NO313060B1 - Fremgangsmate og sjobasert anlegg for behandling og handtering av hydrokarboner - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte til behandling og håndtering av hydrokarboner som utvinnes fra havbunnsbrønner i et reservoar og transporteres opp til et overflatefartøy eller motsvarende sjøbasert plattform, installasjon eller anlegg som arbeider på overflatenivå, og hvor det i overflateposisjon iverksettes i det minste ett separeringstrinn, hvor en andel fraseparert gass tilbakeføres og reinjiseres i reservoaret og en annen andel fraseparert gass fra et andre separeringstrinn omdannes til en annen energiform, eksempelvis elektrisk kraft eller varmeenergi for bruk til drift av komponenter som inngår i et anlegg til gjennomføring av fremgangsmåten.

Likeledes angår oppfinnelsen en installasjon, et anlegg eller et fartøy basert til sjøs for behandling og håndtering av hydrokarboner fra en havbunnsbrønn i et reservoar, omfattende produksjonsrørstreng for transport av ubehandlet brønnstrøm fra brønnen til anleggets behandlingsutstyr for brønnfluid på overflatenivå, omfattende en førstetrinns og en andretrinns separator, og hvor det er anordnet i det minste én utover produksjonsrørstrengen mellom overflateposisjon og havbunnivå forløpende rørstreng for tilbakeføring av overskuddsgass til brønnen og reinjisering av gassen i reservoaret.

Denne type fremgangsmåte, henholdsvis sjøbaserte installasjon, anlegg eller behandling og håndtering av hydrokarboner som utvinnes fra en havbunnsbrønn i et reservoar er omtalt i NO patentsøknad nr. 2000 2356. De utvunnede hydrokarboner som er i form av olje med innslag av gass og eventuelt vann kan derved transporteres opp til overflateposisjon for iverkset-telse av i det minste ett separeringstrinn, hvor en andel fraseparert gass tilbakeføres og reinjiseres i reservoaret og en annen andel fraseparert gass fra et andre separeringstrinn omdannes til en annen energiform, eksempelvis elektrisk kraft eller varmeenergi for bruk til drift av komponenter som inngår i den installasjon, det anlegg eller det fartøy som anvendes ved gjennomføring av fremgangsmåten. Videre omfatter installasjonen, anlegget eller fartøyet i henhold til NO pa-tentsøknad nr. 2000 2356 en førstetrinns og en andretrinns separator utstyrt med i det minste én utover produksjons-rørstrengen mellom overflateposisjon og havbunnivå forløpende rørstreng for tilbakeføring av overskuddsgass til brønnen og reinjisering av gassen i reservoaret.

I henhold til fremgangsmåten ifølge denne NO patentsøknad gjennomføres det derved på havbunnen minst én separeringspro-sedyre hvor gass skilles fra olje, og hvor hydrokarboner etter fraskillelse av en del av gassen ved hjelp av stigerør føres opp til et overflatefartøy/produksjonsskip, en flytende plattform eller en annen sjøbasert installasjon. Fremgangsmåten ifølge NO patentsøknad nr. 2000 2356 utmerker seg derved i hovedsak ved at en ikke-prosessert brønnstrøm på havbunnivå underkastes et således kontrollert/styrt, første separasjonstrinn i en på havbunnen installert første separator, hvor de flytende hydrokarboner som utmates etter dette første separasjonstrinn, og som ledes opp til overflatefar-tøyet via nevnte stigerør, vil inneholde en i det vesentlige forutbestemt, prosentvis mengde restgass, som ombord på over-flatefartøyet kan separeres fra nevnte flytende hydrokarboner i et andre separasjonstrinn i en andre separator montert ombord på dette overflatefartøy.

Den fraskilte restgass fra nevnte andre separator anvendes som forbruksgass/drivstoff til drift av undersjøiske og over-sjøiske anleggskomponenter som inngår i et anlegg for håndtering/behandling av nevnte hydrokarboner fra havbunnsbrønnen. Uttrykket "håndtering/behandling" er blant annet ment å dekke hydrokarbonenes utvinning, førstetrinns separering på havbunnsnivå, og den delvise reinjisering av gass i reservoaret som gjennomføres der, transport til overflatenivå og andretrinns separering, lagring av tungfraksjonen og utnyttelse av fraskilt restgass som drivstoff for drift av ulike komponenter som inngår i prosesseringsanlegget. Eventuell overskuddsgass fra andre separasjonstrinn ombord på overflatefartøyet, samt i overflateposisjon fraskilt vann kan, slik som angitt i ovennevnte NO patentsøknad, føres tilbake til havbunnsreser-voaret og reinjiseres der.

