專利名稱：冷卻氣態(tài)烴物流的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于冷卻氣態(tài)烴物流(例如源自水下管線、特別是海底管線、更特別 是延伸自海底井的水下管線的天然氣)的方法和設備。
背景技術：
水下或海底烴儲層例如天然氣儲層可以通過海底井進行開采，所述海底井提取出 烴以通過海底管線輸送至海面上的海上或陸地上的烴設施。這些設施可以包括加工、處理 和/或液化烴物流，特別是獲得液化天然氣(LNG)。W0 02/21060 A1中描述了包括配有液化裝置的駁船的用于液化天然氣的浮置裝 置。將冷卻水經(jīng)開口式進水導管供應至液化裝置，和在從換熱器中脫除冷卻水之后，使冷卻 水通過排放導管進入在容器外殼內(nèi)延伸的煙 中而直接排入海洋中。通常存在可以將冷卻 水排入環(huán)境中的最大規(guī)定溫度，類似地，這反過來限制了液化方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供冷卻氣態(tài)烴物流例如天然氣物流的方法，所述方法包括至少以下步 驟(a)將水下管線中的氣態(tài)烴物流供應至海上烴設施；(b)用一個或多個冷卻物流從氣態(tài)烴物流中脫除熱量以冷卻氣態(tài)烴物流，從而提 供較冷的烴物流和一個或多個較溫熱的冷卻物流；(c)利用至少一個較溫熱的冷卻物流的熱量加熱所述管線中供應的氣態(tài)烴物流。因為現(xiàn)在將較溫熱的冷卻物流的熱量用于加熱所述管線中供應的氣態(tài)烴物流，所 以該熱量沒有加到海洋中。因此這更容易滿足任意的排放規(guī)范，減少了冷卻方法的設計和 操作限制。在另一方面，本發(fā)明提供用于冷卻氣態(tài)烴物流例如天然氣物流的設備，所述設備 至少包括至海上烴設施的水下管線，用于將氣態(tài)烴物流供應至烴設施；冷卻系統(tǒng)，用一個或多個冷卻物流冷卻氣態(tài)烴物流，從而提供較冷的烴物流和一 個或多個較溫熱的冷卻物流；和加熱管路，以將至少一個較溫熱的冷卻物流的熱量傳遞至所述管線中的氣態(tài)烴物流。
下文將僅通過舉例方式參考實施方案和參考所附非限定附圖解釋本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案用于冷卻源自海底管線的烴物流的浮置裝置 的一般性示意圖；圖2是本發(fā)明多個實施方案的示意圖；和
圖3是圖1的更詳細的示意圖。
具體實施例方式用于本說明書的目的，將單個附圖標記分配給管路以及該管路中攜帶的物流。相 同的附圖標記指相似的部件。建議有利地使用將氣態(tài)烴物流供應至海上烴設施的水下管線，其中將烴冷卻過程 的至少一個較溫熱的冷卻物流的熱量加至所述管線中的氣態(tài)烴物流。本發(fā)明所基于的理念在于可以將通過冷卻氣態(tài)烴物流提供的熱量用于直接或間 接加熱水下(通常是海底)管線中供應的氣態(tài)物流，而在其它情況下所述熱量可能是廢熱 或多余的熱量，這些熱量將難以在不過多干擾環(huán)境的條件下除去。這反過來可能有助于阻 止在所述管線中形成氣體水合物。利用氣態(tài)烴物流脫除較溫熱的冷卻物流的至少部分熱量，允許較溫熱的冷卻物流 的熱量的脫除溫度高于當將它加到海洋時的可能溫度。本發(fā)明延及將熱量提供至通到或來自以地面為基地的設施、海上或海內(nèi)的另一容 器或結(jié)構(gòu)、或海床上的其它井口的水下管線中的氣態(tài)烴物流。