости, занимаемой магистралью 408 для водонефтяной эмульсии. Нижняя магистраль 406 может находиться ниже плоскости, занимаемой магистралью 408 для водонефтяной эмульсии, и может быть расположена по существу параллельно данной плоскости. Кроме того, нижняя магистраль 406 может обеспечивать подачу воды и частиц песка в спускную трубу (описано более подробно на фиг.5).

[0057] Детектор 412 уровня выполнен с конфигурацией, обеспечивающей возможность измерения уровней поверхностей раздела фаз между компонентами, представляющими собой нефть, воду и эмульсию, в каждой из магистралей 405, 406 и 408. Уровни поверхностей раздела фаз, которые измеряются, могут быть переданы в устройство управления, которое выполнено с конфигурацией, обеспечивающей возможность управления расположенными дальше по ходу потока клапанами в верхней 405 и нижней 406 магистралях. Клапаны используются для регулирования потоков, поступающих в регулируемый объем 422. В приведенном в качестве примера варианте осуществления регулируемый объем 422 представляет собой вертикально ориентированную цилиндрическую конструкцию, которая выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность направления потока в основном нефти через элемент 416 для выпуска нефти, направления потока в основном воды через элемент 418 для выпуска воды и направления потока водонефтяной эмульсии через возможный, но необязательный элемент 420 для выпуска эмульсии. В другом приведенном в качестве примера варианте осуществления регулируемый объем 422 может иметь сферическую форму, и система 400 многофазной сепарации может служить в качестве системы предварительной сепарации. В еще одном варианте осуществления регулируемый объем 422 может представлять собой горизонтальный сепаратор для разделения нефти и воды. Сферические регулируемые объемы и регулируемые объемы на основе резервуаров могут быть использованы, когда внутренние и внешние давления не являются существенным ограничением для системы.

[0058] Схема по фиг.4 не предназначена для указания того, что система 400 многофазной сепарации должна включать в себя все из компонентов, показанных на фиг.4. Кроме того, любое число дополнительных компонентов может быть включено в систему 400 многофазной сепарации в зависимости от деталей конкретного осуществления. Например, длина магистралей 405, 406 и 408 может быть увеличена перед секцией 502 очистки по фиг.5 по ходу потока или в пределах данной секции 502 очистки для увеличения времени пребывания и улучшения сепарации нефти и воды. Это может создать возможность улучшения или устранения выполняемых дальше по потоку этапов сепарации или расположенного дальше по потоку оборудования для сепарации. Рядом с концом системы 400 многофазной сепарации поток будет направлен в отдельные коллекторы через секцию 502 очистки.

[0059] Фиг.5 представляет собой вид сбоку системы 500 многофазной сепарации, например системы 400 многофазной сепарации по фиг.4. На фиг.5 секция 502 очистки увеличена и проиллюстрирована более подробно. Элементы с аналогичными ссылочными позициями - это элементы, подобные рассмотренным в связи с фиг.4. Флюиды, проходящие из верхней магистрали 405, нижней магистрали 406 и магистрали 408 для водонефтяной эмульсии, проходят мимо детектора 412 уровня и в секцию 502 очистки. Флюид из верхней магистрали 405 поступает в секцию 502 очистки и проходит частично над возможной, но необязательной переливной перегородкой 506. Переливная перегородка 506 для верхней магистрали выполнена с конфигурацией, обеспечивающей возможность протекания менее плотной нефтяной фазы над переливной перегородкой 506. Более плотные водная фаза и фаза, представляющая собой водонефтяную эмульсию, скапливаются у переливной перегородки 506 и