Restgass som separeres i overflateposisjon, og som anvendes til forbruksgass, kan ved fremgangsmåten ifølge nevnte NO pa-tentsøknad eksempelvis benyttes ved drift av elektriske generatorer for generering av elektrisk kraft som i sin tur anvendes til å drive elektrisk drevne komponenter, så som den første separator på havbunnen, flerfasepumper etc, samt andre separator etc.

Det samlede anlegg som omfatter en havbunnsdel og en overfla-tebasert del, samt stigerør som forbinder disse, utmerker seg ifølge NO patentsøknad nr. 2000 2356 ved at havbunnsseparato-ren (første separator) er innrettet til å kontrolleres og styres, slik at den mater ut olje med en i det vesentlige forutbestemt prosentvis andel med innslag av restgass. Denne olje med innslag av restgass leveres ombord på overflatefar-tøyet, hvor den separeres i den andre separator for oppnåelse av lagringsbar olje og forbruksgass slik som tidligere beskrevet.

For optimal utnyttelse av fremgangsmåte og anlegg som vist og beskrevet i NO 2000 2356 innstilles havbunns separatorens nøyaktighetsgrad slik at det i overflatefartøyet sikres en gassmengde som føres ombord sammen med oljen i løpet av et bestemt tidsrom, og som i hovedsak svarer til det samlede prosessanleggs kraftforbruk over og under vann i nevnte tidsrom. Derved unngås overskytende gass som bør tilbakeføres til reservoaret og reinjiseres der. Denne kjente fremgangsmåte krever ganske arbeid, og det samlede anlegg er kostbart og til dels komplisert i oppbygning.

Annen kjent teknikk er vist i blant annet NO B 152 730, NO B 166 145, NO C 173 838, NO 180 350 og US 4,960,443. Lignende fremgangsmåter og anlegg er illustrert og beskrevet i U.S. patentskrift nr. 3,221,816, 3,556,218 og 3,608,630. Utover

dette baserer ytterligere kjent teknikk seg generelt på minst én havbunns separator som inngår i et til dels komplisert opp-bygget undersjøisk anlegg, med fremgangsmåter som typisk omfatter flere arbeidskrevende og kostbare driftstrinn.

Ved fremgangsmåten og anlegget i henhold til NO patentsøknad 2000 2356 skjer behandlingen av brønnstrømmen som tidligere

nevnt ved havbunnivå, og deretter i overflateposisjon ombord på produksjonsskipet. Bruken av en havbunns separator og fra denne tilbakeføring og reinjisering av utskilt vann og en del av hydrokarbonenes gassinnhold i reservoaret ved hjelp av en neddykket flerfasepumpe står sentralt i denne fremgangsmåte, sammen med in situ utnyttelse av en andel av den produserte gass til energiproduksjon.

Også ved fremgangsmåten og anlegget ifølge den foreliggende oppfinnelse er det ønskelig å ta vare på noe av den gass som er oppløst i oljen utvunnet fra havbunnsbrønnen som bringes ombord i overflatefarkosten i form av medfølgende gass, og som der separeres fra oljen for generering av elektrisitet og varme via blant annet generatorer for elektrisk strøm.

Med den foreliggende oppfinnelse har man tatt sikte på å komme frem til vesentlige forenklinger under opprettholdelse og bibeholdelse av visse fordelaktige trekk ved fremgangsmåten/anlegget ifølge NO patentsøknad nr. 2000 2356. Dette in-nebærer blant annet ovennevnte delvise utnyttelse av medføl-gende (inkludert) gass som er oppløst i den utvunnede olje som følger med opp til overflatefarkosten og som ombord på denne underkastes separering.

