专利名称：集成的生产管汇和多相泵站的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及海底生产系统，该系统具有技术上可靠且节约成本的简化的设计。该海底生产系统包括浮式生产储存和卸载单元(以下各处称为FPS0)、海底脐带 (umbilicals)、立管(riser)、流线(flow line)(以下各处全部称为SURF)、海底井、例如采油树和全部有效地连接至集成的生产管汇(manifold)和多相泵单元(以下各处称为MPP) 的其他单元的装置。更具体地，本发明涉及集成的生产管汇和多相泵单元，其具有技术上可靠的简化的设计并节约了成本，因为其实现了关于产品管汇、MPP和在海底生产系统(以下各处称为SPQ中的其他部件之间的连接性/特征的应用的明显节约。具体地，本发明提供了根据权利要求1的海底生产系统和根据权利要求13的应用于SPS中的集成的生产管汇和多相泵单元。
背景技术：
在离岸石油勘探领域，已知海底生产系统(SPQ包含生产管汇、多相泵单元、 FPS0、海底脐带、立管、流线(SURF)、海底井、例如采油树和其他特征的装置，如本领域技术人员已知的。通常已知浮式生产储存和卸载单元(FPSO)为离岸工业使用的用于处理和储存石油和气体的浮式船舰。FPSO船舰被设计为接收产自附近的平台或海底基盘 (template)的石油或气体，对其处理并储存直到石油或气体可被卸载至油船上或通过管线 (pipe line)被转运。已知海底生产管汇用于生产来自多个井的烃类。其可包含输送至主管道系统(或另一导线(conductor))的附属系统，该主管道系统用于将流分成几部分，用于将几个流合并成一个，或使流改变方向至几个可能的目的地的任何一个。或者，其可为安装有几个侧向出口以将其与其他管连接的管。还已知海底多相泵增加井领域的压力。换句话说，它直接对该流增加动能。其该效果如同是增加了流动压力。来自该井的流增加直至达到液体压力和系统阻力之间的新平衡。其效果是石油生产的净增加。海底生产系统的海底脐带、立管、流线和其他特征的重要性对于本领域技术人员是已知的。现在，对于在海底环境中勘探石油和气体，已知生产管汇和多相泵单元被分别沿着不同的装置安装，且这涉及几种用于确保该生产管汇、多相泵单元、脐带、立管、流线、海底井和海底生产系统中的包括例如采油树的装置的其他单元之间的有效连接的几种复杂的连接性/特征的应用。显然，这些涉及非常高的维修和安装费用和通常涉及由于复杂性引起的突然出现的技术可靠性的争论。这些年间，人们已经试图简化和/或减少海底生产系统中各种单元之间的有效连接需要的部件。然而，在现有技术中，为了简化和/或减少部件，已经有人试图整合生产管汇和多相泵单元，以确保在海底生产系统中各种单元之间的有效连接。WO 2008/070648A2 公开了改进的管汇系统，该管汇系统包含两个或多个海底树(每一个连接至海底井)，连接至每个海底树的管汇和连接至该管汇的第一共用(common)立管。每个海底井的生产、维修和/或修井(workover)都经该共用立管进行。该文件以间接的方式教导了用于在海底生产系统中包括例如采油树的装置的各种单元之间的有效连接所需要的部件的简化和减少。然而，它没有直接教导为了实现该目的的整合生产管汇和多相泵单元。相反，它关注于提供一种低成本管汇，该管汇可与早期生产系统(Early Production System) (EPQ—起使用以经共用立管系统生产、维修和/或修井多个海底湿树(wet-tree)井。Framo engineering已经开发了一种多端口(port)选择器管汇(MSM)，其包含生产和检测设施、提升气体系统、多相流量计和多相增压泵和控制器。(Offshore Magazine, 2006年8月1日出版)。与WO 2008/070648A2中公开的非常类似，Framo engineering专注于减小紧凑管汇的尺寸和重量。它还主张一种不仅可控制用于每一吊舱(pod)的大量的阀和传感器，而且还控制泵、多相计和树控制器的单一控制系统。然而，Framo engineering 没有主张直接整合生产管汇和多相泵单元以简化和/或减少用于确保在海底生产系统中各种单元之间的有效连接需要的部件。因此，对于以下是有长期需要的设计在海底生产环境中用于简化和/或减少确保在海底生产系统中各种单元之间的有效连接需要的部件，以实现有效节约成本，同时，充分增强该完整系统的技术可靠性。本发明满足了该长期需要和与其关联的其他需要。