专利名称：从不受控释放条件下的水下井输送回收烃以提取烃的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃以提取烃的设备。
背景技术：
在全球范围内对于 流体烃的需求的稳定增加，已导致在水下或海上的勘探和生产活动日益增长。水下环境，除了使生产更为困难之外，在井喷(blowout)事件的情况下，还会产生增大环境损害的危险，所述井喷，亦即，烃从提取井(extraction wells)中不受控地释放，和/或烃以其它方式不受控地泄漏到大海中，例如由于水下管道破裂的结果。即使很稀少，这些事件也会造成不仅仅是能量损失，而且还在人员安全、环境污染和井修复费用方面也产生严重的结果。在过去已做出了各种努力，以期保证有效地回收深水中的不受控制地泄漏的烃。为此，已经制出了一些空心容器，例如像在美国专利US 4，318，442中所描述的那种容器，该容器主要是装备有用阀控制的烟 ，气体出口被成形为使得在容器的上部保持气体层次，而在容器的下部保持和油层次对应的液体排放物。该容器在井喷时位于井出口的上方，以便捕集逸出的烃流，也叫做羽状流(plume)，以便用受控制的方式将它的流体部分输送到表面，而将气态部分除去。可供选择地，已知的是使用例如在美国专利US 4，405, 258中所提出的那种圆顶形保护罩。该专利描述了一种用于在其上部装备有安全阀的圆顶形罩的内部封拦烃的方法，上述圆顶形罩在井喷时位于水下井的上方，将烃圈闭在其内部。然而，设在井出口上方的结构，无论它们是空心的抑或是圆顶形的容器，都已被证明不适于有效地封拦井喷现象，尤其是不适于封拦有大量烃从中流出的井。实际上，这些现象的能力往往会使得烃不是从专门向上的导管排出，而是从结构的底部排出。而且，对于使高速流偏离而言，圆顶形形状并非是有效的。另一种用于封拦或回收以气态和/或液体形式的烃的已知设备在美国专利US4，324，505中有所描述。该设备包括含有合适狭缝的锥体。据称，当设备位于井口处时，它可以驱动并导引流体穿过连接到锥体上部的导管上升到表面(surface),在该表面处,能把烃与其它流体分离。在该设备中，尤其是对于高速井喷流，锥体内部羽状流的冲击会产生湍动，该湍动会引起从锥体排放射流，结果是降低了从井出来的烃的回收效率。因而，已经认识到，在海上井喷事件的情况下，必须有效地阻断、封拦并回收逸出的烃以便于把它们在环境中不受控制的分散程度减至最小
发明内容
本发明的一个目的是克服上述缺点，尤其是提供一种用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备，该设备能用来对以不受控方式排出的烃实施有效的和基本上完全的回收。本发明的另一个目的是提供用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备，该设备能把以不受控方式排出的烃分散到环境中的程度减至最小。本发明的再一个目的是提供用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备，该设备能有效地阻断、封拦和输送以不受控方式排出的烃。本发明的又一个目的是提供用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备，该设备能把来自井的烃分离成由水和液体烃组成的重相、和主要是由气体和液体烃组成的轻相，并把上述重相输送到表面。本发明的这些目的和其它目的通过提供如独立权利要求中所述的用于从不受控 释放条件下的水下井中输送和回收烃的设备而实现。用于从不受控释放条件下的水下井中输送和回收烃的设备的其它特征是从属权利要求的目标。
通过阅读下文种参照所附示意图所作的示例性的并且是非限制性的说明，本发明的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备的特征和优点将更为显明，其中图I是根据本发明的一个优选实施例的、用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备的示意剖视图。
具体实施例方式参见附图，该图示出用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃的设备，该设备总体上用标号10表不。用于输送和回收烃的设备10包括室23，该室23用于将来自井21的烃流分离成重相23a和轻相23bο具体地说，用于将重相23a和轻相23b送往表面的构件15、16、17、24、25、26与分
离室23相连。按照本发明，用于输送和回收烃的设备还包括烃流的定向体18，该定向体18具有大致圆筒形形状，或者像两端开口的截顶抛物面体，其中，第一端是来自井21的烃流的入口，而第二端相对于烃流20的入口位于远端，该第二端与分离室23流体连接，在第二端与分离室之间设有带孔球形罩22。在所示的优选实施例中，分离室23被限定在空心管状体11内部，该空心管状体11包括两个空心圆筒形部分lla、llb，这些部分通过具有锥形构造的锥形部分Ilc相连接。第一圆筒形部分Ila在与锥形部分Ilc的放大端llc'对应的位置与锥形部分Ilc连接。空心体11的第一圆筒形部分Ila以环形基底12结束，该环形基底12限定空心管状体11的开口，上述开口具有的直径小于第一圆筒形部分Ila的直径。
