US Patent 7234524
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-
8/10/2019 US Patent 7234524
1/15
US007234524B2
( 1 2 ) Unlted
States
Patent ( 1 0 ) P a t e n t
N 0 . 2
US 7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
Shaw
e t
a l . ( 4 5 ) Date o f P a t e n t : J u n .
2 6 ,
2007
(54) SUBSEACHEMICALINJECTION
UNIT
FOR
3,780,750
A
* 12/1973
P e r k i n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 / 1 3
ADDITIVE INJECTIONAND MONITORING 4,589,434 A * 5/1986 Kelley . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 3 7 / 1
SYSTEM
FOR
OILFIELDOPERATIONS 4,732,215 A * 3 /198 8 Hopper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166/366
*
( 7 5 )
I n v e n t o r s : Christopher
Kempson ShaW, 4 8 4 8 4 7 5 A 7 / 1 9 8 9 1 6 6 6 5 7
C l a r e / m o r e OK
Us); C indy L_
Crow
5 , 0 2 5 , 8 6 5
A
6 / 1 9 9 1
C a l d w e l l
e t a l . . . . . . . . . . . . .
1 6 6 / 3 6 6
Sugar Land
TX
Us); William 6 , 1 0 2 , 1 2 4
A
*
8 / 2 0 0 0
S k e e l s
e t
a 1 .
. . . . . . . . . . . . . .
166/347
Edward
eschbacher, J r . ,
Houston,
6 , 1 9 6 , 3 1 4 B1* 3 / 2 0 0 1
Chen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1 6 6 / 2 7 5
TX U S ) ; Sunder
Ramachandran, 6 , 2 8 1 , 4 8 9 B1 8 / 2 0 0 1 T u b e l e t a 1 .
Sugar
L a n f l ,
TX Us); Mitch
C -
6 , 2 9 2 , 7 5 6
B1 *
9 / 2 0 0 1
L i e v o i s
e t
a l . . . . . . . . . . . . . . .
. . 7 0 2 / 5 0
Means,
Rlchmond,
TX
Us); Paul
S - 6 , 4 6 7 , 3 4 0
B1 * 1 0 / 2 0 0 2
G a l l a g h e r
e t a l . . . . . . . . 73/15218
Tubel
The
Woodlandsa
TX
Us) 6 , 5 3 6 , 5 2 8 B1 *
3/2003 Amin e t
a l .
. . . . . . . . . . . . . . .
166/369
( 7 3 ) A s s i g n e e : B a k e r H u g h e s
I n c o r p o r a t e d , H o u st o n ,
TX ( U S )
( C o n t i n u e d )
( * ) N o t i c e :
S u b j e c t
t o a n y
d i s c l a i m e r ,
t h e t e r m o f t h i s
p a t e n t
i s e x t e n d e d o r a d j u s t e d
u n d e r
3 5 P r i m a r y E x a m i n e r i l e n n i f e r H , Gay
U . S . C . 1 5 4 ( b ) b y 2 0 0 d a y s - A s s i s t a n t ExamineriShane Bomar
( 7 4 )
A t t o r n e y ,
A g e n t ,
o r
F
rmiMadan,
Mossman & r i r a m ,
( 2 1 )
A p p l .
N o . : 1 0 / 6 4 1 , 3 5 0 RC
( 2 2 )
F i l e d :
A u g . 1 4 , 2 0 0 3 ( 5 7 ) A B S T RA C T
( U n d e r 3 7 CFR 1 . 4 7 )
( 6 5 )
Pnor Pubhcatlon Data
A
y s t e m m o n i t o r s a n d
c o n t r o l s
t h e
i n j e c t i o n
o f a d d i t i v e s
US 0 0 4 / 0 1 6 8 8 1 1 A1 S e p _ 2 , 2004
i n t o
f o r m a t i o n
? u i d s
r e c o v e r e d
t h r o u g h
a
s u b s e a
W e l l .
The
system
i n c l u d e s a
c h e m i c a l i n j e c t i o n
u n i t
and
a
c o n t r o l l e r
R e l a t e d US.
A p p l i c a t i o n Data p o s i t i o n e d
a t a
r e m o t e s u b s e a
l o c a t i o n .