I overensstemmelse med fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse føres hele hydrokarbonproduksjonen opp til over-flatefartøyet gjennom en produksjonsrørledning/-slange eller annen hensiktsmessig slange-/rørledningsforbindelse. I dette transportsystem kan det være montert inn en svivelkopling. Ombord på overflatefartøyet eller annen sjøbasert installasjon er en andretrinns separator montert, i hvilken gass (lett gassfraksjon) skilles ut fra de ombordførte hydrokarboner i første separasjonstrinn for tilbakeføring i brønnen og reinjisering i reservoaret, og hvor i hvert fall en andel av gass utskilt i andretrinns separatoren (tyngre gass) kan brennes i en dampkjele for produksjon av damp for etterføl-gende utnyttelse som drivfluid.

En andel av den der genererte damp utnyttes på i det vesentlige samme måte som beskrevet i forannevnte NO patentsøknad nr. 2000 2356 som drivstoff; i dette tilfelle til å drive en dampturbin tilkoplet en elektrisk generator som på sin side tjener til å generere elektrisk kraft til bruk i prosessanlegget. En annen andel av den produserte damp anvendes til oppvarming i prosessanlegget, for eksempel til forvarming av hydrokarboner før de ledes inn i andretrinns separatoren. En tredje andel med tunggass, tyngre overskuddsgass, kvitter man seg med ved deponering i reservoaret ved tilbakeføring og reinjisering som ved de(n) lettere gassfraksjon(er).

I nevnte førstetrinns separator skilles de ombordførte hydrokarboner i lette og tyngre fraksjoner som svarer til henholdsvis lette gassfraksjoner og tung gass og olje (tungfraksjonen). Olje er som nevnt det ønskede sluttprodukt som skal lagres, mens de fraseparerte gasser - bortsett fra deres po-tensielle drivfluid - som nevnt utgjør problemprodukt ved behandling. Eventuelt medfølgende vann representerer i sin hel-het en verdiløs bestanddel i den ombordførte brønnstrøm.

Gass utskilt i førstetrinns separeringen, lett gass, komprimeres fortrinnsvis ifølge den foreliggende oppfinnelse og fø-res deretter tilbake til havbunnsbrønnen i dennes ringrom, dannet eksempelvis mellom produksjonsrør og utenforliggende foringsrør/borehullvegg og lignende, for reinjisering i reservoaret.

Komprimeringen reduserer da fordelaktig i vesentlig grad gassvolumet som skal tas hånd om og ledes bort.

Denne fraskilte, lette gass tilbakeføres ifølge oppfinnelsen i brønnen og reinjiseres gjennom en navlestreng, prinsipielt av den art som ofte benevnes "umbilical", i form av en i og for seg kjent samling av koekstensive slangeløp innkapslet i en koaksial ytterslange, og som tradisjonelt benyttes for tilførsel av kjemikalier til havbunnsbrønner. Slike navle-strenger vil normalt omfatte hydrauliske slanger, elektriske kabler etc, men for oppfinnelsens formål er det selvsagt slangeløp med gjennomgående boringer for transport av gass fraskilt i overflateposisjon til mottagende injiseringsparti ved grenseflaten inn til kanaler etc i reservoaret som om-slutter den petroleumsproduserende havbunnsbrønn. Slike nav-lestrenger har ofte et sentralt løp for eksempel med grovere boring enn de perifere, senterløpet omsluttende slangeløp som normalt strekker seg i hele navlestrengens lengde. Gass fra førstetrinns separatoren eksempelvis kan reinjiseres i reservoaret gjennom senterløpet i navlestrengen.

Ved et sjøbasert anlegg for oljeutvinning, hydrokarbonsepare-ring og gasstilbakeføring/reinjisering med transportrørled-ningsforbindelse (tur-/returrørledning) mellom en havbunns-brønn og et prosessanlegg ombord på et overflatefartøy, plattform eller annen installasjon, finnes det til enhver tid minst to separate forbindelser/rørstrenger, nemlig en rørled-ning/slange i form av en produksjonsrørstreng som transporte-rer en brønnstrøm vedvarende i retning nedenfra/oppover, og nevnte navlestreng som utgjør en slags returrørstreng for re-in jiseringsgass , hvor strømningsretningen - så snart lett gass begynner å skilles ut fra de tyngre hydrokarbonfrak-sjoner i førstetrinns separatoren - til enhver tid skjer i retning ovenfra/nedover. Denne gass tilføres i brønnen via navlestrengen og injiseres i reservoaret via den produserende brønnens ringrom. Utnyttelse av navlestrengen for gasstrans-port nedover til brønnen, og av brønnens ringrom som "trans-portorgan" for tilbakeført gass som skal deponeres i reservoaret, medfører åpenbare tekniske fordeler som omtales senere. En annen fordel ved reinjiseringen av fraskilt, lett gass i reservoaret kan sees i opprettholdelse eller tilnærmelsesvis opprettholdelse av ønskede trykkforhold i reservoaret.

