[发明专利]用于向水下油井输送材料的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求提交于2008年12月16日的美国临时申请No.61/138,044的优先权。

技术领域

本申请涉及从位于表面设施处的容器向水下位置和水下油井中输送例如防垢剂化学制品的材料以便在水下烃类井中进行水下防垢剂挤注处理。

背景技术

烃类生产操作中所用的设备会产生积垢和无机物结晶沉淀。例如，在一种典型的情况下，因为油层注水，例如在海水注入到油井中并且与油井中的地层水混合时会产生结垢。结垢还会在地层或采出水中矿物的可溶性过饱和状态因压力和/或温度改变而改变时产生。结垢还会因成核点，例如砂和腐蚀而增加。结垢沉淀物可以包括各种矿物，例如碳酸钙、硫酸钙、硫酸钡、碳酸镁、硫酸镁和硫酸锶。例如，在利用海水注入开采储藏的烃类时很容易发生硫酸盐垢沉积。

这种结垢可以发生在油井内外，例如使来自油井的开采流体流过的油管或其它设备中，并且在油气工业中是重要的流动保证问题。在一些情况下，结垢会减少或阻碍流过孔和油管的流量，妨碍阀和泵的正确操作，以及以其它方式干涉与油井相关设备的操作。

存在几种可用于控制积垢的方法。例如，流体改性方法包括将不同组分的水(例如，含水层水或脱硫水)注入到储层中并且使水与采出流分离。防止和处理积垢的最常用方法是施加起到防垢剂作用的化学制品。这种化学抑制剂或防垢剂可以是水基、油基、悬乳液、微囊密封、多孔浸渍球粒和多功能产品(例如，防腐剂/防垢剂，沥青抑制剂/防垢剂等)。防垢剂通常采用阻止成核和晶体成长的工作原理。许多防垢剂可以通过连续注入施加到采出液流中或者通过防垢剂挤注处理注入到井眼中。利用防垢剂对井进行处理的典型的防垢剂挤注处理包括中断来自井的开采流体的流动，将防垢剂通过井注入到储层中，使得防垢剂与储层中的岩石基体起反应以被吸收到地层中并随后沉淀到矿物表面上。典型地，挤注处理包括注入预冲洗溶液，其后注入化学抑制剂(主冲洗)，最后注入后冲洗(overflush)溶液。其后，井恢复操作，储层中的防垢剂被放出并溶解到储层中的流体中，使得开采流体含有一些防垢剂。防垢剂通常防止或减少管路以及流体流过的其他设备中的开采流体结垢。

防垢剂可以从例如海上平台或浮式采油、储油和卸油系统(FPSO)的表面设施通过开采管线或流动管线(其可以包括隔水管)和相关汇管(其通常将采出流体从水下井向上输送至表面设施)注入到水下井中。在这种情况下，通过隔水管的开采流停止。随后，将防垢剂泵送到位于表面设施处的隔水管顶部并通过隔水管泵送到水下井并送至水下储层中。由于与开采流动管线和/或防垢剂粘度(其在靠近海底处随温度降低而增大)相关的较大摩擦，对防垢剂而言通常需要低泵送速度。在一些情况下，可以使用大量防垢剂。例如，典型的15km的开采流动管线根据直径具有5000桶的容积，流动管线的整个容积在防垢剂开始流入储层之前充满。另外，在一些情况下，流动管线需要在化学抑制剂泵入井眼之前通过清管操作进行排空和清洗，以避免将存在于流动管线中的残渣，例如水垢、石蜡、和/或砂泵送到地层中。

当不同卫星井的水下生产系统在汇管或流动管线中汇集在一起时，防垢剂挤注处理会变得昂贵。在这种情况下，由于流动管线要用于输送防垢剂，即使只有一个井要进行处理也必须关闭所有的井。通过提供从每个井到表面开采设施的单独管线可以避免上述缺点；然而，由于工程限制或者投资支出限制，使用专用管线并不总是可能的。在一些情况下，有时候利用水面船只，例如潜水给养船(DSV)和附接到水下汇管上的柔性管线执行水下挤注处理。可以通过将胶囊封装的抑制剂放入井头中进行水下挤注处理。在这种情况下，潜水给养船可以运送胶囊，胶囊通过自身重力经由柔性隔水管下降到集液槽中。由于浓度梯度差会发生防垢剂扩散。

尽管这样的操作成功地用于水下防垢剂挤注处理，仍然需要用于向水下井输送材料，例如用于防垢剂挤注处理的化学制品的改进的系统和方法。该系统和方法应当能够与不由隔水管限定的通道一起使用，例如，使得水下防垢剂挤注处理可以在不将隔水管中的采出流体排空或者使隔水管中的流体流动反向的情况下进行，并且应当能够在包括附接到公共开采流动管线上的若干个井和/或采油树的系统中使用。

发明内容