這樣的管線和任意其它管路 或?qū)Ч芎桶殡S的保溫材料的排布如本文所述。任選地，可以從相同的井口或從其它井口提供一根以上管線至浮置容器。適合的 排布是提供數(shù)對管線(或一根單獨管線中一起的數(shù)對攜帶烴的導管12a)，所述管線或?qū)Ч?在海床上互相形成U形回路，從而使清管器沿著從海面至海床和返回至海面的方向運動。通過冷卻烴物流和/或通過任意預處理提供的熱量可以以加熱流體(優(yōu)選加熱后 的水物流)的形式攜帶至水下管線。在本發(fā)明的另一個實施方案中，可以通過與流體、物流、裝置、設備等換熱進行冷 卻和/或預處理，從而直接提供加熱流體，和可以直接使用該加熱流體，例如在加熱管路中 使用，以向通過所述管線的氣態(tài)烴物流提供熱量。在替代實施方案中，將通過冷卻烴物流和/或任何預處理提供的熱量在單獨的回 路或循環(huán)中與中間流體(例如單獨的水物流)進行換熱，和隨后使該中間流體與通過管線 的加熱流體或物流進行換熱。本發(fā)明中涉及的任意較溫熱的冷卻物流、加熱后的物流、加熱流體和/或中間流 體還可包含一種或多種鹽沉積抑制劑或緩蝕劑等。氣態(tài)烴物流的來源通常由海床上或海床內(nèi)的一個或多個儲層和通過位于海床上 或海床附近的井或井口提取。隨后，烴物流可以沿適合的管線從井或井口流至浮置容器。圖1給出了冷卻氣態(tài)烴物流10例如天然氣的方法，所述氣態(tài)烴物流10源自海床 16上的井口 14和海面上的海上烴設施(這里顯示為浮置容器例如船18的形式)之間的 管線12。所述管線不必物理連接至船本身，氣態(tài)烴物流10也不必直接從管線12供應至船 18。烴設施可以例如包括井口建筑物或類似物，可以將船18固定至所述井口建筑物或類似 物上，從而氣態(tài)烴物流10經(jīng)過所述井口建筑物供應至船18。氣態(tài)烴物流10可以是待冷卻的任意適合含烴氣體物流，但是通常是從一個或多 個天然氣或石油儲層中獲得的天然氣物流。通常，天然氣物流基本上由甲烷組成。優(yōu)選地， 烴物流包含至少60mol %的甲烷，更優(yōu)選至少80mol %的甲烷。
與井口 14的排布和操作一樣，從一個或多個海床儲層中提取氣態(tài)烴物流10例如 天然氣在本領域中是已知的。管線12可以包括按照本領域中已知的任意適合排布形式的一根或多根管路和導 管以及保溫材料。一個實例是用于氣態(tài)烴物流10的中心導管12a，和包括沿著例如環(huán)繞著 中心氣態(tài)烴物流導管12a排布的一根或多根導管的加熱管路90，每根導管包埋在一種或多 種保溫材料中。管線12的長度可以根據(jù)水的深度和/或用于管線的所需路徑變化，如本領域中已 知的。管線12將氣態(tài)烴物流10的來源提供至船18上或船18內(nèi)，在此烴物流10由管線 12排出。在圖1所示的實施方案中，它隨后流入冷卻系統(tǒng)22。冷卻系統(tǒng)和/或液化系統(tǒng)是本領域中已知的，和通常包括一個或多個冷卻階段， 每個冷卻階段包括一個或多個換熱器。冷卻系統(tǒng)和/或液化系統(tǒng)可以包括具有專用和/或 共用的制冷劑壓縮機和下游換熱器(例如用于脫除壓縮熱量)的一個或多個制冷劑回路。 冷卻系統(tǒng)可以包括冷卻階段，之后是用于液化氣態(tài)烴物流的液化階段，例如在LNG生產(chǎn)設 施中。冷卻氣態(tài)烴物流的常用方法是使它與一個或多個冷卻流體例如制冷劑在一個或多個 換熱器中進行換熱。