The
i n j e c t i o n
u n i t
uses
a
pump o supply
one or more selected a d d i t i v e s from
( 6 0 )
P r o v l s l o n a l apphcanon
O ' 6 0 / 4 0 3 4 4 5
? l e d on
u g ' a
s u b s e a
a n d / o r
r e m o t e s u p p l y
u n i t . The c o n t r o l l e r
o p e r a t e s
1 4 2 0 0 2 ' t h e
pump
t o c o n t r o l t h e a d d i t i v e ?oW
r a t e
based on s i g n a l s
( 5 1 ) I n t _ C L
p r o v i d e d
b y s e n s o r s
m e a s u r i n g
a p a r a m e t e r o f n t e r e s t .
Aone
E2 1 B 3 7 / 0 6 ( 2 0 0 6 0 1 )
mode
s y s t e m i n c l u d e s a s u r f a c e f a c i l i t y
f o r
s u p p o r t i n g t h e
E 2 1 B
4 3 / 0 1
( 2 0 0 6 0 1 ) s u b s e a c h e m i c a l
i n j e c t i o n
a n d ' m o n i ' t o r i n g a c t i v i t i e s .
I n o n e
( 5 2 ) US C l 166604 166635 1 6 6 6 6 8 e m b o d l m e n t ,
t h e s u r f a c e
f a c l l l t y
1 5
a n
o f f s h o r e
r 1 g ' t h a t
( 5 8 )
F i e l d o f
Search . . . . . . . . . . . . . s 1 6 6 / 3 3 5 ,
p r o v l d e s
Power and
h a s
a C h e m l c a l
S u p p l y t h a t p r o v l d e s
a d d i t i v e s t o one
o r
more
i n j e c t i o n
u n i t s .
I n another
embodi
m e n t ,
t h e
s u r f a c e f a c i l i t y i n c l u d e s
a
r e l a t i v e l y
s t a t i o n a r y
buoy
and a
m o b i l e
s e r v i c e
v e s s e l . When
e e d e d ,
t h e s e r v i c e
( 5 6 ) R e f e r e n c e s C i t e d
v l e s s l e l
t r a n s f e r s a d d i t i v e s t o t h e
c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t s
v i a
t e
uoy.
1 6 6 / 3 5 1 ,
3 6 8 , 3 6 6 , 2 5 0 . 0 1 ,
5 7 ,
3 0 0 ,
3 0 4
S e e
a p p l i c a t i o n
? l e f o r c o m p l e t e
s e a r c h h i s t o r y .
U . S . PATENTDOCUMENTS
3 , 6 9 5 , 0 4 7 A
* 10/1972
Pogonowski
e t a 1 . . . . . . . . 405/210 42 Claims, 5
Drawing
Sheets
We
-
1 as
2 1 - 4 . .
P R O C E S S I N G m
. _ i
1 4 0 a
9
4 22
a l l . A D
I
muons
-
8/10/2019 US Patent 7234524
2/15
US 7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
P a g e
2
US.
PATENT
DOCUMENTS 2 0 0 2 / 0 0 0 4 0 1 4
A1 1 / 2 0 0 2 Kohl
* 2002/0011335 A1
1 / 2 0 0 2 Zhang 6 1 6 1 .
Tucker t
..
e t ~
,2 1 3 ,5 33
55*
$588; 1123? 6 a 1 ~ 122222 2004/0253734
Al*
1 2 / 2 004 Firm in . . . . . . . . . . . .
436 28
m1
2004/0262008 Al* 12/2004 Deans et
a 1 . . . . . . . . . . . . . . .
.. 166/339
6 , 6 4 0 , 9 0 1
Bl* 1 1 / 2 0 0 3
A p p l e f o r d
e 1 6 1 . 1 6 6 / 3 5 7
2005/0137432
Al* 6/2005
Matthews 6161.
. . . . . . . . . .
. .
5 85 / 1 5
6,663,361 B2* 12/2003
K 6 1 1 1
e t
a 1 .
. . . . .
. .
417/417
Zoos/0178556 AH
8/2005
A
H t
1
1 6 6 6 6 6
6,7 25 ,9 2 4 B2* 4 /2 0 0 4
Davidson 6161.
1 66/ 2 50.0 1 PPeOr e a'
6 , 7 7 2 , 8 4 0 B2* 8 / 2 0 0 4
Headworth
1 6 6 / 3 0 2
6 , 8 6 9 , 2 5 1
B2*
3 / 2 0 0 5 Zou e t
a 1 .
4 0 5 / 2 0 5
*
c i t e d by
examiner
-
8/10/2019 US Patent 7234524
3/15
-
8/10/2019 US Patent 7234524
4/15
U.S.
