ES2293071T3 - Unidad submarina de inyeccion de productos quimicos para un sistema de inyeccion de aditivos y supervision para operaciones petroliferas. - Google Patents

Unidad submarina de inyeccion de productos quimicos para un sistema de inyeccion de aditivos y supervision para operaciones petroliferas. Download PDF

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Christopher Kempson Shaw
Cindy L. Crow
William Edward Aeschbacher, Jr.
Sunder Ramachandran
Mitch C. Means
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Abstract

Sistema para la inyección de uno o más productos químicos dentro de un fluido de producción producido mediante por lo menos un pozo submarino, el sistema comprendiendo: una unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) para el suministro de por lo menos un producto químico a una ubicación submarina seleccionada; por lo menos una tubería de suministro de los productos químicos (140; 522; 611) que transporta el por lo menos un producto químico desde la superficie hasta la ubicación submarina seleccionada; el sistema caracterizado porque adicionalmente comprende una pluralidad de sensores distribuidos (S) asociados con dicha por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) para proporcionar señales relativas a una característica del por lo menos un producto químico transportado por la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611); y una unidad submarina de inyección de productos químicos (150) en la ubicación submarina seleccionada para recibir dicho por lo menos un producto químico desde la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) y para inyectar selectivamente el por lo menos un producto químico dentro del fluido de producción.

Description

Unidad submarina de inyección de productos químicos para un sistema de inyección de aditivos y supervisión para operaciones petrolíferas.
Esta invención se refiere globalmente a operaciones petrolíferas y más particularmente a sistemas y procedimientos submarinos de inyección de productos químicos y de procesado de fluidos.
Las instalaciones marinas de producción convencionales a menudo tienen plataformas flotantes o fijas estacionadas en la superficie del agua y equipo submarino tal como por ejemplo una cabeza de pozo colocada sobre los pozos submarinos en la tubería conductora de lodo de inyección del fondo del mar. Los pozos de producción perforados en una formación submarina típicamente producen fluidos (los cuales pueden incluir uno o más de petróleo, gas y agua) en la cabeza del pozo submarino. Este fluido (fluido de sondeo) es transportado a la plataforma a través de un elevador o una unidad submarina de separación de fluido para el procesado. A menudo, se introduce una variedad de productos químicos (también referidos aquí como "aditivos") dentro de estos pozos de producción y unidades de procesamiento para controlar, entre otras cosas, la corrosión, la capa de óxido, la parafina, la emulsión, los hidratos, el sulfuro de hidrógeno, los asfaltenos, los inorgánicos y la formación de otros productos químicos dañinos. En las instalaciones petrolíferas marinas, una única plataforma marina (por ejemplo, un sistema de embarcación, semisumergida o fija) puede ser utilizada para suministrar estos aditivos a diversos pozos de producción.
El equipo utilizado para inyectar aditivos incluye en la superficie una unidad de suministro de los productos químicos, una unidad de inyección de los productos químicos y un sistema de capilaridad o de tubos (también referidos aquí como "tubería conductora") que corre desde la plataforma marina a través o a lo largo del elevador y en el interior del sondeo submarino. Preferiblemente, los sistemas de inyección de aditivos suministran cantidades precisas de aditivos. También es deseable que estos sistemas supervisen periódicamente o continuamente la cantidad real de aditivos que están siendo distribuidos, determinen el impacto de los aditivos distribuidos y varíen la cantidad de los aditivos distribuidos como se necesite para mantener ciertos parámetros deseados de interés dentro de las respectivas gamas deseadas o de sus valores deseados.
En las disposiciones convencionales, sin embargo, la unidad de inyección química está colocada en la superficie del agua (por ejemplo, sobre la plataforma marina o una embarcación), la cual puede estar desde varios cientos hasta miles de pies desde la cabeza del pozo submarino. Además, las tuberías pueden dirigir los aditivos a fluidos producidos en los sondeos colocados a cientos o miles de pies por debajo del fondo del mar. La distancia que separa la unidad de inyección química y el emplazamiento de la actividad de inyección puede reducir el rendimiento del proceso de inyección de aditivos. Por ejemplo, es conocido que el sondeo es un entorno dinámico en el que la presión, la temperatura y la composición de los fluidos de la formación pueden fluctuar o cambiar continuamente. La distancia entre la unidad de inyección química colocada en la superficie y el entorno submarino introduce pérdidas por fricción y un desfase entre la detección de una condición determinada y la ejecución de medidas para orientar dicha condición. Por lo tanto, por ejemplo, una unidad de inyección de productos químicos colocada de forma convencional puede inyectar productos químicos para remediar una condición que desde entonces ha cambiado.
El documento US 2000/0004014 A1 expone una bomba de inyección de productos químicos para inyectar productos químicos dentro de un sistema submarino.
El documento US 6,281,489 expone la utilización de sensores de fibra óptica para hacer mediciones de las condiciones del fondo de la perforación en un pozo de sondeo de producción.
El documento WO 99/50526 expone un sistema para la producción de hidrocarburos a partir de un pozo submarino que comprende una plataforma flotante no tripulada colocada sobre el pozo.
El documento US 2002/0011335 A1 expone una celda de combustible para utilización submarina con pozos marinos.
El documento WO 00/47864 expone un aparato de finalización submarina.
La presente invención se dirige a los problemas anteriormente indicados y proporciona un sistema mejorado de inyección de aditivos adecuado para aplicaciones submarinas.
Esta invención proporciona un sistema y un procedimiento para la utilización de productos químicos o aditivos en operaciones submarinas en pozos de petróleo. En particular, según un aspecto de la presente invención se proporciona un sistema para la inyección de uno o más productos químicos en un fluido de producción producido por al menos un pozo submarino como se reivindica en la reivindicación 1. Adicionalmente, según otro aspecto de la presente invención se proporciona un procedimiento de aseguramiento del flujo para un producto fluido mediante por lo menos un pozo submarino como se reivindica en la reivindicación 29. Los productos químicos utilizados evitan o reducen la creación de elementos dañinos, tales como parafina o una capa de óxido y evitan o reducen la corrosión del equipo en el sondeo y en el fondo del mar, incluyendo las tuberías y también promueven la separación o el procesamiento de fluidos de formación producidos por los sondeos submarinos. En una forma de realización, el sistema incluye uno o más depósitos submarinos montados para el almacenaje de productos químicos, uno o más sistemas submarinos de bombeo para la inyección o el bombeo de productos químicos dentro de uno o más sondeos o unidades submarinas de procesamiento, un sistema para el suministro de productos químicos a los depósitos submarinos, el cual, en el caso de la presente invención, a través de un umbilical de conexión de los depósitos submarinos a una unidad de suministro en la superficie de productos químicos. Alternativamente, en una disposición que no entra dentro del ámbito de las reivindicaciones, una unidad o un vehículo controlado remotamente puede ser utilizado tanto para reemplazar los depósitos submarinos vacíos con depósitos llenos de productos químicos como para llenar los depósitos submarinos con los productos químicos. Los depósitos en la superficie y submarinos pueden incluir múltiples compartimientos o depósitos separados para contener diferentes productos químicos los cuales pueden ser empleados en los sondeos en diferentes momentos o al mismo tiempo. La unidad submarina de inyección de productos químicos puede estar herméticamente cerrada en una cubierta estanca. El sistema submarino de almacenaje e inyección de productos químicos reduce los problemas de viscosidad relacionados con el bombeo de productos químicos desde la superficie a través de las tuberías de capilaridad umbilicales hasta la ubicación en la instalación submarina que en muchos casos puede estar hasta a 20 millas de la estación de bombeo en la superficie.