冷卻流體或制冷劑是本領域中已知的，和可以包括單組分制冷劑(例如丙烷或 氮)或混合制冷劑，所述混合制冷劑通常包含兩種或更多種選自以下的物質(zhì)氮、甲烷、乙 烷、乙烯、丙烷、丙烯、丁烷、戊烷和C6+烴。冷卻可以包括至少一個壓縮機和至少一個下游換熱器，它們可以是用于冷卻烴物 流的一個或多個制冷劑回路的一部分。制冷劑通常繞制冷劑回路流動，所述制冷劑回路通 常包括至少一個制冷劑壓縮機和至少一個下游換熱器以冷卻壓縮后的物流。冷卻系統(tǒng)和/或液化系統(tǒng)可以具有一個或多個其它熱量供給器或發(fā)生器，例如鍋 爐、渦輪、冷凝器，來自其中的熱量可以用于加熱管路。這些熱量可以來自裝置本身、或排放 或廢物物流。例如，渦輪排放可以包括換熱器以提供升溫后或加熱后的物流。因此，再次參考圖1，冷卻系統(tǒng)22可以是用于冷卻氣態(tài)烴物流10和因此提供冷卻 后的烴物流20的任意排布、設備、裝置或設施、或它們的組合。冷卻后的烴物流20可以是 如后文所述的純化和/或液化天然氣物流。在本發(fā)明的一個實施方案中，將烴物流冷卻至低于0°C。優(yōu)選地，冷卻包括使烴物 流例如天然氣液化，從而提供液化烴物流例如液化天然氣形式的冷卻后的烴物流20。冷卻系統(tǒng)22的一個或多個部件、裝置、元件或物流提供通過換熱器24的較溫熱的 冷卻物流30，和換熱器24的返回冷卻物流40流回冷卻系統(tǒng)22中。較溫熱的冷卻物流30可以包含壓縮后的制冷劑。作為替代，較溫熱的冷卻物流可 以包含水和任選的一種或多種其它熱組分。作為替代，管路30可以攜帶傳熱流體而不是 較溫熱的冷卻物流本身，其中所述傳熱流體攜帶至少一部分從較溫熱的冷卻物流脫除的熱 量。管路30中的物流例如水和任選的一種或多種熱組分的溫度可以大于> 20°C，優(yōu) 選> 30°C、> 401或> 50°C或甚至大于例如100°C，例如150°C或200°C。圖1還給出了進水導管50，其通常來自船18周圍的海水，所述進水導管50進入包括過濾器系統(tǒng)28的容器26中。過濾器系統(tǒng)28可以包括適合連續(xù)凈化水的過濾器裝置，例 如轉(zhuǎn)筒或旋風分離器。過濾器系統(tǒng)28提供過濾的水物流60，所述過濾的水物流60通過泵32以提供泵送 水物流70，所述物流70還通過換熱器24。按這種方式，熱量從較溫熱的冷卻物流30交換 至換熱器24中的泵送物流70，以提供加熱后的水物流80。優(yōu)選地，管線包括至少一根用于氣態(tài)烴物流10的烴導管12a，和至少一根加熱管 路90，來自較溫熱的冷卻物流的熱量沿所述加熱管路90通過。加熱后的水物流80隨后可 以通過管線12中的入口 34直接通入加熱管路90中，從而使加熱后的水物流80中的熱量 向攜帶氣態(tài)烴物流10的管線12中的導管12a供熱。加熱管路90可以沿管線12部分延伸，但優(yōu)選延伸通過在船18與在井口 14處或 其附近的管線12末端相鄰或附近位置之間的管線12。本領域技術人員可以改變管線12和 它的導管的精確構(gòu)造。在井口 14附近，加熱管路90可以使它的物流90通過管線12中的出口 36和沿釋 放管路100流動(并返回海洋)，釋放管路100的長度可以是本領域中任意適合的長度。優(yōu) 選地，通過出口 36的物流90的溫度大于環(huán)境海洋溫度，例如+30°C。