Patent J u n . 2 6 ,
2 0 0 7 S h e e t
2
0 f
5
US
, 2 3 4 , 5 2 4
B2
1 5 0
_
ELECTRICAL
_\
_ _
_ _ _/91
OKER
1 3 a 2 % } M E M O R Y \80 8 9
PROCESSIN
DRVER
U N I T } i
< : -
c ? o ? s
A D D W E
@
. = S O U R C E
P U M P S L / |
\
\ 1 1 6 \ 1 s 1
1 5 1 2 0
\
54
- 54
122 /
1 5
i
5 6
:
b
/
64
I
5 1 b
F I G .
2
-
8/10/2019 US Patent 7234524
5/15
-
8/10/2019 US Patent 7234524
6/15
-
8/10/2019 US Patent 7234524
7/15
U.S. Patent J u n . 2 6 , 2 0 0 7 S h e e t 5 0 r 5 US , 2 3 4 , 5 2 4 B2
/ 5 3 3
j
[500
5 3 2
5 2 0
S 4 b - k f
3 0
5
d/
a
5 1 0
/
;
4 0 8 4 C 5 2 2
5 5 0
5 4 0
5 4 4
F I G .
5 A
-
8/10/2019 US Patent 7234524
8/15
US
7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
1
SUBSEA
CHEMICAL
INJECTION UNIT
FOR
ADDITIVE
INJECTIONAND
MONITORING
SYSTEM FOR OILFIELD OPERATIONS
CROSS-REFERENCETO RELATED
APPLICATIONS
T h i s a p p l i c a t i o n t a k e s
p r i o r i t y f r o m
US.
P r o v i s i o n a l
A p p l i c a t i o n
S e r . N o . 6 0 / 4 0 3 , 4 4 5 ? l e d A u g .
1 4 , 2 0 0 2 .
BACKGROUND OF THE INVENTION
1 .
F i e l d o f t h e I n v e n t i o n
T h i s i n v e n t i o n r e l a t e s
g e n e r a l l y
t o o i l ? e l d o p e r a t i o n s a n d
more p a r t i c u l a r l y
t o
a s u b s e a c h e m i c a l i n j e c t i o n
and ?uid
p r o c e s s i n g s y s t e m s a n d m e t h o d s .
2 .
Background o f t h e
A r t
C o n v e n t i o n a l
o f f s h o r e p r o d u c t i o n f a c i l i t i e s
o f t e n
have a
? o a t i n g o r ?xed p l a t f o r m s
s t a t i o n e d a t t h e
W a t e r s
s u r f a c e
and s u b s e a
equipment
such a s
a
W e l l head p o s i t i o n e d o v e r
t h e
s u b s e a
W e l l s
a t
t h e
mud
i n e
o f
a s e a b e d .
The
r o d u c t i o n
W e l l s
d r i l l e d i n a s u b s e a f o r m a t i o n t y p i c a l l y p r o d u c e ? u i d s
(Which can i n c l u d e
one
o r more of
i l ,
g a s
and
W a t e r )
t o
t h e
s u b s e a W e l l h e a d . T h i s ? u i d
( W e l l b o r e
? u i d ) i s c a r r i e d t o t h e
p l a t f o r m v i a a
r i s e r
o r t o a
s u b s e a
?uid s e p a r a t i o n
u n i t
f o r
p r o c e s s i n g . O f t e n ,
a v a r i e t y
o f
c h e m i c a l s
( a l s o
r e f e r r e d t o
h e r e i n
a s
a d d i t i v e s ) a r e i n t r o d u c e d i n t o
t h e s e
p r o d u c t i o n
W e l l s a n d
p r o c e s s i n g
u n i t s t o c o n t r o l ,
among
o t h e r t h i n g s ,
c o r r o s i o n ,
s c a l e ,
p a r a ? i n ,
e m u l s i o n ,
h y d r a t e s ,
h y d r o g e n s u l
? d e , a s p h a l t e n e s , i n o r g a n i c s a n d f o r m a t i o n
o f
o t h e r h a r m f u l
c h e m i c a l s . I n
o ? f s h o r e
o i l ? e l d s ,
a
s i n g l e
o ? f s h o r e p l a t f o r m
( e . g . ,
v e s s e l , s e m i - s u b m e r s i b l e
o r ?xed s y s t e m ) c a n b e
u s e d
t o s u p p l y t h e s e
a d d i t i v e s
t o
s e v e r a l p r o d u c i n g W e l l s .