Gass utskilt i andre separeringstrinn, tung gass, i hvert fall for noe av tunggassens vedkommende, tas vare på og utnyttes som drivstoff ved damproduksjonen nevnt over.

Vann som følger med hydrokarbonene ombord på overf latef ar-tøyet utskilles ifølge oppfinnelsen med fordel både i første og andre separasjonstrinn. Dette fraskilte vann er på sin side forurenset av hydrokarboner og representerer på dette stadium en forurensingskilde eller et forurensingsfluid som krever rensing før utslipp i havet.

Dette fra de ombordførte hydrokarboner, fraseparerte, for-urensede medfølgende vann renses også i en typisk totrinns renseprosess. Først i en hydrosyklon og deretter i en skummer (skimmer).

Det rensede vann har høy renhetsgrad og kan slippes ut i sjø-en. Olje som er skilt fra vannet ved hjelp av hydrosyklonen og skummeren, kan med fordel resirkuleres i totrinns separatorens andre trinn.

Nevnte separator kan herunder optimalt reguleres, slik at gass fra andre separeringstrinn her fraskilles i en mengde som sikrer produksjon av tilstrekkelige dampmengder for et-terfølgende generering av elektrisk kraft og varmeenergi. En slik regulering kan ifølge oppfinnelsen enklest gjennomføres ved en strupning oppstrøms for separatoren, hvor det i et rørledningssystem/kretsløp koples inn en trykkregulator i form av en strupeventil oppstrøms for en innløpsvarmer i separatorens tilførselsrørledning for hydrokarboner.

En ytterligere fordel med tilbakeføring og reinjisering av fraskilt gass, særlig lett gass fra separatorens første trinn, i reservoaret er at omgivelsene ikke belastes, slik som ved avfakling/avbrenning av fraskilt gass som ikke skal utnyttes.

Ved et sjøbasert anlegg/installasjon av den art som den foreliggende oppfinnelse omhandler, settes brønnene i produk-sjonstilstand ved at de bores for utvikling av en kjent, drivverdig petroleumsforekomst, idet undervanns utviklingsar-beidet normalt innbefatter boring, komplettering og installe-ring av ventiltrær, undervanns manifolder og forbindelses-/samleledninger. For å fremme strømningsforholdene og begunstige forholdene i reservoaret generelt, samt unngå gassløft, har man kommet til at hydraulisk drevne, nedihulls pumper bør settes inn. De produserte hydrokarboner dirigeres gjennom forbindelses-/samleledninger og et stigerør til eksempelvis et overflatefartøy eller annen flytende farkost/sjøbasert installasjon så som et FPSO-skip eller en FPSO-enhet (FPSO - Floating Production and Storage of Oil - dvs. flytende produksjon og lagring av olje).

Det er tidligere påpekt at komprimering av lett gass utskilt fra førstetrinns separeringen er fordelaktig. Ved å utbalansere restgassen i oljen fra førstetrinns separeringen med den nødvendige strømningsmengde av brenngass fra andretrinns separeringen, kreves ikke komprimering av restgass fra andretrinns separeringen.

Oppfinnelsen medfører blant annet følgende fordeler:

Ved å injisere/reinjisere gass gjennom en produserende brønns ringvolum/-rom, har man ikke behov for injeksjonsbrønner. Ringrommet er definert som mellomrommet mellom en pro-duks jonsrør streng, som normalt inneholder det produserte fluid, og foringsrøret;

Ved å injisere/reinjisere gass gjennom en navlestreng, vil det ikke være noe behov for forbindelses-/samleledninger og stigerør for gassinjeksjon/reinjeksjon;

Lempelige krav til brenn/drivgassen. Ettersom dampkjelens

brennere stiller få og moderate/lave krav til gasskvaliteten, er det uproblematisk å benytte gass fra andre trinns separa-sjon som brennstoff i dampproduksjonsanlegget. Ettersom gassen fra andretrinns separeringen fungerer som forbruksgass i dampanlegget, elimineres den besværlige tunge gass og eventuelt oppbygging av resirkulerende kondensat som følge av den

tunge gass. Komprimering av den tunge, fraskilte gass er ikke nødvendig, og kondensering av tung gass og oppbygging av re-sirkulert fluid kan unngås;

Variasjoner i det produserte fluidets strømningshastighet og sammensetning kan håndteres på en slik måte at prosessanlegget ombord på skipet påvirkes minimalt i negativ retning.