通過入口 34的加熱后 的水物流80的溫度可以高于如果將該加熱后的水物流沒有經(jīng)加熱管路90而直接排入環(huán)境 海洋中所允許的溫度。因此，需要通過進水導管50吸取的冷卻水的流量通過使它經(jīng)加熱管 路90排出而得到降低。加熱管路90的物流向管線12中攜帶的氣態(tài)烴物流10供熱，以降低、優(yōu)選阻止管 線12 (特別是烴導管12a)中可能發(fā)生的水合物形成。對大多數(shù)但不是所有的烴流體來說，希望將來自海底井口的烴物流的流動溫度維 持在高于25°C或甚至30°C，以阻止水合物形成。在海洋比所述溫度低或者可能比所述溫度 低的地方，通常以作為海水溫度和烴物流中水含量的函數(shù)的量，向烴物流加入一種或多種
二醇化合物。需要的二醇化合物的量可能是高的或非常高的，特別是在非熱帶水中，例如 20-30vol. %。本領域中已經(jīng)描述了多種保溫或加熱海底管線的方法，包括使用多種固體和 液體保溫材料，以減少需要添加的二醇化合物的量。但現(xiàn)有技術中熱源僅被描述為來自單 獨的加熱設施。圖1中所示的排布能夠利用由氣態(tài)烴物流10的冷卻系統(tǒng)22提供的熱量，從而增 大了聯(lián)合操作的效率。該效率包括降低提供用于通過加熱管路90的任意流體的單獨的加 熱設備、裝置或設施的資金和/或運行成本，以及利用由冷卻系統(tǒng)22產(chǎn)生的熱量，所述熱量 在其它情況下可能被廢棄或排入大氣中。本發(fā)明可以因此簡化和/或降低液化裝置和加熱海底管線的資金和/或運行成 本。本發(fā)明不受管線中任意烴導管和任意加熱管路的任意排布所限制。管線也可任選 包括本領域中已知的一根或多根其它管路和/或任意的靜態(tài)保溫。在這方面，注意到海底管線本身是本領域中已知的，和對于該管線已經(jīng)使用和建 議了多種排布。許多包括保溫和/或與氣態(tài)烴物流流動并流和/或逆流的其它流體的通道。 這些排布包括共軸通道、導管、管路等和/或并聯(lián)管路等。這些排布還包括在一條管線套管
6內(nèi)的多根管路或?qū)Ч艿摹笆?；參見例如W0 02/053869 A1。US 2004/0040716 A1描述了一種主動加熱烴輸送管中管流動管路中含有的烴液 體的方法，所述管中管流動管路的環(huán)狀空間含有隔熱材料和/或部分真空，還使熱水沿環(huán) 狀空間通過。熱水可以從海面上的烴處理設施供應。但US 2004/0040716不包括冷卻烴物 流的方法，也沒有提及處理來自烴冷卻過程的過量工藝熱量的問題。優(yōu)選地，所述或各加熱管路90通過相對于管線的烴導管以靠近、鄰近、內(nèi)含或任 意其它接近方式、優(yōu)選緊靠的方式沿著所述或各烴導管分布，只要來自加熱管路的熱量具 有到達烴導管的熱路徑即可。加熱管路90可以包括管線中用于相等或不等地攜帶熱量的一根或多根管路。烴導管12a可以包括管線中用于相等或不等地攜帶氣態(tài)烴物流的一根或多根導管。必要時或需要時，仍然可以向海床上的管線中加入一種或多種水合物抑制流體例 如醇化合物(例如甲醇或二醇化合物，實例是MEG、PEG和TEG)，以幫助阻止水合物形成，盡 管任何這種添加均是在明顯低于僅依靠利用二醇化合物阻止水合物形成的現(xiàn)有技術方法 的量或速率下進行。在管線12的海面端，可以提供氣/液分離器例如段塞流捕集器，以接收來自導管 12a的氣態(tài)烴物流，和使可能加入管路10中的氣態(tài)烴與任意夾帶的凝析烴、水相(可能含有 水合物抑制劑)和/或固體分離。