The e q u i p m e n t u s e d t o i n j e c t
a d d i t i v e s
i n c l u d e s
a t t h e
s u r f a c e a
c h e m i c a l
s u p p l y u n i t , a
c h e m i c a l i n j e c t i o n
u n i t ,
and a c a p i l l a r y o r
t u b i n g
( a l s o r e f e r r e d t o h e r e i n
a s
con
d u c t o r l i n e ) t h a t r u n s
from
h e o ? f s h o r e
p l a t f o r m
t h r o u g h o r
a l o n g
t h e
r i s e r a n d i n t o
t h e
s u b s e a W e l l b o r e . P r e f e r a b l y ,
t h e
a d d i t i v e i n j e c t i o n
s y s t e m s s u p p l y p r e c i s e
a m o u n t s
o f a d d i
t i v e s . I t
i s
a l s o d e s i r a b l e
f o r t h e s e s y s t e m s t o
p e r i o d i c a l l y o r
c o n t i n u o u s l y m o n i t o r
t h e a c t u a l amount
o f
t h e
a d d i t i v e s
b e i n g d i s p e n s e d , d e t e r m i n e t h e
i m p a c t o f
t h e d i s p e r s e d
a d d i t i v e s ,
and
v a r y t h e
amount
o f
d i s p e r s e d a d d i t i v e s a s
needed t o
m a i n t a i n
c e r t a i n d e s i r e d
p a r a m e t e r s
o f i n t e r e s t
W i t h i n
t h e i r
r e s p e c t i v e d e s i r e d r a n g e s o r a t t h e i r d e s i r e d
v a l u e s .
I n c o n v e n t i o n a l a r r a n g e m e n t s , h o W e v e r , t h e c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t
i s
p o s i t i o n e d
a t
t h e W a t e r s u r f a c e ( e . g . , on t h e
o ? f s h o r e
p l a t f o r m
o r a v e s s e l ) ,
Which
can be s e v e r a l hundred
t o t h o u s a n d s
o f f e e t ) from t h e s u b s e a
W e l l h e a d .
M o r e o v e r ,
t h e
t u b i n g
may d i r e c t t h e
a d d i t i v e s
t o
p r o d u c e d
? u i d s
i n
t h e
W e l l b o r e s l o c a t e d
hundreds
o r t h o u s a n d s o f f e e t
beloW t h e
s e a b e d
? o o r .
The
d i st a n c e s e p a r a t i n g t h e
c h e m i c a l
i n j e c t i o n
u n i t and
t h e l o c u s
o f i n j e c t i o n a c t i v i t y c a n
r e d u c e
t h e
e ? f e c t i v e n e s s o f t h e a d d i t i v e i n j e c t i o n p r o c e s s .
F o r
e x a m p l e ,
i t i s knoWn t h a t t h e W e l l b o r e i s a dynamic e n v i r o n m e n t
W h e r e i n p r e s s u r e , t e m p e r a t u r e , a n d c o m p o s i t i o n
o f
f o r m a
t i o n ? u i d s c a n c o n t i n u o u s ly ? u c t u a t e o r c h a n g e . The
d i s
t a n c e
betWeen t h e s u r f a c e - l o c a t e d
c h e m i c a l
i n j e c t i o n
u n i t
and t h e
s u b s e a
environment
i n t r o d u c e s
f r i c t i o n
l o s s e s
and a
l a g b e t W e e n
t h e
s e n s i n g
o f
a g i v e n c o n d i t i o n a n d t h e
e x e c u t i o n
o f m e a s u r e s f o r a d d r e s s i n g
t h a t
c o n d i t i o n . T h u s ,
f o r i n s t a n c e ,
a
c o n v e n t i o n a l l y l o c a t e d c h e m i c a l i n j e c t i o n
u n i t
may
i n j e c t
c h e m i c a l s
t o remedy a c o n d i t i o n
t h a t h a s
s i n c e
c h a n g e d .
20
25
30
35
40
45
50
55
60
6 5
2
The
p r e s e n t
i n v e n t i o n a d d r e s s e s t h e a b o v e - n o t e d p ro b
l e m s a n d p r o v i d e s a n e n h a n c e d a d d i t i v e i n j e c t i o n s y s t e m
s u i t a b l e f o r s u b s e a a p p l i c a t i o n s .
SUMMARY OF THE INVENTION
T h i s i n v e n t i o n p r o v i d e s a s y s t e m
a n d method f o r d e p l o y
ment o f c h e m i c a l s o r
a d d i t i v e s
i n s u b s e a o i l W e l l
o p e r a t i o n s .