发明目的本发明的目的是通过提供一种海底生产系统满足目前为止现有技术没有教导的上述需要，该海底生产系统利用其特别装配的结构，发挥重要作用以简化和/或减少海底生产系统中各种单元之间的有效连接需要的部件。本发明的另一目的是提供应用于海底生产系统的集成的生产管汇和多相泵单元， 其用于简化和/或减少海底生产系统中各种单元之间的有效连接需要的部件。本发明的另一目的是提供应用于海底生产系统的集成的生产管汇和多相泵单元， 以实现明显的减少成本而不影响技术效力。本发明的另一目的是实现在海底生产站中的SURF规模节约。本发明的还另一目的是实现在海底生产站中的SPS和MPP规模节约。本发明的另一目的是实现在海底生产站的控制系统和脐带中的有利的装配。本发明的另一目的是，通过减少海底生产系统中的海底连接和设备的数量，以充分增强技术可靠性并实现海底生产站/系统的操作中的显著的成本节约。本发明的另一重要目的是提供一种包含海底生产系统海底生产站，此种系统的每一个利用其特别装配的结构，发挥重要作用以简化和/或减少海底生产站中各种单元之间的有效连接需要的部件，该各种单元包括生产管汇、多相泵单元、脐带、立管、流线、海底井、 例如采油树的装置。此外，本发明公开了现有技术中未公开的一些有利特征。在整个说明书中，包括权利要求书，术语石油、气体、烃类、SPS、生产管汇、多相泵单元、ROV将以各个术语的最宽泛的意义被解释，并包括通过其他术语已知的领域中所有相似术语，如同对于本领域技术人员是清楚的。而且，无论用在哪里，术语生产都应被理解为关于海底钻井操作中涉及石油、气体和其他烃类的生产。发明概述依照本发明的第一方面，提供了一种至少包含用于海底操作的生产管汇和多相泵单元(MPP)的海底生产系统(SPS)。该生产管汇和泵单元具有各自的用于控制/操作的模块。该管汇和泵单元被有效地连接至至少浮式生产储存和卸载单元(FPSO)、海底脐带、立管、流线、海底井、例如采油树的装置和在所述系统中的其他单元。该管汇适用于应用于生产来自多个井的烃类。该泵单元适用于沿流线增加动能。依照本发明，所述管汇和所述泵单元沿着单一装置被整体地彼此邻近放置在共用底座上并适用于具有共用的支撑结构和共用吸力锚系统。依照本发明的第一方面的优选实施方案，MPP模块及与之关联的设备被整合在所述管汇模块中。优选地，该泵高压电源供应电缆被整合在生产脐带中。依照本发明的第一方面的另一优选实施方案，所述管汇和所述泵单元适用于具有备件(spares)的共用性并适用于利用相同的ROV工具被操作。依照本发明的第二方面，提供了有效地连接至依照本发明的第一方面的海底生产系统的装置。优选地，该装置为采油树。依照本发明的第三方面，提供了至少包含依照本发明第一方面的海底生产系统 (SPS)的海底生产站。依照本发明的第四方面，提供了应用于海底生产系统的集成的生产管汇和多相泵单元(MPP)，其每一个都具有各自的用于控制/操作的模块。该管汇和泵单元被有效地连接至至少一个浮式生产储存和卸载单元(FPSO)、海底脐带、立管、流线、海底井、例如采油树和所述生产系统的其他单元的装置。依照本发明的第四方面，该管汇和泵单元沿着单一装置被整体地彼此邻近地放置在共用底座上并适用于具有共用的支撑结构和共用吸力锚系统。 该MPP模块和与之关联的设备被整合至管汇模块内，并且高压泵电源供应电缆被整合至生产脐带中。本发明还包含多种这样集成的管汇和多相泵单元，它们有效地彼此连接并与海底生产站中其他单元连接。附图简述以上描述了本发明的主要特征，以下将参考附图给出一些示例性优选的实施方案的更详细的和非限制性的描述，其中
图1 (a)是本发明的集成的单元的透视图。图1(b)是本发明的集成的单元的优选的实施方案的透视图，显示了各种部件之间的连接性。图1 (c)是图1 (b)中描述的集成的单元的正视分解图。图1 (d)为图1 (a)中描述的集成的单元的俯视图。图2为本发明的集成的单元的各种界面的框图。图3是描述本发明的优选实施方案的MPP系统的各种部件之间的连接性的流程图。发明详述本发明目的是简化和/或减少确保海底生产系统中各种单元之间的有效连接需要的部件。本发明确保显著减少成本同时确保在海底生产系统的操作中的技术可靠性的显著增强。这主要通过优秀的工程操作实现，其包括将生产管汇和多相单元整合至海底生产站中，以使海底生产站中的生产管汇和多相泵单元之间的连接和其他单元例如FPS0、SURF、海底井、例如采油树的装置之间的连接需要的部件被简化和/或减少。