Et viktig trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i å balansere ut trykket i de to separeringstrinn, slik at den restgassmengde som følger med råoljen til andretrinns separeringen vil svare til den gassmengde som er nødvendig for kraftgenerering. Ved å variere trykk- og temperaturforhold i det første separeringstrinn, sikres oppnåelse av den påkrevde gassmengde i det andre separeringstrinn.

Et lavt trykk eller en høy temperatur i det første separasjonstrinn vil redusere mengden av restgass i det andre sepa-ras jonstrinn. Derimot vil et høyt trykk og en lav temperatur bevirke økning av restgassmengden i råoljen, og således økning av gassmengden som separeres ut i det andre separeringstrinn.

I en normal prosesslinje komprimeres restgassen og kommer inn i komprimeringslinjen. Ved å komprimere den tunge restgassen, kan det finne sted kondensering og oppbygging av gass i kretsløp og "drukne" prosessen i C2-C5 komponenter. Ved å brenne C2-C5 komponentene i stedet for å resirkulere dem i prosessen, unngås resirkuleringsproblemene.

Normalt vil det måtte bores gassinjeksjonsbrønner for gassde-ponering. Dersom navlestrengens midtre, største løp benyttes for tilbakeføring/reinjisering av lett gass utskilt i det første separeringstrinn i separatoren ombord på overflatefar-tøyet, kan andre løp i navlestrengen anvendes for å øke gass-injiseringsmengden per tidsenhet. Derved overflødiggjøres en stigerørstreng for gassinjeksjon og havbunns samleledning-er/f orbindelsesledninger.

Oppfinnelsen kan med fordel utnyttes for bruk i forbindelse med flerfunksjonsbrønner som arbeider kontinuerlig i flere modus. For det første vil brønnen produsere hydrokarboner som føres opp til overflaten via en rørstreng. For det andre vil brønnen bli stimulert ved at det settes inn en nedihullspumpe.

Den foreliggende oppfinnelse skal nå forklares nærmere med en utførelse som er vist på tegningen, i hvilken

Fig. 1 som eneste figur viser et anlegg for prosessering av hydrokarboner med innslag av gass og vann som utvinnes fra en produserende havbunnsbrønn 10, og som ledes fra brønnen 10 via en produksjonsrørstreng 12 med et awinklet øvre parti 12' opp til overflaten, ombord på et overflatefartøy/plattform/installasjon (ikke vist) som har en førstetrinns og en andretrinns separator 14,16, og som i den viste ikke-begrensende utførelsesform omfatter to seriekoplede separatorer, en første separator 14 og en etterkoplet andre separator 16.

I produksjonsrørledningens 12 øvre parti 12', er det montert inn en trykkregulator, for eksempel i form av en strupeventil 18 og, mellom denne og førstetrinns separator 14, en inn-, løpsvarmer 20 for å forvarme hydrokarboner før de strømmer fra produksjons/tilførselsrørledningen 12 inn i førstetrinns separatoren 14.

For å bidra til produksjonen fra et lavtrykksreservoar 22, kan det benyttes en turbindrevet nedihullspumpe 24 i stedet for gassløft for å begunstige utvinningen fra reservoaret. Nedihullspumpen 24 er plassert i reservoarets produksjonssone 22' og drives av nevnte turbin 26. Ved at man er i stand til å plassere pumpen i reservoarets produksjonssone 22', maksi-meres brønnstimuleringens effektivitet.

Nedihullsturbinen 26 drives ved hjelp av høytrykksfluid, enten i form av hydraulisk fluid i en lukket sløyfe 28, eller ved en propellstrøm av det brønnfluid som pumpes tilbake for reinjisering i reservoaret 22.

Høytrykksfluidet pumpes med en elektrisk drevet havbunnspumpe 30 ned til nedihulls turbinen 26 og foranlediger at dennes rotor(er) roterer og utvikler de for nedihullspumpen 24 nød-vendige dreiebevegelser. Havbunnspumpen 30 sørger på sin side for å danne og opprettholde trykkhøyden i fluidet som driver turbinpumpen.