第二圆筒形部分Ilb在与锥形部分Ilc的变窄端lie"对应的位置与锥形部分Ilc连接。锥形部分Ilc优选地具有截锥形形状，锥形部分Ilc的较小直径与第二圆筒形部分Ilb的那部分的直径对应，锥形部分的较大直径与管状体11的第一圆筒形部分Ila的直径对应。第二圆筒形部分Ilb在其自由端处以上部基底13结束，从而限定出封闭的封拦空间。分离室23的周边和外部由管状体11限定,而其内部和中心由带孔罩22和空心体18限定,从而具有大致环形构造,用于对来流(incoming flow)加以定向。为了这个目的，定向体18与管状体11同轴地布置、并在管状体11的内部延伸。
优选地，定向体18至少在与它自己的烃流入口端对应的位置处具有与环形基底12的内径一致的直径，而定向体的延伸程度与管状体11的第一圆筒形部分Ila的延展程度大致相同。定向体18的两个端部是敞开的，因而，一旦定位成与烃的出流相连通，就能够将来自井21的羽状流20输送到它的内部19中。然而，空心带孔球形罩22与定向体18的相对于烃流20的入口位于远端的那个端部对应，优选地位于与定向体18相距一定距离处。定向体18和带孔罩22的几何形状，使得在入口处多相流的羽状流的动量被减弱。在分离室23内部，进入的混合物以重力方式分离成稠密相或重相23a，以及轻相23b。分离室23与构件15、16、17、24、25、26流体连接，用于把重相23a和轻相23b送往表面。具体地说，分离室的下部部分23a (稠密相23a在该下部部分中中分层)与位于空心管状体11的第二圆筒形部分Ilb内部的泵送构件16流体连通。流体连接通过多个输送管道24进行，所述多个输送管道24成角度地间隔开，优选地等间距地间隔开，包括第一竖向部分，并且然后会聚到设置在带孔罩22上方的共用收集器25中。收集器25与管状体11同心地布置，并且还通过输送导管15的第一部分15a而与泵送构件16连接，上述输送导管15位于空心管状体11内部，在空心管状体11的锥形部分Ilc和第二圆筒形部分Ilb之间，与所述锥形部分同轴。输送导管15的第二部分15b也位于第二圆筒形部分Ilb内部并与其同轴,上述第二部分15b使泵送构件16与喷射系统17流体连通，上述喷射系统17设在第二圆筒形部分Ilb内部，还设有吸入门17a，用于吸入轻相23b。输送导管15的第三部分(也是最后部分)15c插在第二圆筒形部分Ilb的上部基底13上，使得喷射系统17内部产生的多相流与位于海表面上的适当处理和收集系统(未示出)流体连通。分离室23的上部部分(轻相在其中分层)借助于通气导管26与表面流体连通，所述通气导管26在海表面上的收集点(collection point)中被调节阀(未示出)隔断。还设有与表面流体连接的导管27，它的第一部分在管状体11的外部并且平行于管状体11而延伸，它的后续部分穿过管状体11的第一圆筒形部分Ila的壁、插入在定向体18上。上述用于与表面流体连接的导管27适于供给甲醇分配系统(未示出)，其与定向体18的下端相通地定位。用于从水下井输送和回收烃以供提取的设备10的功能如下。在工作条件下，由气和油的混合物组成的羽状流20在高压下离开井21，因而在其内部摄入海水。
在用于输送和回收烃的设备10内部的海水入口有利于重液相23a的形成。进入用于输送和回收烃的设备10的海水的量，可以通过改变设备10相对于海底设置的高度、以及泵送构件16的尺寸和旋转速度，而被控制。在入口 20处总体上至少由油、气和海水组成的多相流通过空心定向体18进入用于输送和回收烃的设备10。上述定向体18以及带孔罩22的几何形状，用以减弱进入流20的动量，而防止羽状流20向下回流(downward ref lux)并且因而防止它流出(outflow)。通过带孔罩22的孔，多相流20进入分离室23。在它的内部，油-气-水混合物趋于分离并变得分层成两相在分离室23的上部部分中形成由气体和液体烃组成的轻相23b，而在分离室23的下部部分中形成由含有限量的分散气体量的水和液体烃的混合物组成的稠密相23a。由于泵送构件16，使稠密相23a从分离室23通过多个输送管道24流向收集器25，并在闻压下输送到嗔射系统17中。在分离室23中分离的一部分轻相23b通过喷射系统17的吸入门17a在低压下被吸取。然后，在喷射系统17中产生的多相流通过输送导管15的第三部分15c朝着海表面方向输送向专用的输送和回收构件。轻相23b的余下部分通过通气导管16提取。在由喷射系统17吸取的轻相23b和通过通气导管26提取的轻相23b之间的分配，用位于通气导管26上的调节阀进行调节。调节阀还具有保持通气导管26充满空气的功能，以保证系统在烃混合物的起初输送阶段和回收阶段期间正确地起作用。在回收烃期间，还通过与表面流体连接的导管27，把甲醇从表面分配到与羽状流20的入口相通的甲醇分配系统，以便防止形成水合物。本发明的用于从水下井输送和回收烃以供提取的设备的特征、目的、以及相关的优点由上述说明而变得更为显明。流定向体的在其端部处的带孔球形罩的构造以及其它特定构造，能够在入口处减弱多相流的动量，因而能够防止多相流向下回流并因而防止它流出。另外，使多相流穿过带孔罩而通过，有助于把多相流有效地分离成轻相和重相，而有利于将它朝表面输送。最后，显然可以对本发明的设备做出多种修改和变化，这些修改和变化全都包括在本发明中；而且，所有细节都可以用技术上相当的元素替代。实际上，所用的材料以及尺寸都可以按照技术要求加以改 变。
权利要求