類似地，可以提供本領域技術人員已知的裝置以預處理 管路10中的氣態(tài)烴物流，所述預處理可以包括如所需和本領域技術人員已知的脫水、脫除 酸性組分(特別是C02和H2S)、和脫汞中的一種或多種。在本發(fā)明的一個實施方案中，用于管線12中流動的氣態(tài)烴物流10的熱量至少部 分由制冷劑回路的至少一個下游換熱器提供。制冷劑回路可以包括一個以上下游換熱器， 從中可以提供用于本發(fā)明的熱量。圖2給出了用于加熱管線12中的氣態(tài)烴物流10的來自冷卻系統(tǒng)22的兩種可能熱 源。兩種排布都包括在通過冷卻系統(tǒng)22和作為完全氣化的較溫熱的冷卻物流30流出之前 通過儲罐38、膨脹器例如閥39的冷卻物流40。較溫熱的冷卻物流30通過壓縮機36 (其可 以是串連、并聯(lián)或它們的組合的一個或多個壓縮機)，之后其流出物流通過下游換熱器(這 里表示為壓縮機冷卻器24a，其可以包括串連、并聯(lián)或它們的組合的一個或多個冷卻器)。在一種排布中，第一水物流70b通過一個或多個壓縮機冷卻器24a，以從壓縮冷卻 物流中取走熱量，和從而提供加熱后的水物流80b，加熱后的水物流80b的熱量隨后可以傳 給管線12中的加熱管路90。在第二替代和/或補充排布中，存在驅(qū)動器35以驅(qū)動壓縮機36。驅(qū)動器35具有 用于其熱排放物流的排放37，和在排放物流的路徑上可以是第二水物流70a，水物流70a由 此被加熱，可能達到高于100°C的溫度，和因此提供第二加熱后的水物流80a，第二加熱后 的水物流80a可以通到管線12中的加熱管路90。因此，圖2中所示的排布能夠利用由較溫熱的冷卻物流30和/或驅(qū)動器35的熱 排放物流提供的熱量，從而增大聯(lián)合操作的效率和利用在其它情況下可能被廢棄或排入大 氣中的熱量。圖3給出了圖1的更詳細的示意圖。同樣地，將來自海床16上的井口 14的氣態(tài)烴物流10通過管線12中的中心導管12a提供至船18。類似地，提供進水物流50通過容器 26、過濾器系統(tǒng)28和泵32，從而提供泵送物流70。圖3給出了船18上或船18內(nèi)的3個裝置，其中每個裝置或它們的任意組合可以 用于冷卻和任選預處理烴物流10。因此，圖3中所示的排布不限于圖示的裝置組合或由每 個裝置提供的熱排布，并在下文進行了論述。根據(jù)來源，氣態(tài)烴物流可以含有變化量的比甲烷重的烴，例如乙烷、丙烷、丁烷和 戊烷以及芳族烴。氣態(tài)烴物流還可含有非烴，例如H20、N2、co2、H2S和其它硫化合物等。氣態(tài)烴物流可以在冷卻前進行預處理。這可以是例如脫除二氧化碳和任選的硫化 氫和/或COS，例如通過酸性氣體脫除系統(tǒng)或裝置進行。用于減少氣態(tài)烴物流中的二氧化碳 /酸性氣體的多種工藝、方法和系統(tǒng)在本領域中是已知的，包括使用有機溶劑或有機溶劑的 含水溶液，和通常包括化學溶劑和物理溶劑。W0 03/057348 A1描述了用于從含二氧化碳和 任選的硫化氫和/或COS的氣體物流中脫除這些化合物的方法，所述方法通過用水、環(huán)丁砜 和衍生自乙醇胺的仲胺或叔胺的含水洗滌溶液洗滌所述氣體而進行。在所述酸性氣體脫除工藝、系統(tǒng)和方法中，可以通過用于向系統(tǒng)的設備或裝置提 供動力的一個或多個發(fā)電機、或通過提供或產(chǎn)生加熱后的物流例如高于環(huán)境溫度的二氧化 碳或酸性氣體排放物流而產(chǎn)生熱量。 