[发明专利]用于运行井流中的海底压缩系统的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及构造成提高海底烃生产中的井流的压力和流量的压缩系统。更确切地说，本发明涉及一种用于运行针对此目的构造而成的海底压缩系统的改进的设备和方法。

背景技术

近海天然气生产涉及海床上的被从基于地面或基于海洋的终端或主设施控制和提供功率的装置。井流体通过管道线路从海底生产系统传送到接收终端，以接受另外的处理，然后对市场供应产品。在生产的最初阶段，流体贮存器压力通常足以馈送烃流体通过管道线路。后来在生产中，或者在井流体贮存器和接收终端之间的距离非常长的情况下，可能需要沿着管道线路在一个或多个压缩系统中增加流体压力和流量，以便保持流率和生产水平。

在压缩系统中，井流中的气体馈送到压缩机，压缩机构造成以压缩状态向下游排出气体。可从井流中抽出过量液体，并且馈送到泵，泵构造成典型地通过将液体喷射到从压缩机中排出的压缩气体中来将液体泵送到下游。照这样，再混合的双相井流在升高的压力水平和流量下离开压缩系统。尽管如此，海底压缩系统可以可选地布置成通过单独的输出管线来排出增压气体和液体流。

井流可收集在分离器容器中，分离器容器位于压缩机和泵的上游，并且构造成使气体与液体分离，关于系统中的液体体积份额或液位，分离器对压缩机和泵两者提供可预测的运行点。

在海底压缩系统中使用的压缩机可适于处理包含一定比的液体的湿气体。因而在一些应用中，分离器可由混合器代替，混合器构造成混合气体和液体，以及将均质湿气体馈送到压缩机。但是，例如海底离心压缩机通常无法在充满液体时启动。在压缩系统中的某个液位以上，在压缩机启动之前，将需要泵对压缩机系统进行排放。

传统上，各个压缩机和泵典型地由电动马达驱动，通过使压缩系统与其主设施连接的脐带来对电动马达供应运行功率和控制功率。因而，传统的压缩系统中的各个泵马达为了其运行都需要功率和控制装置的单独的装备，诸如海底开关装置、湿配合电连接器、高电压电跳线和电控制系统构件、冷却回路和润滑回路，包括阀和流量及压力控制器等。

发明内容

本发明旨在简化从海岸或海面到位于海底的装备的功率分配。

本发明还旨在在海底压缩系统中提供分布式功率生产方案，海底压缩系统包括压缩机和电动马达泵，其中，压缩机可运行来压缩气体，而泵可运行来从压缩系统中泵送出液体。

本发明的另一个目标是允许在压缩机启动之前，从湿气体压缩机中移除收集的液体，换句话说，允许在压缩机不运行的情况下，对压缩机进行排放。

通过一种运行井流中的海底压缩系统的方法达到至少一个目标，压缩系统包括压缩机和电动马达泵，压缩机可运行来压缩气体，而泵可运行来从压缩系统中泵送出液体，方法包括：

• 提供使压缩机的下游侧与压缩机的上游侧连接的气体返回管线；

• 将涡轮膨胀机单元布置成与气体返回管线处于流连接；

• 将涡轮膨胀机单元以传动的方式连接到发电机上，发电机构造成对电池输送充电电流；

• 响应于通过涡轮膨胀机单元使压缩气体循环而运行发电机来对电池充电，以及用供应自电池的电功率来运行泵。

方法可进一步包括通过气体馈送管线，将气体从在井流中布置在压缩机上游的容器馈送到压缩机。

方法可进一步包括以下步骤，其中，井流中的气体和液体被混合，并且作为均质湿气体从构造成混合器的容器馈送到压缩机。

方法备选地包括以下步骤，其中，井流中的气体和液体从构造成分离器的容器分别单独地馈送到压缩机和泵。

关于例如适于处理湿气体的离心压缩机，方法可进一步包括以下步骤，其中，液体从压缩机排放到容器中。就此而言，泵可响应于压缩机和/或容器中检测到的液位而运行。

方法可备选地包括以下步骤，其中，液体从压缩机排放到单独的排放罐中，而泵则响应于排放罐和/或压缩机中测量到的液位而运行来从排放罐中泵送出液体。

方法优选地包括以下步骤，其中，在压缩机启动之前，泵用电池功率运行来对压缩系统进行排放。

根据本发明的用于井流的海底压缩系统包括压缩机和电动马达泵，其中，压缩机可运行来压缩气体，而泵可运行来从压缩系统中泵送出液体。气体返回管线布置成使压缩机的下游侧与压缩机的上游侧连接；涡轮膨胀机单元布置成与气体返回管线处于流连接；涡轮膨胀机单元与发电机以传动的方式连接，发电机构造成响应于通过涡轮膨胀机单元使压缩气体循环而对电池输送充电电流，而泵能够用供应自电池的电功率运行。