[發明專利]水下烴輸送管道和溫度控制裝置

有效

• 申請號: 201210159742.X
• 申請日: 2012-05-22
• 公開（公告）號: CN102829281A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 克里斯蒂安格爾森
• 申請（專利權）人: ITPSA公司
• 主分類號: F16L53/00
• 分類號: F16L53/00;F16L59/00;F16L55/07;F16L55/00
• 代理公司: 北京中海智圣知識產權代理有限公司 11282
• 代理人: 徐金偉

技術領域

本發明涉及可調節烴的溫度的烴輸送管道技術領域。

背景技術

為防止中低溫(即120℃以下)海底油田枯竭，石油生產商只能開采深層地質儲藏的海底石油，例如約4000或6000米、甚至更深處。由于平均地熱梯度為每公里30℃，因此碳氫化合物的出井溫度可超過150℃。測定井口處的溫度可能為，例如：210℃甚至是240℃。

因此，其中一個技術難題在于：提供能適應這些溫度的裝置，以通過抗壓或規定和控制應力的方式來承受熱膨脹的作用，并選擇能適應這些溫度的材料。例如，一些機械結構，如盤形管膨脹補償器，可大幅膨脹以減少烴管道的彎曲變形。專利申請案GB-2188394公開了另一種解決方案，即提供一種使管道膨脹的螺旋結構。對于長幾公里或幾十公里的管道及管中材料每公里可自由膨脹幾米的情況，這些方法在經濟上不可行。

除了受尺寸變化的限制外，管道的金屬構成材料具有與最大允許應力對應并隨溫度的升高而減小的最大屈服強度。例如，最大允許應力會隨之降低，如碳鋼在200℃下可減小75MPa，而最大彈性約為400或450Mpa的雙煉鋼在環境溫度下預計可減小140MPa。

若熱膨脹完全受到限制，溫度變化使應力增大超過2MPa/℃，且據測定，高溫可使管壁厚度大幅增加以抵抗內壓。抑制熱膨脹會使管道承受額外的力。

因此，必須降低烴輸送管道的溫度。對溫度最高的井口進行冷卻更為重要。

甚至在井口下游處，部分熱量消散后，溫度可能還是很高，而進一步造成技術問題。即，注入井內液氣流的化學產品工作溫度最高。因此，例如，抗腐蝕產品在100℃以上的溫度下不起作用。電子元件在超過其最高工作溫度的條件下也可能被損壞或徹底被破壞。

因而，從機械學的角度看，降溫不僅能使設備更加高效地工作，也能使化學添加劑或電子設備可在最接近井出口處使用。

有時會采用的一種方法是，在井出口處安裝一段非絕緣管以幫助降溫。管子的長度基本不超過幾十米，石油井產量最大時只能進行10到20℃的小幅降溫。此外，中止生產存在非絕緣部分形成烴堵塞物的風險，該方案對此不適用。其實，廢水的溫度不可能降低至海水的環境溫度(通常為4℃)，因為這可能導致氣體水合物和其它固體的形成，進而堵塞烴管道。

另一個問題是開采儲油層時，井口壓力和溫度的變化。開始時，井口處于高溫高壓下。這要求開采開始時需要大幅降溫，開采結束時進行較小幅降溫甚或不降溫。

因此，需要調節烴輸送管道中的溫度。

此外，海底設備必須滿足結構簡單、堅固耐用的要求。

發明內容

本發明的目的在于通過提供一種專為浸置于提煉井口設計的，能適應生產初期的高溫并能在生產后期，或生產減小或終止時降溫的烴輸送裝置，以克服現有技術的不足。

為實現這一目的，本發明提供一種專為浸置于提煉井口設計的烴輸送設備，其包括第一管道，流過所述第一管道的，來自提煉井的第一流體，所述第一管道布置在外部保護殼內，且當烴輸送設備浸裝于井口時，保護殼內充滿液體介質；還包括調節系統，用于控制在第一管道中流動的烴的溫度，該系統控制調節系統中的至少一個啟動元件，以調節第一管道和充滿保護殼的液體介質間的熱交換，所述調節系統包括至少一個布置在第一管道周圍的第二管道，所述第二管道用于界定包圍至少一種調節流體的環形空間，該調節液通過調節系統的啟動元件注入或排出環形空間。

依據本發明的另一特征，運送裝置包括用于加熱第一管道的加熱系統，所述加熱系統由所述調節系統控制、啟動或關閉。

依據本發明的另一特征，調節系統控制加熱系統的啟動，而調節系統控制熱交換的減少，即從第一管道流至充滿保護殼的介質再至保護殼周圍介質的熱流的減少。

依據本發明的另一特征，調節系統控制加熱系統的啟動，而調節系統控制熱交換的增加。

依據本發明的另一特征，輸送裝置包括：至少一個溫度傳感器，其中所述傳感器通過通信線路將從提煉井流出的流體的溫度信號代表值傳送至調節系統；所述調節系統的計算器，其中所述計算器將收到的信號代表值與記錄的臨界值進行至少一次比較；然后所述調節系統根據比較結果發出加熱或冷卻的命令。

依據本發明的另一特征，溫度傳感器包括至少一個設置于環形空間內的光纖，所述環形空間沿著第一管道位于第一管道和第二管道之間。