El sistema incluye sensores asociados con el umbilical y preferiblemente también sensores asociados con el depósito submarino, las tuberías submarinas transportando los fluidos producidos, el sondeo y las instalaciones en la superficie. La interfaz entre la superficie y la instalación submarina puede utilizar cables de fibra óptica para supervisar las condiciones del umbilical y las tuberías y proporcionar datos químicos, físicos y medioambientales, tales como la composición química, la presión, la temperatura, la viscosidad, etcétera. Sensores de fibra óptica junto con sensores convencionales también pueden ser utilizados en el sondeo del sistema. Otros sensores adecuados también pueden ser utilizados para determinar las características químicas y físicas de los productos químicos están siendo inyectados en el interior del sondeo y el fluido extraído del sondeo. Los sensores pueden estar distribuidos a través del sistema para proporcionar datos relacionados con las propiedades de los productos químicos, el fluido producido en el sondeo, el fluido procesado en la unidad submarina de procesamiento y en la unidad en la superficie y el estado y el funcionamiento de los diversos equipos submarinos y en la superficie.
Las unidades de suministro en la superficie pueden incluir depósitos transportados por una plataforma o una embarcación o boyas asociadas con los pozos submarinos. La energía eléctrica en la superficie puede ser generada a partir de energía solar o a partir de generadores de energía convencionales. Unidades de energía hidráulica están provistas para las unidades de inyección de productos químicos en la superficie y submarinas. Controladores sólo en la superficie o en ubicaciones submarinas o en combinación controlan el funcionamiento del sistema submarino de inyección en respuesta a uno o más parámetros de interés relacionados con el sistema o en respuesta a instrucciones programadas. Un sistema telemétrico de dos vías preferiblemente proporciona la comunicación de datos entre el sistema submarino y el equipo en la superficie. Mandatos desde la unidad en la superficie son recibidos por la unidad submarina de inyección y el equipo y los controles colocados en los sondeos. Las señales y los datos son transmitidos entre el equipo, las unidades submarinas de inyección de productos químicos, las unidades de procesamiento de fluidos y el equipo en la superficie. Una unidad remota, tal como por ejemplo una instalación en tierra, también puede estar provista. La localización remota es capaz por lo tanto de controlar el funcionamiento de las unidades de inyección de productos químicos del sistema de la presente invención.
La unidad de inyección de productos químicos puede incluir una bomba y un control. La bomba suministra, bajo presión, un aditivo seleccionado a partir de una unidad de suministro de productos químicos en el interior de un sondeo submarino a través de una tubería de suministro adecuada. En una forma de realización, uno o más aditivos son bombeados desde un umbilical dispuesto en el exterior de un elevador que se extiende hasta una instalación en la superficie. En otra forma de realización, los aditivos son suministrados desde uno o más depósitos submarinos. El control en una ubicación en el fondo del mar determina el caudal del aditivo y controla el funcionamiento de la bomba de acuerdo con parámetros almacenados en el control. El control submarino ajusta el caudal del aditivo al sondeo para conseguir el nivel deseado de aditivos químicos.
El sistema según las formas de realizaciones preferidas de la presente invención puede estar configurado para múltiples pozos de producción. En una forma de realización, un sistema de este tipo incluye una bomba separada, una tubería de fluido y un control submarino para cada pozo submarino. Alternativamente, puede estar provisto un control submarino común adecuado para comunicar y controlar múltiples bombas en los lugares de los pozos a través de una señalización direccionable. Un caudalímetro separado para cada bomba proporciona señales representativas del caudal de su bomba asociada al control común en el lugar de trabajo. El control en el fondo del mar registra por lo menos periódicamente cada caudal y lleva a cabo las funciones anteriormente descritas. Si se utiliza un aditivo común para una serie de pozos, se puede utilizar una única fuente de aditivo. Una bomba única o común también puede ser utilizada con una válvula de control separada en cada tubería de suministro que está controlada por el controlador para ajustar sus respectivos caudales. La inyección del aditivo también puede utilizar un mezclador en el que diferentes aditivos son mezclados o combinados en el lugar del pozo y la mezcla combinada es inyectada mediante una bomba común y medida por un aparato de medición común. El control en el fondo del mar controla las cantidades de los diversos aditivos dentro del mezclador.
El sistema de inyección de aditivos adicionalmente puede comprender una pluralidad de sensores en el fondo de la perforación los cuales proporcionan señales representativas de uno o más parámetros de interés. Parámetros de interés pueden incluir el estado, el funcionamiento y la condición del equipo (por ejemplo, las válvulas) y las características del fluido producido, tal como por ejemplo la presencia o la formación de sulfitos, sulfuro de hidrógeno, parafina, emulsión, capa de óxido, asfaltenos, hidratos, caudales de fluido desde diversas zonas perforadas, caudales a través de las válvulas en el fondo de la perforación, presiones en el fondo de la perforación y cualquier otro parámetro deseado. El sistema también puede incluir sensores o comprobadores que proporcionen información sobre las características del fluido producido. Las mediciones relativas a estos diversos parámetros son provistas al control en el lugar del pozo el cual interactúa con uno o más modelos o programas provistos en el control o determina la cantidad de los diversos aditivos que tienen que ser inyectados en el sondeo o en el interior de la unidad submarina de tratamiento del fluido y causa entonces que el sistema inyecte las cantidades correctas de tales aditivos. En una forma de realización, el sistema actualiza continuamente o periódicamente los modelos sobre la base de las diversas condiciones de funcionamiento y controla entonces la inyección de aditivo en respuesta a los modelos actualizados. Esto proporciona un sistema de bucle cerrado en el que se pueden utilizar modelos estáticos o dinámicos para supervisar y controlar el proceso de inyección de aditivos. Los aditivos inyectados que utilizan las formas de realización preferidas de la presente invención son inyectados en cantidades muy pequeñas. Preferiblemente, el caudal para un aditivo inyectado utilizando la presente invención es un régimen tal que el aditivo estará presente en una concentración de desde aproximadamente 1 parte por millón (ppm) hasta aproximadamente 10.000 ppm en el fluido que está siendo tratado.
La instalación en la superficie soporta la inyección submarina de productos químicos y las actividades de supervisión. En una forma de realización, la instalación en la superficie es una instalación marina que proporciona energía y tiene un suministro de productos químicos que proporciona aditivos a una o más unidades de inyección. Esta forma de realización incluye una plataforma marina que tiene una unidad de suministro de productos químicos, una unidad de procesamiento del fluido de la producción y un suministro de energía. Dispuesta fuera del elevador hay una línea de transmisión de energía y un haz umbilical, que transfieren energía eléctrica y aditivos, respectivamente, desde la instalación en la superficie a la unidad submarina de inyección de productos químicos. El haz umbilical puede incluir conductores de metal, cables de fibra óptica y tuberías hidráulicas.