The
c h e m i c a l s
used p r e v e n t o r
r e d u c e b u i l d up o f h a r m f u l
e l e m e n t s ,
such a s
p a r a ? i n
o r s c a l e and
p r e v e n t o r
r e d u c e
c o r r o s i o n o f
h a r d W a r e i n t h e
W e l l b o r e and a t
t h e s e a b e d ,
i n c l u d i n g
p i p e s
a n d
a l s o
p r o m o t e
s e p a r a t i o n a n d / o r p r o c e s s
i n g
o f f o r m a t i o n
? u i d s
p r o d u c e d
by s u b s e a W e l l b o r e s . I n
o n e
a s p e c t , t h e system
i n c l u d e s
one o r more subsea mounted
t a n k s f o r s t o r i n g c h e m i c a l s ,
one
o r more s u b s e a pumping
systems f o r i n j e c t i n g
o r pumping
chemicals i n t o one o r more
W e l l b o r e s a n d / o r s u b s e a p r o c e s s in g u n i t s ( s ) , a s y s t e m
f o r
s u p p l y i n g c h e m i c a l s t o
t h e
s u b s e a
t a n k s ,
Which may
b e
v i a
an
u m b i l i c a l
i n t e r f a c i n g
t h e s u b s e a t a n k s
t o
a s u r f a c e
chemi
c a l s u p p l y u n i t o r
a
r e m o t e l y - c o n t r o l l e d u n i t o r v e h i c l e
t h a t
c a n
e i t h e r r e p l a c e t h e empty
s u b s e a t a n k s W i t h c h e m i c a l
? l l e d t a n k s o r
? l l
t h e s u b s e a t a n k s W i t h t h e c h e m i c a l s . The
s u b s e a
t a n k s
may
l s o
b e
r e p l a c e d
by a n y
o t h e r
c o n v e n t i o n a l
m e t h o d s . The
s u r f a c e a n d s u b s e a
t a n k s
may
i n c l u d e m u l t i p l e
compartments o r s e p a r a t e t a n k s
t o h o l d d i ? f e r e n t
c h e m i c a l s
Which
can be
deployed
i n t o
Wellbores
a t
d i ? f e r e n t
o r same
t i m e . The s u b s e a c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t
can
be s e a l e d
i n a
W a t e r - t i g h t e n c l o s u r e . The s u b s e a c h e m i c a l s t o r a g e a n d
i n j e c t i o n s y s t e m d e c r e a s e s
t h e v i s c o s i t y
p r o b l e m s
r e l a t e d t o
pumping
c h e m i c a l s
f r o m t h e s u r f a c e
t h r o u g h u m b i l i c a l
c a p i l l a r y t u b i n g s t o a
s u b s e a i n s t a l l a t i o n
l o c a t i o n
t h a t
may
i n
some c a s e s be up t o 20 m i l e s from t h e s u r f a c e
pumping
s t a t i o n .
The
s y s t e m
i n c l u d e s s e n s o r s a s s o c i a t e d
W i t h
t h e s u b s e a
t a n k ,
t h e
s u b s e a p i p e s
c a r r y i n g t h e p r o d u c e d
? u i d s ,
t h e
W e l l b o r e , t h e
u m b i l i c a l
and t h e s u r f a c e f a c i l i t i e s .
The s u r
f a c e
t o
s u b s e a
i n t e r f a c e ma y
s e
?ber o p t i c
c a b l e s
t o monitor
t h e c o n d i t i o n
o f
t h e u m b i l i c a l
a n d
t h e
l i n e s
a n d
p r o v i d e
c h e m i c a l ,
p h y s i c a l
a n d e n v i r o n m e n t a l
d a t a ,
s u c h a s c h e m i c a l
c o m p o s i t i o n , p r e s s u r e ,
t e m p e r a t u r e ,
v i s c o s i t y e t c . F i b e r
o p t i c s e n s o r s
a l o n g
W i t h
c o n v e n t i o n a l
s e n s o r s may a l s o be
u t i l i Z e d i n t h e system
W e l l b o r e .
Other s u i t a b l e
s e n s o r s
t o
d e t e r m i n e t h e
c h e m i c a l
and p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e
c h e m i c a l b e i n g
i n j e c t e d
i n t o
t h e
W e l l b o r e
a n d t h e
? u i d
e x t r a c t e d
from t h e W e l l b o r e
may a l s o be
u s e d .
The
s e n s o r s
may b e d i s t r i b u t e d t h r o u g h o u t
t h e
s y s t e m t o p r o v i d e
d a t a
r e l a t i n g
t o t h e p r o p e r t i e s
o f
t h e c h e m i c a l s , t h e W e l l b o r e
p r o d u c e d
? u i d , p r o c e s s e d
? u i d a t
s u b s e a p r o c e s s i n g
u n i t a n d
s u r f a c e u n i t and t h e h e a l t h and o p e r a t i o n o f t h e v a r i o u s
s u b s e a a n d
s u r f a c e
e q u i p m e n t .