這些熱量可以用于向管線中的烴物流直接或間接供熱。因此，在另一方面，本發(fā)明提供在準備冷卻和/或液化氣態(tài)烴物流例如天然氣中 對所述氣態(tài)烴物流例如天然氣進行預處理的方法，所述方法至少包括以下步驟(a)將烴物流從水下管線(任選來自海床)提供至例如浮置容器形式的海上烴設 施；(b)處理烴物流以減少和/或脫除氣態(tài)烴物流中的一種或多種組分，和提供處理 后的烴物流以及加熱后的物流；(c)利用加熱后的物流的熱量加熱水下管線中的烴物流。所述處理可以通過處理系統(tǒng)提供，和可以包括影響氣態(tài)烴物流的屬性或組成的任 意物理和/或化學方法或方法組合，包括但不限于減少和/或脫除氣態(tài)烴物流中的一種或 多種組分。處理系統(tǒng)還可以包括與氣態(tài)烴物流換熱或與其它物流換熱的一個或多個換熱器。冷卻烴物流和/或任意的預處理還可以包括或涉及產(chǎn)生熱量或需要能量(包括由 發(fā)電機產(chǎn)生的動力)的一個或多個單元、設備或裝置。所述發(fā)電機包括本領域中已知的包 括馬達和驅(qū)動器的電力、渦輪和其它發(fā)電機。所述發(fā)電機可以作用于壓縮機、泵、分離器等， 和它們的操作通常產(chǎn)生熱量。冷卻和/或預處理還可以產(chǎn)生或提供具有需要被提取出來的 熱量的單獨物流。在本發(fā)明的加熱中，可以直接或間接利用任意或全部的這些熱源。在圖3中，氣態(tài)烴物流10首先通過酸性氣體脫除(AGR)單元或系統(tǒng)52而經(jīng)歷酸 性氣體脫除，所述酸性氣體脫除(AGR)單元或系統(tǒng)52可以是單獨的或?qū)Ｓ玫膯卧蚺c一個 或多個其它單元或設備聯(lián)合。AGR系統(tǒng)52以本領域中已知的方式提供用于脫除二氧化碳和 硫化氫和/或COS的方法，例如W0 03/057348 A1中描述的一種或多種方法。AGR系統(tǒng)52提供處理后的物流110，而AGR系統(tǒng)52中的一個或多個單元、裝置或 換熱器提供熱量，所述熱量可以通過傳熱物流120傳到第一輔助換熱器54，其中它的熱量可以傳到凈化海水的泵送物流703或它的第一部分，從而提供第一較熱的水物流70c，所述 第一較熱的水物流70c可以是加熱后的水物流80的一部分或全部，所述加熱后的水物流80 可以以前文所述的方式通過管線12中的入口 34和向下通過加熱管路90。處理后的烴物流110可以隨后通入第一冷卻階段62，所述第一冷卻階段62可以構(gòu) 成冷卻系統(tǒng)和/或液化系統(tǒng)的一部分。第一冷卻階段62可以包括并聯(lián)和/或串連的一個 或多個換熱器，和能夠降低處理后的烴物流110的溫度，優(yōu)選降低至低于0°C，和更優(yōu)選降 低至-10°C至_70°C，和提供冷卻后的烴物流130。第一冷卻階段62可以具有本領域中已知的任意構(gòu)造，和通常包括其中流過一種 或多種制冷劑以向處理后的烴物流110提供冷卻或冷能的一個或多個制冷劑回路。制冷劑 回路的一個實例是本領域中已知的丙烷制冷劑回路。圖3給出了通過第一冷卻階段62的第一制冷劑回路140，來自其中的在向處理后 的烴物流110提供其冷卻之后膨脹的制冷劑物流通入第一階段壓縮機66以進行再壓縮。第 一階段壓縮機66可以包括以本領域中已知形式串連或并聯(lián)的一個或多個壓縮機。