Den elektriske drivmotor for havbunnspumpen 30 er betegnet med 32.

For blant annet å kunne innkorte et gassinjiseringsstigerør, hvor gasstrømmen i reinjiseringsøyemed forløper oven-fra/nedover, utskilles overskytende (lett) gass i første-trinns separatoren 14, føres tilbake til og reinjiseres i reservoaret 22 via brønnens 10 ringrom 34 ved hjelp av en navlestreng 36 som er sentral i den foreliggende oppfinnelse og således utgjør et viktig trekk ved denne.

I den første separator 14 tilbakeføres fraskilt lett gass i navlestrengens 36 oppstrømsende via en gassutløpsledning 38 som utgår fra den første separator 14 og en stempelkompressor 40, som drives av en motor 42.

Avhengig av navnestrengens 36 utforming vil denne gasstilba-keføring, i første rekke til ringrommet 34 i den produserende havbunnsbrønn 10 for etterfølgende reinjisering i reservoaret 22, enten skje i navlestrengens 36 midtløp eller fordeles på to eller flere av dennes perifere løp.

Anvendelse av navlestreng for gassinjisering/reinjisering i angjeldende sammenheng medfører fordeler utover de allerede nevnte: Navlestrengen 36 kan festes til produksjonsstigerøret 12, og det kan ved sammenkoplingsstedet monteres inn en svivelkopling 44. Dette reduserer installeringskostnadene;

Ved å feste navlestrengen for gassinjisering til produksjons-rørledningen, vil brønnvæskens iboende varmeenergi medvirke

til å sikre strømning i gassinjeksjonsledningen med hensyn på hydratdannelse. I typiske tilfelle vil hydratdannelsestempe-raturen ved gassinjiseringstrykket ligge på rundt 25-30°C, og brønnfluidets strømningstemperatur vil ligge mellom 50-75°.

Ved anvendelse av høytrykksgass vil gassens temperatur tilta under ekspansjon, slik at hydratdannelse motvirkes.

Ved uforutsett dannelse av hydrater kan disse fjernes, for eksempel ved smelting, ved å lede et varmt medium i andre løp i navlestrengen og/eller ved trykkavlasting.

Den første separator 14 arbeider ved et trykk på 5-15 bar og en temperatur på 65-70°C, mens den andre separator 16 arbeider ved et trykk på 1,1-1,2 bar og en temperatur på 65-70°C. Anlegget ombord på FPSO-enheten omfatter således følgende ho-vedkomponenter : innløps forvarmer 20, separatorer 14 og 16 for totrinns separering av trefasefluid, innretninger for behandling/rensing av produsert vann og allmennyttige innretninger;

to dampproduserende kjeler hvorav den ene 46 inngår i et anlegg 48 for generering av elektrisk kraft;

en dampturbin for kraftgenerering;

en gasskompressor 40;

et fakkelsystem;

overbords understøttelsesinnretninger og innretninger for forbindelser, overføringer og overganger.

Når brønnfluidet kommer opp til overbordsanlegget, forvarmes først brønnfluidet i innløpsforvarmeren 20 hvor det benyttes damp som oppvarmingsmedium. Denne forvarmingen tjener til å begunstige vann/oljeseparasjonen og oppnå de nødvendige TVP-kriteriene for råoljen.

Etter å ha passert gjennom innløpsvarmeren 20, vil det for-varmede brønnfluid komme inn i nevnte førstetrinns separator 14 for trefasefluid, i hvilken olje, vann og gass vil separeres i overensstemmelse med tradisjonell teknikk. Etter avgassing og avvanning i denne separator 14, dirigeres oljen til

andretrinns separator 16 for avsluttende avgassing og dehyd-rering. Eventuelt restvann som finnes i råoljen vil følge ol-

jen inn i lastetankene for endelig avvanning av råoljen. Før råoljen kommer inn i lastetankene, vil den pumpes gjennom en målestasjon og kjøles ned for å unngå for stor fordampning i lastetankene. Produsert vann fra andretrinns separatoren 16 pumpes til hydrosykloner 50 for rensing sammen med vann fra førstegangs separatoren 14. Etter hydrosyklonene kommer det produserte vann inn i en avsluttende avgassingstank/skummer 52, før det slippes ut i sjøen. Gjenvunnet olje vil bli diri-gert til andretrinns separator 16.