En otra forma de realización, la instalación en la superficie incluye una boya relativamente estacionaria y una embarcación de servicio móvil. La boya proporciona acceso a un umbilical adaptado para transportar productos químicos a la unidad submarina de inyección de productos químicos. En una forma de realización, la boya incluye un casco, un conjunto de puerto, una unidad de energía y un transmisor receptor y uno o más procesadores. El umbilical incluye un elevador protector exterior, tuberías adaptadas para transportar aditivos, líneas de energía y líneas de transmisión de datos provistas de conductores metálicos o cables de fibra óptica. Las líneas de energía trasmiten energía desde la unidad de energía a la unidad de inyección de productos químicos o bien a otro equipo submarino. En ciertas formas de realización, el transmisor receptor y los procesadores cooperan para supervisar las condiciones submarinas de funcionamiento a través de las líneas de transmisión de datos. Pueden estar colocados sensores en la unidad de suministro de productos químicos, la unidad de procesamiento del fluido de producción y el elevador. Las señales provistas por estos sensores pueden ser utilizadas para optimizar el funcionamiento de la unidad de inyección de productos químicos. La embarcación de servicio incluye una unidad de suministro de productos químicos en la superficie y una estación de atraque o bien otro equipo adecuado para el acoplamiento de la boya o el puerto. Durante la utilización, la embarcación de servicio visita una o más boyas y bombea uno o más productos químicos a la unidad de inyección de productos químicos a través del puerto y el umbilical.
Ejemplos de las características más importantes de la invención han sido resumidos bastante ampliamente a fin de que la descripción detallada de la misma que sigue a continuación se pueda comprender mejor y a fin de que se puedan apreciar las contribuciones a la técnica que representan. Por supuesto, existen características adicionales de la invención que serán descritas más adelante en este documento y las cuales forman el sujeto de las reivindicaciones adjuntas a la misma.
Para una compresión detallada de la presente invención, se debe hacer referencia a la siguiente descripción detallada de uno de los modos de realización, tomado conjuntamente con los dibujos adjuntos, en los cuales a elementos iguales se les ha proporcionado números iguales, en los que:
la figura 1 es una ilustración esquemática de una instalación de producción marina provista de un sistema de inyección de aditivos y supervisión fabricado de acuerdo con una forma de realización de la presente invención;
la figura 2 es una ilustración esquemática de un sistema de inyección de aditivos y supervisión según una forma de realización de la presente invención;
la figura 3 muestra un diagrama funcional que expone una forma de realización del sistema para controlar y supervisar la inyección de aditivos en múltiples sondeos, utilizando un control central sobre un bus de control direccionable;
la figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema de inyección de aditivos del lugar del pozo el cual corresponde a mediciones in situ de los parámetros de interés en el fondo de la perforación y en la superficie según una forma de realización de la presente invención;
la figura 5A es una ilustración esquemática de una instalación en la superficie provista de una plataforma según una forma de realización de la presente invención; y
la figura 5B es una ilustración esquemática de una instalación en la superficie provista de una embarcación de servicio y una boya fabricadas según una forma de realización de la presente invención.
Con referencia inicialmente a la figura 1, se representa esquemáticamente un sistema de inyección de productos químicos y supervisión 100 (de aquí en adelante "sistema 100") fabricado según una forma de realización de la presente invención. El sistema 100 puede ser utilizado conjuntamente con una instalación de superficie 110 colocada en la superficie del agua 112 que presta servicio a uno o más pozos submarinos de producción 60 que residen en el fondo del mar 116. De forma convencional, cada pozo 60 incluye una cabeza del pozo 114 y el equipo relacionado colocado por encima de un sondeo 118 formado en una formación subterránea 120. Los sondeos 118 pueden tener una o más zonas de producción 122 para el drenaje de hidrocarburos desde la formación 120 ("fluidos producidos" o "fluido de producción"). El fluido de producción es transportado a una instalación de recolecta en la superficie (por ejemplo, una instalación en la superficie 110 o una estructura separada) o a una instalación submarina de recolecta o procesamiento 126 a través de una tuberías 127. El fluido puede ser transportado a la instalación en la superficie 110 a través de una tubería 128 en un estado sin tratar o, preferiblemente, después de haber sido procesado, por lo menos parcialmente, por la unidad de procesamiento del fluido de producción 126.
El sistema 100 incluye una unidad en la superficie de suministro de productos químicos 130 en la instalación en la superficie 110, umbilicales únicos o múltiples 140 dispuestos en el interior o fuera del elevador 124, uno o más sensores S, una unidad submarina de inyección de productos químicos 150 colocada en una ubicación submarina remota (por ejemplo, en o cerca del fondo del mar 116), y un control 152. Los sensores S están representados colectivamente y en ubicaciones representativas; es decir, la superficie del agua la cabeza del pozo y el sondeo. En algunas formas de realización, el sistema 100 puede incluir un suministro de energía 153 y una unidad de procesamiento del líquido 154 colocada en la instalación en la superficie 110. El umbilical 140 puede incluir tuberías hidráulicas 140h para el suministro de fluido hidráulico a presión, uno o más tubos para el suministro de aditivos 140c y líneas de transmisión de energía y datos 140b y 140d, tales como conductores de metal o cables de fibra óptica para el intercambio de datos y señales de control. La unidad de inyección de productos químicos puede estar herméticamente cerrada en una envoltura estanca.
Durante las operaciones de producción, en una forma de realización la unidad de suministro de productos químicos en la superficie 130 suministra (o bombea) uno o más aditivos a la unidad de inyección de productos químicos 150. La unidad de suministro de productos químicos en la superficie 130 puede incluir múltiples depósitos para almacenar diferentes productos químicos y una o más bombas para bombear productos químicos al depósito submarino 131. Este suministro de aditivos puede ser continuo. Pueden ser utilizados múltiples depósitos submarinos para almacenar una cantidad previamente determinada de cada producto químico. Estos depósitos 131 son rellenados entonces como sea necesario mediante la unidad de suministro en la superficie 130. La unidad de inyección de productos químicos 150 inyecta selectivamente estos aditivos dentro del fluido de producción en una o más ubicaciones previamente determinadas. En un modo de funcionamiento, el control 152 recibe señales de los sensores S con respecto a parámetros de interés los cuales se pueden referir a una característica del fluido producido. Los parámetros de interés pueden estar relacionados, por ejemplo, con las condiciones medioambientales o el estado del equipo. Parámetros representativos incluyen, pero no están limitados a ellos, la temperatura, la presión, el caudal, una medición de uno o más de los hidratos, asfaltenos, la corrosión, la composición química, la cera o emulsión, la cantidad de agua y la viscosidad. Sobre la base de los datos provistos por los sensores S, el control 152 determina la cantidad apropiada de uno o más aditivos necesarios para mantener un caudal deseado o previamente determinado o bien otros criterios funcionales y altera el funcionamiento de la unidad de inyección de productos químicos 150 de acuerdo con ello. Un control en la superficie 152S puede ser utilizado para proporcionar señales al control submarino 152 para controlar la distribución de aditivos a los sondeos 118 o a la unidad de procesamiento 126.