附图1(a)详细地说明了本发明的集成的生产管汇4和多相泵单元7。应从该图容易地理解到，管汇4包含ROV面板6，外罩(housing)，该外罩优选具有八个生产入口，独立的井被连入至其中。有利的是，其具有主要的生产出口和检测出口。它还具有导柱(guide post)5。如本领域技术人员将理解的，它可具有比其他CLOV管汇大的尺寸，但这不是本发明的结果。相似的注解(comment)也适用于多相泵单元7，其在多年中被现场证明。新颖性和创造性步骤在于将这两种单元整合至一综合的单元，借此实现该工业中目前尚未实现的显著的技术优势和经济意义。将从附图1明显看到的是，该集成的单元被沿着单一装置安装，因此对于这两种单元去除了分别安装的旧的需要。该集成的单元架(rest)在共用的底座(foundation)〗上并沿着共用的吸力锚1被锚住。水平框3有利地促进沿着单一装置的生产管汇4和多相泵单元7的集成的邻近放置。有利的是，连接至管线4的流线在管汇中的导柱5周围形成生铁环(未显示)。在以上内容中，已阐明的是，为了理解，仅一个集成的单元显示于附图1(a)中，但本发明包含多数的应用于海底勘探操作的此种集成的单元。附图1(b)描述了依照本发明的集成的单元的另一优选实施方案。在该实施方案中显示了各种部件之间的连接。图1(a)中的相同的参考数字表示图1(a)中的相同的特征。在该优选的实施方案中，管汇4显示为位于多相泵单元7的左侧。它还显示管汇阀4’。 附图1(c)为图1(b)中显示的单元的分解图，相同的参考数字表示相同的特征。附图1(c) 为图1(b)中显示的单元的分解图，相同的参考数字表示相同的特征。附图1(d)描述了图 1(a)中显示的单元的俯视图。将生产管汇和多相泵结合至依照本发明的一个合并的海底管汇/泵站，通过减少海底生产系统中海底连接和设备的数量减少了成本并增加了可靠性。有利的是，依照本发明，高压泵电源供应电缆被整合在生产脐带中，因此避免了对于专用的泵脐带的需要。海底脐带、立管、流线(SURF)规模节省(scope savings)的概述如下-在管汇和泵之间节省2个去除的流线阀芯(spool)。-节省1个去除的管汇的装置(一个合并的管汇的装置代替分开的泵和管汇装置)。-节省1个去除的管汇底座的装置。-节省管汇和泵之间的2个去除的流线阀芯的装置。-节省1个去除的生产脐带用于包含在基于组合设计的泵脐带中的用于生产脐带的功能(即减少双倍功能)。海底生产系统(SPS)和多相泵单元(MPP)规模节省的概述如下-节省接口枢纽(tie-inhubs)(管汇上的管道(piping)直接连接至泵上的管道， 因此不需要跨接线(jumper))，-节省1个去除的管汇模块(合并的泵/管汇仅需要一个合并的管汇模块)，-节省1个去除的管汇支撑结构(合并的泵/管汇仅需要一个合并的管汇支撑结构)，-节省1个去除的吸力锚(一个合并的MPP/生产吸力锚代替分开的MPP和SPS管汇吸力锚)。FPSO规模节省的概述如下节省FPSO上的导管附图2描述了依照本发明的集成的单元的各种界面的框图。它显示了连接至电源控制模块(PCM) 8并连接至MPP系统控制单元(S⑶)9并连接至海底生产系统(SPS) 10的生产脐带14’。这些生产脐带因此具有同时用于泵单元以及生产管汇的大功率供应电缆。在该脐带暴露于I-管(I-tube)中的温暖空气时电源中心产生相当高的温度。在合并的交叉部分(两个较小的脐带)中的温度比独立的(一个大的脐带)低15°C。这确保了备件的分开的共用性。而且，两个生产脐带14'的任一个适用于在万一另一个损坏时以极神圣的方式发挥作用。附图2中显示的其他界面为高压跨接线13，屏障(barrier)液体跨接线12，脐带终端集管14，十英寸阀芯20和焊接界面23。该泵站包含十英寸球阀21，其为液压的/ROV 操控的(对于每个泵模块去除2个)，八英寸门阀或球阀22、22'，其为液压的/ROV操控的 (对于每个泵模块去除2个)，在泵模块16上的传感器，在可回收的泵17上的传感器，水压功能18，MPP海底控制模块15和传感器跨接线11。该图还显示生产管汇4上的十英寸总管(header pipes)19。参考以下提供的附图，从本发明的描述可理解，依照本发明的合并的MPP/SPS海底站的主要益处是a)MPP模块和关联的设备被整合在生产管汇中，因此去除了对于专用的MPP管汇的需要。b) MPP支撑结构被整合至SPS支撑结构中，因此去除了对于专用的MPP支撑结构的需要。c)MPP吸力锚被整合至SPS吸力锚中，因此去除了对于专用的MPP吸力锚的需要。