制冷劑 的壓縮通常升高制冷劑溫度，從而它一般由第一階段壓縮機66下游的一個或多個下游換 熱器(圖2中由第二輔助換熱器64表示)冷卻。所述下游換熱器可以包括本領域中已知 的一個或多個環(huán)境水和/或空氣冷卻器。在圖3中所示的排布中，泵送物流或它的第二部分702還通過第二輔助換熱器64， 從而接收來自第一階段壓縮機66的壓縮后物流的熱量，和因此至少部分被加熱并提供第 二較熱的水物流70b，所述第二較熱的水物流70b可以是用于加熱管路90的加熱后的水物 流80的一部分或全部。來自換熱器64的制冷劑可以在再次進入第一冷卻階段62之前通 過閥。圖3還給出了通過第二冷卻階段72的冷卻后的烴物流130，其中第二冷卻階段72 也包括并聯(lián)和/或串連和設計用于進一步冷卻和/或液化冷卻后的烴物流130的一個或多 個換熱器，以提供進一步冷卻的烴物流150，所述進一步冷卻的烴物流150優(yōu)選是液化烴物 流例如液化天然氣。進一步冷卻的烴物流150例如LNG可以通入船18中的儲存器例如一 個或多個儲罐(未顯示)，或通過另外的管線或?qū)Ч?未顯示)到達位于其它位置的一個或 多個儲罐，例如以地面為基地的設施或其它浮置容器。與第一冷卻階段62 —樣，第二冷卻階段72可以包括含有用于向冷卻后的烴物 流130提供進一步冷卻的制冷劑的一個或多個制冷劑回路。一個實例制冷劑回路是混合 制冷劑，和第二冷卻階段可以將冷卻后的烴物流130的溫度降低至低于-100°C，優(yōu)選低 于-150°C。圖3給出了第二制冷劑回路160，其中來自第二冷卻階段72的膨脹的制冷劑可以 通過第二階段壓縮機76 (其可以包括并聯(lián)和/或串連的一個或多個壓縮機)，和壓縮后的物 流隨后通常被一個或多個下游換熱器(例如環(huán)境水和/或空氣冷卻器，在圖3表示為第三 輔助換熱器74)冷卻。第二制冷劑回路160中的制冷劑物流隨后以本領域中已知的方式通 過第一冷卻階段62，任選首先通過第二冷卻階段以進一步冷卻(未顯示)，之后到達閥進行 膨脹和以本領域中已知的方式再次用于第二冷卻階段72中。第三輔助換熱器74可以接收泵送物流70或它的第三部分701，從而在第二制冷劑 回路160的制冷劑物流壓縮之后(在第三輔助換熱器74中)接收來自所述制冷劑物流的熱量，和提供第三較熱的冷卻物流70a。待提供至泵送物流70以產(chǎn)生加熱后的物流80的熱量可以由AGR系統(tǒng)52及第一 和第二冷卻階段62和72中的一個或多個或它們的任意組合提供，和不限于圖3中所示的 排布。因此，最終加熱后的物流80可以由較熱的物流70a、70b和70c中的一個或多個提{共。 AGR系統(tǒng)52及第一和第二冷卻階段62和72中的一個或多個可以包括一個或多個 發(fā)電機例如燃氣渦輪，以驅(qū)動其中的一個或多個裝置、單元或分離器，例如僅作為示例的第 一和第二壓縮機66、76。這些發(fā)電機還可以向泵送物流70或它的一部分直接或間接提供至
少一些熱量。另外，圖3中，加熱后的水物流80可以隨后通過管線12中的入口 34直接通入加 熱管路90中，使得加熱后的水物流80中的熱量向攜帶來自井口 14的氣態(tài)烴物流10的管 線12中的導管12a供熱。圖3中所示的排布能夠利用由AGR系統(tǒng)52及第一和第二冷卻階 段62和72中的一個或多個提供的熱量，從而增大聯(lián)合操作的效率和利用在其它情況下可 能被廢棄或排入大氣中的熱量。本領域技術人員將理解，在不偏離所附權利要求的范圍的條件下，可以以多種方 式實施這一新發(fā)明。