Con referencia ahora a la figura 2, se representa un diagrama esquemático de un sistema submarino de inyección de productos químicos 150 según una forma de realización de la presente invención. El sistema 150 está adaptado para inyectar aditivos 13a dentro de un sondeo 118 o dentro de una unidad de tratamiento o procesamiento submarina o en la superficie 126. El sistema 150 está adicionalmente adaptado para supervisar condiciones previamente determinadas (expuestas más adelante en este documento) y alterar de acuerdo con ello el proceso de inyección. El sondeo 118 está representado como un pozo de producción que utiliza un equipo de composición típica. El sondeo 118 tiene una zona de producción 122 que incluye múltiples perforaciones 54 a través de la formación 120. El fluido de la formación 56 entra en unos tubos de producción 59 en el pozo 118 a través de perforaciones 54 y pasos 62. Un filtro 58 en el anillo 51 entre el tubo de producción 59 y la formación 120 evita el flujo de sólidos dentro del tubo de producción 59 y reduce también la velocidad del fluido de formación que entra en el interior del tubo de producción 59 a niveles aceptables. Un obturador superior 64a por encima de las perforaciones 54 y un obturador inferior 64b en el anillo 51, respectivamente, aísla la zona de producción 122 el anillo 51a por encima y el anillo 51b por debajo de la zona de producción 122. Una válvula de control del flujo 66 en el tubo de producción 59 puede ser utilizada para controlar el flujo de fluido hacia la superficie del fondo del mar 116. Una válvula de control del flujo 67 puede estar colocada en la tubería de producción 62 por debajo de las perforaciones 54 para controlar el flujo de fluido desde cualquier zona de producción por debajo de la zona de producción 122.
Tuberías de un diámetro menor 68, pueden ser utilizadas para transportar el fluido desde las zonas de producción hasta la cabeza del pozo submarino 114. El pozo de producción 118 generalmente incluye una carcasa 40 cerca de la superficie del fondo del mar 116. La cabeza del pozo 114 incluye equipo tal como por ejemplo un bloque de prevención del estallido 44 y pasos 14 para el suministro de fluidos en el interior del sondeo 118. Válvulas (no representadas) están provistas para controlar el flujo de fluido a la superficie del fondo del mar 116. El equipo de la cabeza del pozo y el equipo del pozo de producción, tal como se representan en el pozo de producción 118, son muy conocidos y por lo tanto no se describen con mayor detalle.
Con referencia todavía a la figura 2, en una forma de realización de la presente invención, el aditivo deseado 13a es inyectado dentro del sondeo 118 a través de una tubería de inyección 14 mediante una bomba adecuada, tal como por ejemplo una bomba de desplazamiento positivo 18 ("bomba de aditivos"). En una forma de realización, el aditivo 13a fluye a través de la tubería 14 y descarga dentro de la tubería de producción 60 cerca de la zona de producción 122 a través de entradas o pasos 15. Las mismas o diferentes tuberías de inyección puede ser utilizadas para suministrar aditivos a diferentes zonas de producción. En la figura 2, la tubería 14 se representa extendiéndose hasta una zona de producción por debajo de la zona 122. Tuberías de inyección separadas permiten la inyección de diferentes aditivos a diferentes profundidades del pozo. Los aditivos 13a pueden ser suministrados desde un depósito 131 que es llenado periódicamente a través de una tubería de suministro 140. Alternativamente, los aditivos 13a pueden ser suministrados directamente desde el suministro de productos químicos en la superficie 130 a través de una tubería de suministro 140c. El depósito 131 puede incluir múltiples compartimientos y pueden ser depósitos reemplazables los cuales son periódicamente remplazados. Un sensor del nivel S_{L} puede proporcionar al control 152 o 152S (figura 1) la indicación del aditivo que queda en el depósito 131. Cuando el nivel de aditivo cae por debajo del nivel previamente determinado, el depósito se vuelve a llenar o se sustituye. Alternativamente, según disposiciones las cuales no quedan dentro del ámbito de las reivindicaciones, un vehículo remotamente accionado 700 ("ROV") puede ser utilizado para rellenar el tanque a través de una tubería de alimentación 140. El ROV 700 se une a la tubería de suministro y rellena el depósito 131. También se pueden utilizar otros procedimientos convencionales para sustituir el depósito 131. Los depósitos reemplazables preferiblemente son del tipo de desconexión rápida (por ejemplo, mecánica, hidráulica, etc.). Por supuesto, ciertas formas de realización pueden incluir una combinación de disposiciones de suministro.
En una forma de realización, un caudalímetro de alta precisión, bajo flujo, adecuado 20 (tal como por ejemplo un aparato de medición del tipo de engranajes o un aparato de medición de nutación) mide el caudal a través de la tubería 14 y proporciona señales representativas del caudal. La bomba 18 es accionada mediante un dispositivo adecuado 22 tal como por ejemplo un motor. La carrera de la bomba 18 define la salida de volumen de fluido por carrera. La carrera de la bomba o la velocidad de la bomba están controladas, por ejemplo, mediante una señal de control de 4-20 miliamperios para controlar la salida de la bomba 18. El control del suministro de aire controla una bomba neumática. Cualquier bomba y sistema de supervisión adecuados puede ser utilizados para inyectar aditivos en el interior del sondeo 118.
En una forma de realización de la presente invención, un control del fondo del mar 80 controla el funcionamiento de la bomba 18 utilizando programas almacenados en una memoria 91 asociada con el control submarino 80. El control submarino 80 preferiblemente incluye un microprocesador 90, una memoria residente 91 la cual puede incluir memorias de sólo lectura (ROM) para almacenar programas, tablas y modelos y memorias de acceso aleatorio (RAM) para almacenar datos. El microprocesador 90 utiliza señales provenientes del caudalímetro 20 recibidas a través de la línea 21 y programas almacenados en la memoria 91 para determinar el caudal del aditivo. El control del lugar del pozo 80 puede estar programado para alterar la velocidad de la bomba, la carrera de la bomba o el suministro de aire para distribuir la cantidad deseada del aditivo 13a. La velocidad o la carrera de la bomba, cualquiera que sea el caso, se incrementa si la cantidad medida del aditivo inyectado es inferior a la cantidad deseada y se reduce si la cantidad inyectada es mayor que la cantidad deseada.
El control del fondo del mar 80 preferiblemente incluye protocolos de forma que el caudalímetro 20, el dispositivo de control de la bomba 22 y la conexión de datos 85 fabricados por diferentes fabricantes puedan ser utilizados en el sistema 150. En la industria del petróleo, la salida analógica para el control de la bomba típicamente está configurada para 0-5 voltios de corriente continua o 4-20 miliamperios (mA) de señal. En un modo, el control submarino 80 puede estar programado para funcionar para una salida de ese tipo. Esto permite que el sistema 150 sea utilizado con controles de bomba existentes. Una unidad de energía 89 proporciona energía al control 80, al convertidor 83 y a otros elementos del circuito eléctrico. La unidad de energía 89 puede incluir una unidad de energía de corriente alterna, un generador en el lugar de trabajo o una batería eléctrica que es cargada periódicamente desde la energía suministrada a partir de una ubicación en la superficie. Alternativamente, la energía puede ser suministrada desde la superficie a través de una línea de energía dispuesta a lo largo del elevador 124 (descrito en detalle más adelante en este documento).