用于本发明的控制系统的主要益处是a)利用现存的海底生产系统(SPS)电源和通信分配设备来支撑该MPP系统。b)MPP海底控制模块(SCM) /海底控制模块安装基础(SCMMB)设计和关联的控制设备经历与确保使用工具和测试设备的共用性的主要SPS设备相同的规格要求并共用相同的共用封套(envelope)和ROV界面特征。c) MPP系统控制模块(SCM)经主要海底生产系统(SPS)海底控制单元(S⑶)/海底生产控制单元(SP⑶)被控制和监测。d)备件的共用性。用于本发明的脐带的主要益处是a)在脐带暴露于I-管中的温暖空气时，该电源中心产生相当高的温度。附图2中描述的并在以上解释的合并的交叉部分(两个较小的脐带)中的温度，比孤立的(一个大的脐带)低15°C。b)备件的共用性。c)泵系统的增加的可靠性/实用性。一个电源脐带损坏/下行时，仍有另一个来对一个泵系统提供电源并与两个泵系统控制模块通信。用于本发明的接口系统的主要益处是
a)去除MPP和SPS管汇之间的接口连接。b)备件的共用性。用于本发明的发明系统和ROV使用工具的主要好处是a)使用与用于泵系统和管汇系统两者的ROV工具相同的ROV工具。b)备件的共用性。在螺帽外壳中，本发明主要通过减少海底生产系统中的海底连接和设备的数量， 实现了在海底生产站/系统的操作中的技术可靠性的充分增强和成本的显著节约。附图3为流程图，通过理解而不是通过限制说明了，依照本发明的优选的实施方案的MPP系统的各种部件之间的连接性。它显示了泵7、化学注入阀M、油嘴(choke) 25、排出(outlet)支管阀沈、流分路器(splitter) 27、再循环线观、流混合器四、进入分支阀30、 分路集管(header) 31和分路阀32。此外，提供的六英寸、八英寸和十英寸尺度为示例性的而非限制性的。各种部件的工作对于本领域技术人员将为清楚的。仅出于理解的目的，本发明已参考一些示例性实施方案和一些附图被描述，并且本领域技术人员应清楚的是，本发明包括在以上已经描述的和所附的权利要求书中要求保护的范围内的所有合理的修改。
权利要求
1.一种海底生产系统(SPS)，所述海底生产系统至少包含用于海底操作的生产管汇和多相泵单元(MPP)，其中每个都具有各自的用于控制/操作的模块，并有效地连接至至少浮式生产储存和卸载单元(FPSO)，海底脐带，立管，流线，海底井，例如采油树的装置和在所述系统中的其他单元，所述管汇(4)适用于应用于生产来自多个井的烃类，且所述泵单元 (7)适用于沿着流线添加动能，其特征在于，所述管汇(4)和所述泵单元(7)沿着单一装置被整体地彼此邻近放置在共用的底座(2)上并适用于具有共用的支撑结构和共用的吸力锚⑴。
2.权利要求1的海底生产系统，其特征在于，所述MPP模块及与之关联的设备被整合在所述管汇模块中。
3.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，高压泵电源供应电缆被整合在所述生产脐带中。
4.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，所述管汇和所述泵单元适用于具有备件的共用性并适用于通过相同的ROV工具操作。
5.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，所述泵单元和所述管汇之间的接口连接利用管汇上设置管道，直接连接至所述泵单元上的管道而被替换。
6.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，所述管汇和所述泵单元之间的两个流线阀芯被导致为去除。
7.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，所述海底生产系统的控制系统适用于利用现存的海底生产系统电源和通信分配设备。
8.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，所述控制系统、多相泵单元 (MMP)、海底控制模块(SCM)、海底控制模块安装基础(SCMMB)设计和与之关联的设备与主要的SPS设备具有相同的规格要求并共用相同的共用封袋和ROV界面特征。
9.前述权利要求的任一项的海底生产系统，其特征在于，所述控制系统、多相泵单元 (MPP)海底控制模块(SCM)适用于经主要SPS海底控制单元(S⑶)/海底生产控制单元 (SP⑶)被控制和监测。