權利要求
一種冷卻氣態(tài)烴物流例如天然氣物流的方法，所述方法包括至少以下步驟(a)將水下管線中的氣態(tài)烴物流供應至海上烴設施；(b)用一個或多個冷卻物流從氣態(tài)烴物流中脫除熱量以冷卻氣態(tài)烴物流，從而提供較冷的烴物流和一個或多個較溫熱的冷卻物流；(c)利用至少一個較溫熱的冷卻物流的熱量加熱所述管線中供應的氣態(tài)烴物流。
2.權利要求1的方法，其中步驟(b)中的冷卻包括將烴物流冷卻至低于0°C的冷卻階段。
3.權利要求1或2的方法，其中步驟(b)中的冷卻包括使烴物流液化和提供液化烴物 流例如液化天然氣物流的液化階段。
4.前述權利要求中一項或多項的方法，其中所述冷卻包括在至少一個壓縮機中壓縮一 個或多個冷卻物流和在至少一個下游換熱器中從一個或多個冷卻物流中脫除熱量。
5.權利要求4的方法，其中步驟(c)中用于所述管線中供應的氣態(tài)烴物流的熱量至少 部分由至少一個下游換熱器提供。
6.前述權利要求中一項或多項的方法，其中氣態(tài)烴物流在步驟(a)下游和在步驟(b) 之前進行預處理，所述處理包括酸性氣體脫除，和其中用于所述管線中供應的氣態(tài)烴物流 的熱量至少部分由酸性氣體脫除過程提供。
7.前述權利要求中一項或多項的方法，其中用于所述管線中供應的氣態(tài)烴物流的熱量 以加熱后的水物流的形式提供至所述管線。
8.權利要求7的方法，其中至少部分加熱后的水物流通過水物流或它的一部分與至少 一個較溫熱的冷卻物流換熱提供。
9.權利要求7的方法，其中至少部分加熱后的水物流通過水物流或它的一部分與傳熱 流體之間換熱提供，所述傳熱流體攜帶至少一部分從至少一個較溫熱的冷卻物流中脫除的 熱量。
10.前述權利要求中一項或多項的方法，其中所述管線在海床上的一個或多個井口和 海上烴設施之間延伸。
11.前述權利要求中一項或多項的方法，其中所述海上烴設施是浮置容器。
12.用于冷卻氣態(tài)烴物流例如天然氣物流的設備，所述設備至少包括至海上烴設施的水下管線，用于將氣態(tài)烴物流供應至所述烴設施；冷卻系統(tǒng)，用一個或多個冷卻物流冷卻氣態(tài)烴物流，從而提供較冷的烴物流和一個或 多個較溫熱的冷卻物流；和加熱管路，將至少一個較溫熱的冷卻物流的熱量傳遞至所述管線中的氣態(tài)烴物流。
13.權利要求12的設備，其中所述冷卻系統(tǒng)包括冷卻階段和用于使氣態(tài)烴物流液化的 液化階段。
14.權利要求12或13的設備，其中所述海上烴設施是浮置容器。
全文摘要
一種冷卻氣態(tài)烴物流(10)例如天然氣的方法，所述方法包括至少以下步驟(a)將水下管線(12)中的氣態(tài)烴物流(10)供應至海上烴設施(18)；(b)用一個或多個冷卻物流(40)從氣態(tài)烴物流(10)中脫除熱量以冷卻氣態(tài)烴物流(10)，從而提供較冷的烴物流(20)和一個或多個較溫熱的冷卻物流(30)；(c)利用至少一個較溫熱的冷卻物流(30)的熱量加熱所述管線(12)中供應的氣態(tài)烴物流(10)。
文檔編號E21B43/01GK101828087SQ200880100634
公開日2010年9月8日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權日2007年7月30日
發(fā)明者D·B·倫貝克, P·M·保盧斯 申請人:國際殼牌研究有限公司