Todavía con referencia a la figura 2, el fluido producido 69 recibido en la superficie del fondo del mar 116 puede ser procesado mediante una unidad de tratamiento o una unidad de procesamiento 126. La unidad de procesamiento del fondo del mar 126 debe ser del tipo que procesa el fluido 69 para eliminar sólidos y ciertos materiales tales como sulfuro de hidrógeno o que procesa el fluido 69 para producir productos semirrefinados a refinados. En tales sistemas, es deseable inyectar periódicamente o continuamente ciertos aditivos. Por lo tanto, el sistema 150 representado en la figura 1 puede ser utilizado para inyectar y supervisar los aditivos 13b en el interior de la unidad de procesamiento 126. Estos aditivos pueden ser los mismos o diferentes de los aditivos inyectados en el interior del sondeo 118. Estos aditivos 13b son adecuados para procesar el fluido producido del sondeo antes de transportarlo a la superficie. En la configuración de la figura 2, la misma unidad de inyección de productos químicos puede ser utilizada para bombear productos químicos en múltiples sondeos, tuberías submarinas o unidades submarinas de procesamiento.
Además de las señales del caudal 21 desde el caudalímetro 20, el control del fondo del mar 80 puede estar configurado para recibir señales representativas de otros parámetros, tales como las revoluciones por minuto de la bomba 18, o del motor 22 o la frecuencia de modulación de una válvula de solenoide. En un modo de funcionamiento, el control del lugar del pozo 80 periódicamente registra el aparato de medición 20 y ajusta automáticamente el control de la bomba 22 a través de una entrada analógica 22a o alternativamente a través de una señal digital de un sistema controlado por un solenoide (bombas neumáticas). El control 80 también puede estar programado para determinar si la salida de la bomba, como ha sido medido por el aparato de medición 20, corresponde al nivel de la señal 22a. Esta información puede ser utilizada para determinar el rendimiento de la bomba. También puede ser una indicación de una fuga o de otra anomalía relativa a la bomba 18. Otros sensores 94, tales como sensores de vibración, sensores de temperatura, pueden ser utilizados para determinar la condición física de la bomba 18. Los sensores S que determinan las propiedades del fluido del sondeo pueden proporcionar información del rendimiento del tratamiento del aditivo que está siendo inyectado. Sensores representativos incluyen, pero no están limitados a ellos, un sensor de temperatura, un sensor de la viscosidad, un sensor del caudal de fluido, un sensor de la presión, un sensor para determinar la composición química del fluido de la producción, un sensor de la dilución de agua, un sensor óptico y un sensor para determinar una medición de por lo menos uno de asfaltenos, cera, hidratos, emulsión, espuma o corrosión. La información provista por estos sensores puede ser utilizada entonces para ajustar el caudal de aditivo como se describe más completamente más adelante en este documento en referencia a las figuras 3 y 4.
Debe entenderse que una cantidad relativamente pequeña de aditivos es inyectada en el interior del fluido de producción durante el funcionamiento. De acuerdo con ello, ciertas consideraciones, tales como la precisión en la distribución de aditivos, pueden ser más relevantes que la mera capacidad volumétrica. Preferiblemente, el caudal de un aditivo inyectado utilizando la presente invención es a un régimen tal que el aditivo esté presente en una concentración desde aproximadamente 1 partes por millón (ppm) hasta aproximadamente 10.000 ppm en el fluido que está siendo tratado. Más preferiblemente, el caudal para un aditivo inyectado utilizando la presente invención es a un régimen tal que el aditivo esté presente en una concentración desde aproximadamente 1 ppm hasta aproximadamente 500 ppm en el fluido que está siendo tratado. Más preferiblemente el caudal para un aditivo inyectado utilizando la presente invención es a un régimen tal que el aditivo esté presente en una concentración de desde aproximadamente 10 ppm hasta aproximadamente 400 ppm en el fluido que está siendo tratado.
Como ha sido indicado anteriormente en ese documento, es común taladrar diversos sondeos a partir de la misma ubicación. Por ejemplo, es común taladrar 10-20 sondeos desde una única plataforma marina. Después de que los pozos han sido completados y realizados, una bomba submarina y un aparato de medición separados son instalados para inyectar aditivos dentro que cada uno de tales sondeos.
La figura 3 muestra un diagrama funcional que describe un sistema 200 para el control y la supervisión de la inyección de aditivos en el interior de múltiples sondeos 202a-202m según una forma de realización de la presente invención. En la configuración del sistema de la figura 3, una bomba separada suministra un aditivo a través de tuberías de suministro 140 desde un suministro de productos químicos en la superficie 130 (figura 1) a cada uno de los sondeos 202a-202m. Por ejemplo, una bomba 204a suministra un aditivo y el aparato de medición 208a mide el caudal del aditivo en el interior del sondeo 202a y proporciona las señales correspondientes a un control central del lugar del pozo 240. El control del lugar del pozo 240 en respuesta a las señales de caudal y a las instrucciones programadas controla el funcionamiento del dispositivo de control de la bomba o control de la bomba 210a a través de un bus 241 utilizando señalización direccionable para el control de la bomba 210a. Alternativamente, el control del lugar del pozo 340 puede estar conectado a los controles de la bomba a través de una línea separada. El control del lugar del pozo 240 recibe también señal del sensor S1a asociado a la bomba 204a a través de la línea 212a y desde el sensor S2a asociado al control de la bomba 210a a través de la línea 212a. Tales sensores pueden incluir un sensor de las revoluciones por minuto, un sensor de vibración o cualquier otro sensor que proporcione información sobre un parámetro de interés de tales dispositivos. Los aditivos a los pozos 202b-202m son suministrados respectivamente mediante las bombas 204b-204m desde las fuentes 206b-206m. Los controles de las bombas 210b-210m respectivamente controlan las bombas 204b-204m mientras los caudalímetros 208b-208m respectivamente miden los caudales a los pozos 202b-202m. Las líneas 212b-212m y las líneas 214b-214m respectivamente comunican señales desde los sensores S_{1b}-S_{1m} y S_{2b}-S_{2m} al control central 240. El control 240 utiliza la memoria 246 para almacenar datos y la memoria 244 para almacenar programas de la manera descrita anteriormente en ese documento con referencia al sistema 100 de la figura 1. Los controles individuales se comunican con los sensores, los controles de las bombas y el control remoto a través de las correspondientes conexiones adecuadas.
El control central del lugar del pozo 240 controla independientemente cada bomba. El control 240 puede estar programado para determinar o evaluar la condición de cada una de las bombas 204a-204m a partir de las señales de los sensores S_{1a}-S_{1m} y S_{2a}-S_{2m}. Por ejemplo el control 240 puede estar programado para determinar la vibración y las revoluciones por minuto de cada bomba. Esto puede proporcionar información sobre el rendimiento de cada una de las bombas.
La figura 4 es una ilustración esquemática de un sistema de inyección de aditivos de bucle cerrado 300 el cual responde a las mediciones del fondo de la perforación y a los parámetros de interés en la superficie según una forma de realización de la presente invención. Ciertos elementos del sistema 300 son comunes con el sistema 150 de la figura 2. Por conveniencia, tales elementos comunes han sido designados en la figura 4 con los mismos números de referencia como ha sido especificado en la figura 2.