The
s u r f a c e s u p p l y u n i t s may i n c l u d e t a n k s
c a r r i e d
by a
p l a t f o r m o r v e s s e l o r buoys
a s s o c i a t e d
W i t h
t h e s u b s e a W e l l s .
E l e c t r i c poWer
a t
t h e s u r f a c e
may be
g e n e r a t e d
from s o l a r
poWer o r from c o n v e n t i o n a l poWer g e n e r a t o r s .
H y d r a u l i c
poWer
u n i t s
a r e
p r o v i d e d f o r
s u r f a c e and s u b s e a
c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t s . C o n t r o l l e r s a t t h e s u r f a c e a l o n e o r a t s u b s e a
l o c a t i o n s
o r
i n c o m b i n a t i o n c o n t r o l t h e
o p e r a t i o n
o f
t h e
s u b s e a
i n j e c t i o n s y s t e m i n r e s p o n s e t o one
o r
p a r a m e t e r s of
i n t e r e s t s
r e l a t i n g
t o
t h e
s y s t e m a n d / o r i n r e s p o n s e t o p r o
g r a m m e d
i n s t r u c t i o n s .
A
W o - W a y
t e l e m e t r y s y s t e m p r e f e r
a b l y p r o v i d e s d a t a c o m m un i c a t i o n b e t W e e n
t h e
s u b s e a s y s
tem and h e s u r f a c e e q u i p m e n t .
Commands
from h e s u r fa c e
u n i t a r e
r e c e i v e d
by t h e s u b s e a i n j e c t i o n u n i t
a n d
t h e
e q u i p m e n t
a n d
c o n t r o l l e r s
l o c a t e d i n t h e W e l l b o r e s . The
s i g n a l s and d a t a
a r e t r a n s m i t t e d betWeen a n d / o r
among
e q u i p m e n t , s u b s e a
c h e m i c a l i n j e c t i o n ,
? u i d
p r o c e s s i n g u n i t s ,
and
s u r f a c e
e q u i p m e n t .
A emote u n i t , such a s a t a l a n d
-
8/10/2019 US Patent 7234524
9/15
US
7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
3
f a c i l i t y ,
may
a l s o b e
p r o v i d e d . The
r e m o t e l o c a t i o n t h e n i s
made
c a p a b l e
o f c o n t r o l l i n g t h e o p e r a t i o n o f t h e c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t s o f t h e
s y s t e m o f
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n .
I n one
embodiment,
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n p r o v i d e s a
s u b s e a
a d d i t i v e i n j e c t i o n s y s t e m f o r t r e a t i n g
f o r m a t i o n
?u
i d s . I n
o n e
mode, t h e s y s t e m i n j e c t s , m o n i t o r s and
c o n t r o l s
t h e
s u p p l y o f a d d i t i v e s i n t o ? u i ds r e c o v e r e d t h r o u g h s u b s e a
p r o d u c t i o n W e l l b o r e s . The
system can i n c l u d e
a s u r f a c e
f a c i l i t y h a v i n g a s u p p l y u n i t f o r s u p p l y i n g a d d i t i v e s
t o
a
c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t l o c a t e d a t a s u b s e a
l o c a t i o n .
The chemical i n j e c t i o n u n i t i n c l u d e s
a
pump and
a
con
t r o l l e r .
The pump s u p p l i e s , under p r e s s u re , a s e l e c t e d a d d i
t i v e from
c h e m i c a l
s u p p l y
u n i t
i n t o t h e s u b se a W e l l b o r e v i a
a
s u i t a b l e
supply l i n e . I n one embodiment, one or more
a d d i t i v e s a r e pumped from an u m b i l i c a l d i s p o s e d
on
t h e
o u t s i d e
of
a r i s e r e x t e n d i n g
t o
a s u r f a c e f a c i l i t y . I n a n o t h e r
embodiment,
t h e a d d i t i v e s a r e
s u p p l i e d from one
o r more
s u b s e a t a n k s . The c o n t r o l l e r a t a
seabed
l o c a t i o n d e t e r m i n e s
a d d i t i v e ?oW
r a t e and c o n t r o l s
t h e
o p e r a t i o n o f
t h e
pump
a c c o r d i n g
t o
s t o r e d p a r a m e t e r s in t h e
c o n t r o l l e r . The
s u b s e a
c o n t r o l l e r a d j u st s t h e ?oW a t e o f t h e a d d i t i v e t o t h e W e l l b o r e
t o a c h i e v e t h e d e s i r e d l e v e l
of
c h e m i c a l a d d i t i v e s .