10.一种装置，有效地连接至前述权利要求的任一项的海底生产系统以使得能够进行海底石油勘探。
11.权利要求10的装置，其特征在于所述装置为采油树。
12.一种海底生产站，至少包含海底生产系统(SPS)，所述系统的每一个至少包含用于海底操作的生产管汇和多相泵单元(MPP)，其中每个都具有各自的用于控制/操作的模块， 并有效地连接至至少浮式生产储存和卸载单元(FPSO)，海底脐带，立管，流线，海底井，例如采油树的装置和在所述系统中的其他单元，所述管汇(4)适用于应用于生产来自多个井的烃类，且所述泵单元(7)适用于沿着流线添加动能，其特征在于，所述管汇(4)和所述泵单元(7)沿着单一装置被整体地彼此邻近放置在共用的底座( 上并适用于具有共用的支撑结构和共用的吸力锚系统(1)。
13.应用于海底生产系统的集成的生产管汇和多相泵单元(MPP)，每个具有各自的用于控制/操作的模块，所述管汇(4)和所述泵单元(7)被有效地连接至至少浮式生产储存和卸载单元(FPSO)，海底脐带，立管，流线，海底井，例如采油树的装置和所述系统的其他单元，其特征在于，所述管汇(4)和所述泵单元(7)沿着单一装置被整体地彼此邻近放置在共用的底座(2)上并适用于具有共用的支撑结构和共用的吸力锚系统(1)，所述MPP模块和与之关联的设备被整合在管汇模块中且泵高压电源供应电缆被整合至该生产脐带中。
14.权利要求13的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，所述管汇和所述泵单元适用于具有备件的公共性并适用于通过相同的ROV被操作。
15.权利要求13或14的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，MPP和管汇之间的接口连接被导致为利用管汇上设置管道，直接连接至所述泵单元上的管道而被去除。
16.权利要求15的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，提供了至少两个具有用于泵单元和生产管汇两者的高压电源供应电缆的生产脐带(14')。
17.权利要求16的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，所述生产脐带(14') 的每一个适用于在万一另一个损坏时通常以极神圣的方式发挥作用。
18.权利要求13至17的任一项的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，所述管汇和所述泵单元之间的两个流线阀芯被导致为被去除的。
19.权利要求13至18的任一项的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，所述海底生产系统的控制系统适用于利用现有的海底生产系统电源和通信分配设备，并且所述控制系统、多项泵单元(MMP)，海底控制模块(SCM)，海底控制模块安装基础(SCMMB)设计和与其关联的设备与主要的SPS设备具有相同的规格要求并共有相同的共同的封袋和ROV界面特征。
20.权利要求19的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，在所述控制系统中，所述多相泵单元(MPP)海底控制模块(SCM)适用于经主要的SPS海底控制单元(SCU)/海底生产控制单元(SP⑶)被控制和监测。
21.权利要求20的集成的生产管汇和多项泵单元，其特征在于，所述连接至所述管汇的流线在所述管汇中的导柱周围形成生铁环。
全文摘要
显示了一种海底生产站(SPS)，其至少包含用于海底操作的生产管汇和多相泵单元(MPP)。它们的每个具有各自的用于控制/操作的模块，被有效地连接至至少浮式生产储存和卸载单元(FPSO)，海底脐带，立管，流线，海底井，例如圣诞树的装置和在该系统中的其他单元。所述管汇(4)被适用于应用于生产来自多个井的烃类。所述泵单元(7)适用于沿着流线添加动能。所述管汇(4)和所述泵单元(7)被完整地彼此临近放置在共用的底座(2)上并适用于具有共用的支撑结构和共用的吸力锚(1)。
文档编号E21B43/017GK102575511SQ201080036272
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月24日 优先权日2009年9月25日
发明者盖尔·欧拉夫·伯格 申请人:阿克海底公司