El pozo 118 en la figura 4 adicionalmente incluye una serie de sensores del fondo de la perforación S_{3a}-S_{3m} para proporcionar mediciones relativas a diversos parámetros del fondo de la perforación. Los sensores pueden estar colocados en la cabeza del pozo sobre por lo menos uno de los sondeos, en el sondeo o en una tubería de suministro entre la cabeza del pozo y la unidad submarina de inyección de productos químicos. El sensor S_{3a} proporciona una medición de las características químicas y físicas del fluido en el fondo de la perforación, la cual puede incluir una medición de las parafinas, hidratos, sulfuros, capa de óxido, asfaltenos, emulsión, etcétera. Otros sensores y dispositivos S_{3m} pueden estar provistos para determinar el caudal de fluido a través de las perforaciones 54 o a través de uno o más dispositivos en el pozo 118. Estos sensores pueden estar distribuidos a lo largo del sondeo y pueden incluir sensores de fibra óptica y otros tipos de sensores. Las señales a partir de estos sensores pueden ser procesadas parcialmente o completamente en el fondo de la perforación o pueden ser enviadas hacia arriba de la perforación a través de líneas de señales y datos 302 a un control en el lugar del pozo 340. En la configuración de la figura 3, se utiliza preferiblemente una unidad central de control común 340. La unidad de control es una unidad basándose en un microprocesador e incluye los dispositivos de memoria necesarios para almacenar programas y datos.
El sistema 300 puede incluir un mezclador 310 para mezclar o combinar en el lugar del pozo una pluralidad de aditivo #1 - aditivo #m almacenados en las fuentes 313a-312m respectivamente. Las fuentes 313a-312m son suministradas con aditivos a través de una tubería de suministro 140. En algunas situaciones, es deseable trasportar ciertos aditivos en forma de sus componentes y mezclarlos en el lugar del pozo por razones de seguridad y medioambientales. Por ejemplo, los aditivos finales o combinados pueden ser tóxicos, mientras que las partes componentes pueden ser no tóxicas. Los aditivos pueden ser expedidos en forma concentrada y ser combinados con diluyentes en el lugar del pozo antes de la inyección en el interior del pozo 118. En una forma de realización de la presente invención, los aditivos para ser combinados, tales como aditivo #1 - aditivo #m son dosificados en el interior del mezclador mediante bombas asociadas 314a-314m. Los aparatos de medición 316a-316m miden las cantidades de los aditivos desde las fuentes 312a-312m y proporcionan las señales correspondientes a la unidad de control 340, la cual controla las bombas 314a-314m para dispensar con precisión las cantidades deseadas al interior del mezclador 310. Una bomba 318 bombea los aditivos combinados desde el mezclador 310 al interior del sondeo 118, mientras que el aparato de medición 320 mide la cantidad del aditivo dispensado y proporciona las señales de la medición al control 340. Un segundo aditivo requerido para ser inyectado en el interior del sondeo 118 puede ser almacenado en el depósito de la fuente 131, desde cuya fuente una bomba 324 bombea la cantidad requerida del aditivo en el interior del pozo. Un aparato de medición 326 proporciona la cantidad real del aditivo dispensada desde el depósito de la fuente 131 al control 340, el cual a su vez controla la bomba 324 para dispensar la cantidad correcta.
El fluido del sondeo que alcanza la superficie puede ser comprobado en el lugar de trabajo con una unidad de pruebas 330. La unidad de pruebas 330 proporciona mediciones con respecto a las características del fluido extraído hasta el control central 340. El control central que utiliza la información de los sensores del fondo de la perforación S_{3a}-S_{3m}, los datos de la unidad de pruebas y los datos de cualquier otro sensor en la superficie (como se ha descrito con referencia a la figura 2) calcula el rendimiento de los aditivos que están siendo suministrados al pozo 118 y determina a partir de ello las cantidades correctas de aditivos y altera entonces las cantidades, si es necesario, de los aditivos a los niveles requeridos. El control 340 también puede recibir mandatos desde el control en la superficie 152s o de un control remoto 152s para controlar o supervisar los pozos 202a-202m.
Por lo tanto, el sistema de la presente invención supervisa por lo menos periódicamente las cantidades reales de los diversos aditivos que están siendo dispensados, determina el rendimiento de los aditivos dispensados, por lo menos con respecto al mantenimiento de ciertos parámetros de interés dentro de las respectivas gamas previamente determinadas, determina el estado del equipo en el fondo de la perforación, tal como por ejemplo los caudales y la corrosión, determina las cantidades de aditivos que mejorarían el rendimiento del sistema y causa entonces que el sistema dispense los aditivos de acuerdo con las cantidades nuevamente calculadas. Los modelos 344 pueden ser modelos dinámicos porque son actualizados sobre la base de las entradas de los sensores.
El sistema, según las formas de realización preferidas de la presente invención, pueden adoptar automáticamente una amplia gama de acciones para asegurar un flujo apropiado de hidrocarburos a través de las tuberías, lo cual no sólo puede hacer mínima la formación de hidratos sino también la formación de otros elementos dañinos tales como los asfaltenos. Puesto que el sistema 300 es de naturaleza de bucle cerrado y responde a las mediciones in situ de las características del fluido tratado y del equipo en la trayectoria del flujo del fluido, puede administrar las cantidades óptimas de los diversos aditivos al sondeo o a las tuberías para mantener los diversos parámetros de interés dentro de los respectivos límites o gamas.
Con referencia ahora a la figura 5A, se representa una forma de realización de una instalación en la superficie y una estación de control remoto para soportar y controlar las actividades submarinas de inyección de productos químicos y de supervisión de un sistema submarino de inyección de productos químicos, tal como por ejemplo el sistema 150 de la figura 1. La instalación en la superficie 500 de la figura 5A puede proporcionar energía y aditivos como sea necesario a una o más unidades submarinas de inyección de productos químicos 150 (figura 1). También, la instalación en la superficie 500 incluye equipo para el procesamiento, comprobación y almacenaje de los fluidos producidos. Una instalación en la superficie de un modo 500 incluye una plataforma o instalación marina o una embarcación 510 provista de una unidad de suministro de productos químicos 520, una unidad de procesamiento del fluido de producción 530, un suministro de energía 540, un control 532 y puede incluir un control remoto 533 a través de satélite o de otros medios de larga distancia. La unidad de suministro de productos químicos 520 puede incluir depósitos separados para cada tipo de producto químico deseado para ser suministrado desde el mismo hasta la unidad de inyección de productos químicos 150 (figura 1) a través de una tubería de suministro o un haz umbilical 522 que está dispuesto en el interior o en el exterior de un elevador 550. Cada aditivo o producto químico tanto puede tener una tubería dedicada de suministro (por ejemplo, múltiples tuberías) como compartir una o más tuberías de suministro. De forma similar, el haz umbilical 522 puede incluir líneas de energía o de transmisión de datos 544 para trasmitir energía desde el suministro de energía 540 hasta los componentes submarinos del sistema 100 y trasmitir datos y señales de control entre el control en la superficie 532 y el control submarino 152 (figura 1). Líneas adecuadas 544 incluyen cables de fibra óptica y conductores de metal adaptados para transportar datos, señales eléctricas y energía. La unidad de procesamiento 530 recibe el fluido producido desde la cabeza del pozo 114 (figura 1) a través del elevador 550. Sensores S_{4} pueden estar colocados en la unidad de suministro de los productos químicos 520, la unidad de procesamiento del fluido de producción 530 y el elevador 550 (sensores S_{4a-c}, respectivamente). Los sensores S_{4a-c} pueden estar distribuidos a lo largo del elevador o del umbilical para proporcionar señales representativas del flujo de fluido, las características físicas y químicas de los aditivos y del fluido de producción y las condiciones medioambientales. Como se ha explicado anteriormente en ese documento, las mediciones proporcionadas por estos sensores pueden ser utilizadas para optimizar el funcionamiento de la unidad de inyección de productos químicos 150 (figura 1). Se aprecia que una única instalación en la superficie como se representa en la figura 5A puede ser utilizada para dar servicio a múltiples campos petrolíferos submarinos.