The
s y s t e m o f
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n
may
e c o n ? g u r e d
f o r
m u l t i p l e
p r o d u c t i o n
W e l l s . I n o n e e m b o d i m e n t ,
s u c h
a
system i n c l u d e s
a s e p a r a t e
pump,
a
?uid l i n e
and a
subsea
c o n t r o l l e r f o r e a c h s u b s e a
W e l l .
A l t e r n a t i v e l y , a
s u i t a b l e
common u b s e a c o n t r o l l e r may be p r o v i d e d
t o
communicate
W i t h and
o c o n t r o l
m u l t i p l e W e l l s i t e pumps
v i a
a d d r e s s a b l e
s i g n a l i n g .
A e p a r a t e ?oW
m e t e r
f o r e a c h
pump
p r o v i d e s
s i g n a l s
r e p r e s e n t a t i v e o f t h e
?oW
r a t e
f o r i t s
a s s o c i a t e d
pump
o t h e o n s i t e common o n t r o l l e r . The
seabed
o n t r o l l e r
a t l e a s t p e r i o d i c a l l y p o l l s e a c h ?oW m e t e r a n d p e r f o r m s t h e
above-described f u n c t i o n s .
I f a
common
d d i t i v e i s
used
f o r
a number of e l l s , a s i n g l e
a d d i t i v e s o u r c e
may e u s e d .
A
s i n g l e o r
common
pump
may l s o
be
used With a s e p a r a t e
c o n t r o l v a l v e i n e a c h
s u p p l y
l i n e t h a t i s c o n t r o l l e d
by
t h e
c o n t r o l l e r
t o
a d j u s t
t h e i r r e s p e c t i v e
?oW a t e s .
The
a d d i t i v e
i n j e c t i o n
o f
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
may
a l s o
u t i l i Z e
a
mixer
Wherein
d i f f e r e n t
a d d i t i v e s a r e mixed
o r combined a t t h e
W e l l s i t e and h e
combined m i x t u r e
i s i n j e c t e d by a common
pump and
metered
by
a
common
e t e r .
The
seabed con
t r o l l e r c o n t r o l s t h e
amounts o f t h e
v a r i o u s a d d i t i v e s
i n t o
t h e
m i x e r .
The
a d d i t i v e
i n j e c t i o n s y s t e m may f u r t h e r i n c l u d e
a
p l u r a l i t y o f s e n s o r s
d o W n h o l e W h i c h
p r o v i d e s i g n a l s r e p r e
s e n t a t i v e of
one
o r more parameters of n t e r e s t .
Parameter
of
i n t e r e s t
c a n
i n c l u d e t h e s t a t u s , o p e r a t i o n
and
c o n d i t i o n
o f
e q u i p m e n t
( e . g . ,
v a l v e s )
a n d
t h e
c h a r a c t e r i s t i c s o f
t h e
p r o
duced ? u i d , s u c h
a s t h e p r e s e n c e o r f o r m a t i o n
of s u l ? t e s ,
h y d r o g e n
s u l ? d e , p a r a ? i n , e m u l s i o n , s c a l e ,
a s p h a l t e n e s ,
h y d r a t e s , ? u i d
?oW
r a t e s f r o m
v a r i o u s
p e r f o r a t e d Z o n e s ,
?oW r a t e s t h r o u g h doWnhole v a l v e s , doWnhole
p r e s s u r e s
a n d a n y
o t h e r d e s i r e d
p a r a m e t e r . The
s y s t e m may a l s o
i n c l u d e s e n s o r s o r t e s t e r s
t h a t
p r o v i d e i n f o r m a t i o n about t h e
c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e p r o d u c e d ? u i d .