Et viktig trekk ved oppfinnelsen knytter seg til valg av driftstemperatur for førstetrinns separatoren 14. Trykket innstilles på en slik verdi at restgassmengden i oljen vil svare til den brenngassmengde som trenges for dampkjelene 46.

Fraskilt (lett) gass fra førstetrinns separatoren 14 dirigeres til kompressor lin jen 40 som består av to elektrisk drevne parallellkoplede stempelkompressorer eller eventuelt av en enkelt kompressor. Ved å benytte minst én kompressor av stem-peltypen, vil nøkkelkapasitetsfaktoren være den volumetriske strømningsrate, forutsatt at motoren er sterk nok. Jo høyere førstetrinns separatorens 14 driftstrykk er, desto høyere ka-pasitet vil stempelkompressoren 40 ha.

Avhengig av fartøyet, kan avkjølerne basere seg på luft eller sjøvann som kjølemedium. Kondensat fra væskeutskillere vil dirigeres tilbake til separasjonslinjen eller injiseres inn i gassen.

Avhengig av reservoaret og undervannsanleggets oppbygging og utforming, vil injeksjonstrykket ved reinjisering av lett gass variere fra 250 til 400 bar, slik at det vil kreves en kraft på flere MW. For 1 MMSCMD (35 mmscfd) kreves det en an-tatt kraft på ca. 6 MW for et injeksjonstrykk på 350 bar. Gassen vil komprimeres til 250-400 bar for å sikre injisering i formasjonen og redusere den volumetriske strømningsrate. Ved å redusere den volumetriske strømningsrate, kan den påkrevde innvendig diameter ved et gassinjiseringsrør minskes, og løpene i navlestrengen 36 kan utnyttes.

Fra kompressoren(e) 40 dirigeres gassen til navlestreng-manifolden for injisering.

Dampgenereringsinnretningen 46, som inngår i genereringsan-legget 48 for elektrisk kraft, kan med fordel består av to gassfyrte kjeler som i et typisk tilfelle genererer 18 bars damp for mating av en dampturbin 54 og innløpsvarmeren 20 for ubehandlet råolje med assosiert gass og vann. Genereringsanleggets 48 egentlige generator som drives av dampturbinen 54, er betegnet med 56.

Elektrisk kraft fra genereringsanleggets 48 generator 56 driver overflateanleggets pumper og gasskompressorenes 40 motor 42 og separeringstrinnene/separatorene 14 og 16 i overflate-anlegget, samt pumpene i det undersjøiske anlegg.

Ifølge oppfinnelsen komprimeres det ikke noe gass fra andretrinns separeringen, som arbeider ved nær atmosfærisk trykk, og man sparer derved minst ett komprimeringstrinn.

Ved å eliminere strømmen av den tunge restgass, opptrer det mindre kondensasjon i komprimeringslinjen, samtidig som kraftbehovet minsker. Ved å benytte tung brennstoffgass vil C02-avgiften utjevnes som følge av gassens høyere tetthet og kaloriverdi og kan til og med utbalansere anvendelsen av laveffektivitets kraftgenereringssystem.