Con referencia ahora a la figura 5B, se representa otra forma de realización de una instalación en la superficie. La instalación en la superficie 600 de la figura 5B suministra aditivos bajo demanda o sobre una base previamente determinada a la unidad de inyección de productos químicos 150 (figura 1) sin la utilización de una unidad de suministro de productos químicos dedicada. Una instalación en la superficie de un modo 600 incluye una boya 610 y una embarcación de servicio 630.
La boya 610 proporciona un acceso relativamente estacionario a un umbilical 611 y a un elevador 612 adaptado para transportar energía, datos, señales de control y productos químicos a la unidad de inyección de productos químicos 150 (figura 1). La boya 610 incluye un casco 614, un conjunto de puerto 616, una unidad de energía 618, un transmisor receptor 620 y uno o más procesadores 624. El casco 614 es de un diseño convencional y puede estar fijado, flotando, semisumergido, o completamente sumergido. En ciertas formas de realización, el casco 614 puede incluir componentes conocidos tales como depósitos de lastre para proporcionar una flotabilidad selectiva. El puerto 616 está adecuadamente dispuesto sobre el casco 614 y está en comunicación fluida con el conducto 612. El conducto 612 incluye un elevador protector exterior 612a y el umbilical 611, el cual puede incluir tuberías únicas o múltiples 612b adaptadas para transportar productos químicos y aditivos, líneas de energía 612c y líneas de transmisión de datos 612d. Las líneas de energía 612d trasmiten la energía almacenada o generada desde la unidad de energía 618 a la unidad de inyección de productos químicos (figura 1) o bien a otro equipo submarino. Las líneas de energía 612d también pueden incluir tuberías hidráulicas para transportar fluido hidráulico al equipo submarino. La energía puede ser generada mediante un generador convencional 622 o almacenada en baterías 621 y las cuales pueden ser cargadas a través de un sistema de generación de energía solar 619. El transmisor receptor 620 y los procesadores 624 cooperan para supervisar las condiciones submarinas de funcionamiento a través de las líneas de transmisión de datos 612d. Las líneas de transmisión de datos pueden utilizar conductores metálicos o cables de fibra óptica. En ciertas formas de realización, el transmisor receptor 620 y los procesadores 624 pueden determinar si cualquier equipo submarino está funcionando incorrectamente o si la unidad de inyección de productos químicos 130 (figura 1) agotará su suministro de uno o más aditivos. Al hacer una determinación de este tipo, el transmisor receptor 620 puede ser utilizado para transmitir esta determinación a una instalación de control (no representada). Sensores S_{5} pueden estar colocados en la unidad de procesamiento de fluido de producción 640 (sensor S_{5a}), el elevador 612 (sensor S_{5b}) o bien otra ubicación adecuada. Como ha sido explicado anteriormente en este documento, las mediciones provistas por estos sensores pueden ser utilizadas para optimizar el funcionamiento de la unidad de inyección de productos químicos 130 (figura 1). La unidad submarina de inyección de productos químicos puede estar herméticamente cerrada en una envoltura estanca.
La embarcación de servicio 630 incluye una unidad de suministro de productos químicos en la superficie 632 y un equipo adecuado (no representado) para acoplar la boya 610 o el puerto 616. La embarcación de servicio 630 puede ser autopropulsada (por ejemplo, un barco o una estructura remolcada). Durante la utilización, la embarcación de servicio 630 visita una o más boyas 610 sobre un plan determinado o sobre la base de las necesidades. Al realizar una conexión al puerto 616, uno o más productos químicos son bombeados hacia abajo al depósito de almacenaje de productos químicos 130 (figura 1) a través de las tuberías 612b. Después de que haya sido completada la operación de bombeo, la boya 610 es liberada y la embarcación de servicio 630 es libre de visitar otras boyas 610. Debe apreciarse que las boyas 630 son menos caras que las plataformas marinas convencionales.
El fluido producido desde la cabeza del pozo 114 (figura 1) es transportado a través de la tubería 632 una unidad de procesamiento del fluido 640. Los fluidos producidos procesados son entonces transferidos a una instalación de recolecta en la superficie o submarina a través de la tubería 642.
Con referencia a las figuras 1, 5A y 5B, el sistema puede incluir adicionalmente dispositivos que calientan el fluido de producción en tuberías submarinas, tales como la tubería 127. La energía para los dispositivos calefactores (189) puede ser derivada a partir de la energía suministrada por la unidad en la superficie a la unidad submarina de inyección de productos químicos 150 o a cualquier otro dispositivo submarino, tal como por ejemplo las válvulas de la cabeza del pozo. Los sensores S supervisan la condición del fluido de producción. El sistema de las figuras 1-5 controla y supervisa la inyección de productos químicos en el interior de los sondeos submarinos 118. Una única unidad de inyección submarina de productos químicos puede controlar y supervisar la inyección de productos químicos en el interior de los sondeos 118 y la instalación de procesamiento subacuática 126. El sistema también puede supervisar las tuberías de fluido 127. La unidad 150 puede controlar y supervisar la inyección de productos químicos en respuesta a diversas mediciones de los sensores o de acuerdo con unas instrucciones programadas. El sensor químico en el sistema proporciona información sobre diversos lugares a lo largo del sondeo 118, la tubería 127, la unidad de procesamiento del fluido 126 y del elevador 124 o 150. Los otros sensores proporcionan información sobre las condiciones físicas o medioambientales. El control submarino 152, el control en la superficie 152s y el control remoto 152 cooperan entre sí y en respuesta a una o más mediciones de los sensores sobre parámetros de interés y controlan o supervisan el funcionamiento del sistema completo representada en las figuras 1-5.
Mientras la exposición anterior se dirige a un modo de las formas de realización de la invención, diversas modificaciones serán evidentes para aquellos expertos en la técnica, sin salirse del ámbito de la invención como se establece en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (34)

1. Sistema para la inyección de uno o más productos químicos dentro de un fluido de producción producido mediante por lo menos un pozo submarino, el sistema comprendiendo:
una unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) para el suministro de por lo menos un producto químico a una ubicación submarina seleccionada;
por lo menos una tubería de suministro de los productos químicos (140; 522; 611) que transporta el por lo menos un producto químico desde la superficie hasta la ubicación submarina seleccionada;
el sistema caracterizado porque adicionalmente comprende
una pluralidad de sensores distribuidos (S) asociados con dicha por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) para proporcionar señales relativas a una característica del por lo menos un producto químico transportado por la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611); y
una unidad submarina de inyección de productos químicos (150) en la ubicación submarina seleccionada para recibir dicho por lo menos un producto químico desde la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) y para inyectar selectivamente el por lo menos un producto químico dentro del fluido de producción.
2. El sistema de la reivindicación 1 en el que la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) controla el suministro del por lo menos un producto químico en respuesta a las señales relativas a las características del por lo menos un producto químico en la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611).