1.用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，所述设备包括用于将离开所述井的所述烃流分离成重相(23a)和轻相(23b)的室(23);与所述分离室(23)连接、用于将所述重相(23a)和所述轻相(23b)送往表面的构件(15、16、17、24、25、26)，其特征在于，所述设备包括所述烃流的定向体(18)，该定向体具有大致圆筒形形状，或者像两端开口的截顶抛物面体，其中，第一端是离开所述井的所述烃流的入口，而第二端相对于所述烃流(20)的入口位于远端，所述第二端与所述分离室(23)流体连接，在所述第二端与所述分离室之间设有带孔球形罩(22)。
2.如权利要求I所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述带孔球形罩(22)设在与所述定向体(18)的所述远端相距一定距离处。
3.如权利要求I或2所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述分离室(23)限定在空心管状体(11)内部，所述分离室(23)的周边和外部由所述管状体(11)限定，而内部和中心由所述带孔罩(22)和所述定向体(18)限定，从而具有大致环形构造。
4.如上述权利要求中的任一项所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述空心管状体(11)包括第一圆筒形部分(Ila)和第二圆筒形部分(11b)，所述第一圆筒形部分和所述第二圆筒形部分通过具有锥形构造的锥形部分(He)互连，所述第一圆筒形部分(Ila)在与所述锥形部分(He)的放大端(llc')对应的位置与所述锥形部分(Ilc)连接，所述第二圆筒形部分(Ilb)在与所述锥形部分(Ilc)的变窄端(llc")对应的位置与所述锥形部分(He)连接，所述第一圆筒形部分(Ila)的下部部分以环形基底(12 )结束，所述环形基底限定所述管状体(11)的开口，该开口具有的直径小于所述第一圆筒形部分(Ila)的直径，所述第二圆筒形部分(Ilb)的上部部分以上部基底(13)结束。
5.如权利要求4所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述定向体(18)相对于所述管状体(11)同轴地安装、并在所述管状体内部延伸，所述定向体(18)在至少与作为入口的所述第一端对应的位置处具有与所述环形基底(12)的内径一致的直径；而所述定向体的延伸程度与所述管状体(11)的所述第一圆筒形部分(Ila)的扩展程度大致相同。
6.如上述权利要求中的任一项所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述重相(23a)在其中分层的所述分离室(23)的下部部分通过多个输送管道(24)与泵送构件(16)流体连通，所述多个输送管道成角度地间隔开、并且在位于所述带孔罩(22)上方的收集器(25)中互连，所述收集器(25)朝向表面通过输送导管(15)的第一部分(15a)连接到所述泵送构件(16)。
7.如权利要求6所述的用于在不受控制的释放条件下从水下井中输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述泵送构件(16)设置成朝向表面通过所述导管(15)的第二部分(15b)与喷射系统(17)流体连通。
8.如上述权利要求中的任一项所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述轻相(23b)在其中分层的所述分离室(23)的上部部分借助于通气导管(26)与表面流体连通。
9.如权利要求6至8中的任一项所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述泵送构件(16)和所述喷射器(17)位于所述空心管状体(11)的所述第二圆筒形部分(Ilb)的内部，所述输送导管(15)朝向表面同轴地穿过所述第二圆筒形部分(lib)。
10.如上述权利要求中的任一项所述的用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃流的设备(10)，其特征在于，所述设备包括用于与表面流体连接的导管(27)，所述用于与表面流体连接的导管的第一部分在所述管状体(11)外部并平行于所述管状体而延伸；所述用于与表面流体连接的导管的后续部分穿过所述管状体(11)的所述第一圆筒形部分(Ila)的壁、插在所述定向体(18)上。·
全文摘要
本发明涉及用于从不受控释放条件下的水下井输送和回收烃以提取烃的设备，该设备包括用于将离开井的烃流分离成重相(23a)和轻相(23b)的分离室(23)，设有与分离室(23)连接用于把重相(23a)和轻相(23b)送往表面的构件(15、16、17、24、25、26)，其特征在于，它包括烃流的定向体(18)，其具有大致圆筒形形状，或者像两端开口的截顶抛物面体，其中第一端是离开井的烃流的入口，而相对于烃流(20)的入口位于远端的第二端与分离室(23)流体连通，第二端和分离室之间设有带孔球形罩(22)。
文档编号E21B43/01GK102959180SQ201180029251
公开日2013年3月6日 申请日期2011年6月10日 优先权日2010年6月17日
发明者G·德盖托, P·安德烈乌西 申请人:艾尼股份公司