[发明专利]海底油气生产系统

说明书

技术领域

本发明涉及海底油气的生产，尤其涉及用于将主生产设施连接到海底油井的系统。

背景技术

在海底油气生产系统中，诸如岸基生产设施或离岸平台之类的主生产设施通常被连接到一个或多个海底油井。生产管道将每个海底钻井连接到主生产设施。生产管道被用于将提取出来的油气输送回主生产设施。除了生产管道，必须为每个海底油井提供特定服务。这些服务可能包括电力、数据传输、液压流体和井流服务流体（wellstream service fluid）（例如化学添加剂）。这四项服务通常在海底脐带中提供。

在此参考图1，图1示意性地示出了一种连接到主生产设施1的海底油井的网络。若干个海底脐带2、3、4、5被连接到主生产设施1。每个脐带将若干个海底油井（在图1被示为圆圈）连接到主生产设施1。将脐带5作为示例，其将海底油井7、8和9连接到主生产设施1。注意，每个海底油井（例如海底油井7）可以包括若干个物理油井。除了脐带，还利用粗黑线示出油气输送管道，油气输送管道基本顺着与脐带2、3、4、5相同的路线。

图2是为了仅仅进行说明以示出脐带内提供的服务的目的。脐带2通常包括若干个液压流体导管10（四个在图2中示出），用于提供打开和关闭阀体的液压动力。此外，脐带通常包括几个井流服务流体导管11（四个在图2中示出），来用于根据井流构成和井流流体的用途，承载不同构成的井流服务流体。图2中示出了七个电缆12，电缆12将电力提供到海底控制模块。海底控制模块转而将液压动力提供到海底油井。此外，在图2中示出四个数据传输电缆13的束。当然，这些数量仅仅是说明性的，不同的脐带可具有不同数量的液压流体导管10、井流服务流体导管11、电缆12和数据传输电缆13。这取决于诸如由脐带服务的海底油井的数量、脐带必须跨越的距离等各种因素。还提供了保护套14。

海底脐带2将海底油井7、8和9串联（通常通过“菊花链”）连接到主生产设施1。换句话说，为了在主生产设施和海底油井之间提供电力和数据传输，这些服务必须经过海底油井7和8。典型的海底脐带可以服务12个或更多个的海底油井，但对海底脐带能够服务的海底油井的数量有实际的限制。

随着用于海底油井的控制系统变得更加复杂，每个海底油井的电力和数据传输需求增大。在时间上，这将减少能够被连接到每个海底脐带的海底油井的数量，或者需要海底脐带具有更大的容量来传输电力和数据。这会大大增加海底脐带的成本。

现有海底脐带的另一个问题是：将海底脐带延伸到在新的边缘矿藏（marginal prospect）中的新海底油井的成本可能是过分昂贵的，特别是如果必须利用新脐带将该海底油井连接到主设施。

与现有海底脐带相关的另一个问题是：当海底脐带出现故障时，其可能影响该故障的“下游”的所有的海底油井，而且因此维修和升级在生产损失方面会是昂贵的。

现有海底脐带使用交流电。海底脐带中的每个电力传输电缆充当电容器，因此在使用交流电的地方，电容属性与电气负荷同时出现。这导致电力传输的损耗，这将海底脐带的实际长度限制为大约150km。

发明内容

本发明人已经认识到，使用海底脐带将服务提供到海底油井的现有系统具有如上所述的若干个问题。本发明的目的是减轻这些问题中的一些问题，并提供一种将数据传输和电力服务提供到海底油井的改进的系统。

根据本发明的第一方面，提供了一种海底石油和/或气体的生产系统。该系统提供了主生产设施和多个海底油井。提供流体输送网络来将每个海底油井连接到主生产设施。提供单独的电力和数据网络来输送直流电力和数据，该电力和数据网络被操作性地连接到每个海底油井，用于为每个海底油井提供数据传输和电力服务。使用直流电确保了电力和数据网络能够在比目前可行的距离大得多的距离上提供电力，并且使用单独的网络用于输送流体和用于提供电力和数据传输允许更加灵活的系统。

流体输送网络可选地被布置为输送液压流体、井流服务流体和回收的油气中的任意。预期的是，本发明的重要使用将是在提供井流服务流体和液压流体方面替代脐带，但该系统也可以被应用到用于输送回收的油气的生产管道。

除了连接到流体输送网络，其中，电力和数据网络可选地进一步连接到海底观测台、自主水下运载工具、海底上的4D地震测网、海底处理单元、油气管道和监视系统中的任意。这允许同一电力/数据网络连接到海底勘探和油气提取的其它方面。

作为选项，海底电力和数据网络包括用于传递数据的光纤通信。这允许高带宽以及没有来自电力源的干扰。