3. El sistema de la reivindicación 1 o 2 adicionalmente comprendiendo un control (152; 532) que controla la cantidad del por lo menos un producto químico inyectado en respuesta a por lo menos un parámetro de interés.
4. El sistema de la reivindicación 3 en el que el parámetro de interés es uno de (i) la temperatura, (ii) la presión, (iii) el caudal, (iv) una medición de uno de hidrato, asfalteno, corrosión, composición química, cera o emulsión, (v) cantidad de agua y (vi) viscosidad.
5. El sistema de la reivindicación 4 adicionalmente comprendiendo por lo menos un sensor (S) que mide el por lo menos un parámetro de interés, dicho por lo menos un sensor estando seleccionado a partir de un grupo que consta de un sensor de temperatura, un sensor de viscosidad, un sensor del caudal de fluido, un sensor de presión, un sensor para determinar la composición química del fluido de producción, un sensor de dilución de agua, un sensor óptico y un sensor para determinar una medición de por lo menos uno de asfalteno, cera, hidrato, emulsión, espuma y corrosión.
6. El sistema de la reivindicación 5 en el que por lo menos un sensor (S) está colocado en uno de (i) la cabeza del pozo (114) sobre el por lo menos un sondeo (118), (ii) en el sondeo (118) y (iii) en una tubería de suministro entre la cabeza del pozo (114) y la unidad submarina de inyección de productos químicos (150).
7. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) incluye una unidad de almacenaje (131) para almacenar el por lo menos un producto químico suministrado por la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130).
8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) incluye una pluralidad de tuberías para transportar una pluralidad de productos químicos a la unidad submarina de inyección de productos químicos (150).
9. El sistema de la reivindicación 8 en el que la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) suministra una pluralidad de productos químicos a la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) a través de la pluralidad de tuberías (140; 522; 611).
10. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores adicionalmente comprendiendo un elevador (124; 550; 612) para transportar el fluido de producción a la superficie y en el que la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) está colocada en uno de (i) en el interior del elevador (124; 550; 612) y (ii) en el exterior del elevador (124; 550; 612).
11. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (520) está colocada en una instalación marina (510).
12. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 en el que la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (632) incluye una boya (610) en la superficie del mar y en el que la por lo menos una tubería de suministro (611) transporta productos químicos desde la boya (610) hasta la ubicación submarina seleccionada.
13. El sistema de la reivindicación 12 en el que la boya (610) incluye una unidad de almacenaje de productos químicos y es rellenada periódicamente.
14. El sistema de la reivindicación 12 o 13 en el que la por lo menos una tubería de suministro (611) incluye una pluralidad de tuberías de suministro (612b), uno para cada producto químico, entre la boya (610) y la ubicación submarina seleccionada.
15. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) adicionalmente comprende un colector para el mezclado de por lo menos dos productos químicos antes de la inyección de los por lo menos dos productos químicos dentro del fluido de producción.
16. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) comprende una de una válvula de control y una bomba de control para controlar la cantidad del por lo menos un producto químico inyectado dentro del por lo menos un pozo submarino.
17. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores adicionalmente comprendiendo una unidad submarina de energía (89) para suministrar energía a la unidad de inyección de productos químicos (150).
18. El sistema de la reivindicación 17 en el que la unidad submarina de energía (89) incluye una batería eléctrica que es cargada periódicamente a partir de la energía suministrada desde una ubicación en la superficie.
19. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores adicionalmente comprendiendo una pluralidad de sensores (S) distribuidos a lo largo de la trayectoria de fluido de producción.
20. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el por lo menos un pozo submarino incluye una pluralidad de pozos (202a-202m) y la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) suministra separadamente el por lo menos un producto químico a cada uno de dichos pozos submarinos.
21. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores adicionalmente comprendiendo una unidad submarina de procesamiento del fluido (126) que recibe el fluido de producción a través de una tubería.
22. El sistema de la reivindicación 21 en el que la unidad de procesamiento (126) refina por lo menos parcialmente el fluido de producción.
23. El sistema de la reivindicación 22 adicionalmente comprendiendo una tubería de fluido que transporta el fluido procesado desde la unidad de procesamiento (126) hasta la superficie.
24. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) inyecta el por lo menos un producto químico dentro de uno de (i) el por lo menos un pozo submarino, (ii) una unidad submarina de procesamiento del fluido (126) y (iii) una tubería submarina que transporta el fluido de producción.
25. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores adicionalmente comprendiendo un dispositivo calefactor (189) instalado submarino para calentar el fluido de producción.
26. El sistema de la reivindicación 25 adicionalmente comprendiendo una unidad de energía (540) en la superficie que proporciona energía al dispositivo calefactor (189).
27. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores adicionalmente comprendiendo un control en la superficie (152s; 532) para controlar uno de: (i) por lo menos en parte el funcionamiento de la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) y (ii) el suministro del por lo menos un producto químico.
28. El sistema de la reivindicación 27 adicionalmente comprendiendo un control remoto (152r; 573) que proporciona señales de mandato al control en la superficie (152s; 532) para controlar la inyección del por lo menos un producto químico.
29. Procedimiento de aseguramiento del flujo para un fluido producido mediante por lo menos un pozo submarino comprendiendo:
proporcionar una unidad submarina de inyección de productos químicos (150) a una ubicación submarina seleccionada;
proporcionar una unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) como una ubicación remota desde el por lo menos un pozo submarino para suministrar por lo menos un producto químico a la ubicación submarina seleccionada;
proporcionar por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) para transportar el por lo menos un producto químico desde la superficie a la ubicación submarina seleccionada;
proporcionar una pluralidad sensores distribuidos (S) asociados con la dicha por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611); y
medir un parámetro de interés relacionado con una característica del fluido de producción;
en el que la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) recibe el por lo menos un producto químico desde la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) a través de la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) e inyecta selectivamente el por lo menos un producto químico dentro del fluido de producción, por lo menos en parte en respuesta al parámetro de interés.
30. El procedimiento de la reivindicación 29 en el que la medición del parámetro de interés incluye la medición de uno de (i) la temperatura, (ii) la viscosidad, (iii) el caudal del fluido, (iv) la presión y la composición química del fluido producido, (v) una medición de asfalteno, cera, hidrato, emulsión, espuma, corrosión, o agua y (vi) una propiedad óptica del fluido de producción.
31. El procedimiento de la reivindicación 29 o 30 adicionalmente comprendiendo la colocación de un extremo de la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (611) en una boya (610) en la superficie del agua.
32. El procedimiento de la reivindicación 31 adicionalmente comprendiendo el desplazamiento de la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (632) a la boya (610) para suministrar el por lo menos un producto químico a la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) a través de la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (611).
33. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 29 a 32 en el que la por lo menos una tubería de suministro de productos químicos (140; 522; 611) incluye una pluralidad de tuberías de suministro y la unidad en la superficie de suministro de productos químicos (130; 520; 632) bombea un producto químico separado a través de cada una de la pluralidad de tuberías de suministro.
34. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 29 a 33 en el que la unidad submarina de inyección de productos químicos (150) incluye:
una bomba para la inyección del por lo menos un producto químico dentro del fluido de producción;
una válvula de control del flujo; y
un control (80) que controla la válvula de control del flujo para controlar la cantidad de producto químico inyectado dentro del por lo menos un pozo submarino.
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