Samtidig med sin viktige oppgave som tilbakeførings/rein-jiseringsrørledning for lett gass fra første separeringstrinn, kan navlestrengen 36 på kjent måte tilføre og trans-portere ulike kjemikalier som ønskes injisert i reservoaret 22 fra lagertanker 58, hvorfra grenrørledninger fører til navlestrengen 36 og står i fluidkommunikasjon med denne. Disse grenrørledninger kan eksempelvis føre MeOH, kjelsteins-forhindringsmiddel, emulsjonsnedbryter og voksinhibitor.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte til behandling og håndtering av hydrokarboner som utvinnes fra havbunnsbrønner (10) i et reservoar (22) og transporteres opp til et overflatefartøy eller motsvarende sjøbasert plattform, installasjon eller anlegg som arbeider på overflatenivå, og hvor det i overflateposisjon iverksettes i det minste ett separeringstrinn, hvor en andel fraseparert gass tilbakeføres og reinjiseres i reservoaret (22) og en annen andel fraseparert gass fra et andre separeringstrinn omdannes til en annen energiform, eksempelvis elektrisk kraft eller varmeenergi for bruk til drift av komponenter som inngår i et anlegg til gjennomføring av fremgangsmåten, idet nevnte andel i første separeringstrinn fraseparerte gass først ledes til en komprimeringsinnretning (40) på overflaten, hvilken komprimeringsinnretning omfatter minst én kompressor, og komprimeres før den føres tilbake gjennom ett eller flere løp i en navlestreng (36) som fører fra overflatenivå til havbunnsnivå, til havbunns-brønnens (10) ringrom (34) for reinjisering i reservoaret (22), og at en førstetrinns separators (14) trykk innstilles på en slik verdi at medfølgende gass i oljen som separeres i en andretrinns separator (16) i det vesentlige vil svare til den andel gass som er nødvendig for drift av ovennevnte komponenter.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, idet eventuelt med-følgende vann separeres fra de ombordførte hydrokarboner i så vel førstetrinns som andretrinns separatoren (14, 16), og at det fra hydrokarbonenes tungfraksjon, oljen, fraskilte oljeforurensede vann renses i to eller flere trinn på overflaten, fortrinnsvis første i en hydrosyklon (50) og deretter i en skummer (52).

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, idet olje fraskilt fra vannet i dettes renseprosess resirkuleres til andretrinns separatoren (16).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, idet innstillingen av førstetrinns separatorens (14) arbeidstrykk iverksettes ved hjelp av en strupeventil (18) som virker som trykkregulator og er montert inn i produksjonsrørstrengen umiddelbart oppstrøms for førstetrinns separator (14).

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 4, idet de ombordførte, ubehandlede hydrokarboner forvarmes (20) før de videre-transporteres inn i førstetrinns separatoren (14).

6. Sjøbasert installasjon, anlegg eller fartøy for behandling og håndtering av hydrokarboner fra en havbunnsbrønn (10) i et reservoar (22), omfattende produksjons-rørstreng (12) for transport av ubehandlet brønnstrøm fra brønnen (10) til anleggets behandlingsutstyr (14, 16) for brønnfluid på overflatenivå, omfattende en førs-tetrinns og en andretrinns separator (14, 16), og hvor det er anordnet i det minste én utover produksjons-rørstrengen (12) mellom overflateposisjon og havbunnivå forløpende rørstreng for tilbakeføring av overskuddsgass til brønnen (10) og reinjisering av gassen i reservoaret (22), idet nevnte installasjon, anlegg eller fartøy omfatter en flerløps navlestreng (36) som via en komprimeringsinnretning (40) for overskuddsgassen er koplet til en utløpsrørledning (38) fra førstetrinns separatoren (14) og strekker seg ned til havbunnsbrønnen (10) hvor dens utløpsmunning(er) står i fluidkommunikasjon med brønnens ringrom (34), som tjener som overgangskammer ved reinjiseringen i reservoaret (22), og at første-trinns separatoren (14) er tilordnet en trykkregulator (18) for innstilling av førstetrinns separatorens (14) arbeidstrykk, for derved å tilpasse den gassmengde som utskilles i andretrinns separatoren (16), slik at den svarer til den gassmengde som det vil være behov for til drift av kraftkrevende komponenter som inngår i nevnte sjøbaserte installasjon.

7. Sjøbasert installasjon i samsvar med krav 6, idet trykk-regulatoren for førstetrinns separatoren (14) omfatter en justerbar strupeventil (18).

8. Sjøbasert installasjon i samsvar med krav 6 og 7, idet i førstetrinns separatorens (14) innløpsrørledningsparti (12'), som står i fri fluidkommuniserende forbindelse med produksjonsrørstrengen (12) som leder brønnstrømmen fra havbunnsbrønnen (10), er montert en innløpsforvarmer (20) for forvarming av brønnstrømmen før den ledes inn i førstetrinns separatoren (14), hvilken innløpsforvarmer (20) tilføres varmeenergi fra minst én dampkjele (46) som inngår i kraftgenereringsinnretningen (48).

9. Sjøbasert installasjon i samsvar med krav 7 eller 8, idet installasjonen, anlegget eller fartøyet innbefatter en energigenereringsinnretning (48) som foruten den minst ene dampkjelen (46) omfatter en tilkoplet dampturbin (54) og en til denne koplet generator (56).