The
measurements
r e l a t i n g t o t h e s e
v a r i o u s p a r a m e t e r s
a r e
p r o v i d e d t o
t h e
W e l l s i t e c o n t r o l l e r Which i n t e r a c t s With one or
more
models
o r programs
provided
t o t h e c o n t r o l l e r o r d e t e r m i n e s t h e
amount
o f t h e
v a r i o u s
a d d i t i v e s
t o
b e
i n j e c t e d
i n t o t h e
W e l l b o r e
a n d / o r i n t o a s u b s e a ?uid t r e a t m e n t u n i t
and
t h e n
c a u s e s t h e system t o i n j e c t t h e c o r re c t amounts of such
a d d i t i v e s . I n o n e a s p e c t , t h e s y s t e m
c o n t i n u o u s l y
o r p e r i
o d i c a l l y
u p d a t e s
t h e m o d e l s
b a s e d
on t h e v a r i o u s o p e r a t i n g
c o n d i t i o n s and t h e n c o n t r o l s t h e a d d i t i v e i n j e c t i o n i n
r e s p o n s e t o t h e u p d a t e d m o d e l s . T h i s p r o v i d e s a c l o s e d - l o o p
s y s t e m W h e r e i n s t a t i c o r dynamic models may b e u t i l i Z e d t o
m o n i t o r a n d c o n t r o l t h e a d d i t i v e i n j e c t i o n p r o c e s s .
The
20
25
30
35
40
45
50
55
60
6 5
4
a d d i t i v e s i n j e c t e d
u s i n g t h e p r e s e n t i n v e n t i o n
a r e i n j e c t e d
i n
v e r y s m a l l a m o u n t s . P r e f e r a b l y , t h e
?oW
r a t e
f o r an
a d d i t i v e
i n j e c t e d
u s i n g
t h e
p r e s e n t in v e n t i o n
i s
a t
a
r a t e s u c h t h a t
t h e
a d d i t i v e
i s
p r e s e n t a t a
c o n c e n t r a t i o n
of
from a b o u t 1 p a r t s
p e r
m i l l i o n
( p p m ) t o a b o u t 1 0 , 0 0 0 ppm
i n
t h e ? u i d b e i n g
t r e a t e d .
T h e
s u r f a c e
f a c i l i t y s u p p o r t s s u b s e a c h e m i c a l
i n j e c t i o n
and m o n i t o r i n g a c t i v i t i e s .
I n o n e
e m b o d i m e n t ,
t h e s u r f a c e
f a c i l i t y
i s a n
o f f s h o r e r i g t h a t p r o v i d e s poWer and
h a s
a
chemical
s u p p l y t h a t
p r o v i d e s
a d d i t i v e s t o one o r more
i n j e c t i o n
u n i t s . T h i s embodiment i n c l u d e s a n o f f s h o r e
p l a t
f o r m h a v i n g a c h e m i c a l
s u p p l y
u n i t , a
p r o d u c t i o n
? u i d
p r o c e s s i n g
u n i t , a n d a poWer s u p p l y . D i s p o s e d o u t s i d e o f t h e
r i s e r a r e a
poWer t r a n s m i s s i o n
l i n e and
u m b i l i c a l b u n d l e ,
W h i c h t r a n s f e r e l e c t r i c a l poWer a n d a d d i t i v e s ,
r e s p e c t i v e l y ,
f r o m
t h e s u r f a c e f a c i l i t y
t o
t h e s u b s e a
c h e m i c a l i n j e c t i o n
u n i t .
The u m b i l i c a l
b u n d l e
c a n
i n c l u d e
m e t a l c o n d u c t o r s ,
? b e r o p t i c W i r e s , a n d h y d r a u l i c
l i n e s .
I n
a n o t h e r
e m b o d i m e n t , t h e s u r f a c e f a c i l i t y i n c l u d e s a
r e l a t i v e l y
s t a t i o n a r y buoy a n d a
m o b i l e
s e r v i c e
v e s s e l .
The
buoy p r o v i d e s
a c c e s s
t o an
u m b i l i c a l
a d a p t e d t o convey
c h e m i c a l s t o t h e
s u b s e a
c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t .
I n
one
e m b o d i m e n t ,
t h e
buoy
i n c l u d e s a h u l l , a p o r t
a s s e m b l y ,
a
poWer
u n i t , a t r a n s c e i v e r , and
one
o r more p r o c e s s o r s . The
u m b i l i c a l
i n c l u d e s
a n
o u t e r p r o t e c t i v e r i s e r , t u b i n g a d a p t e d
t o
convey a d d i t i v e s ,
poWer
i n e s ,
a n d
d a t a
t r a n s m i s s i o n
l i n e s
h a v i n g
m e t a l
c o n d u c t o r s
a n d / o r
? b e r
o p t i c W i r e s . The poWer
l i n e s
t r a n s m i t e n e r g y
from
t h e poWer u n i t t o t h e
c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t a n d / o r o t h e r s u b s e a e q u i p m e n t . I n c e r t a i n
e m b o d i m e n t s , t h e t r a n s c e i v e r and p r o c e s s o r s
c o o p e r a t e
t o
m o n i t o r s u b s e a o p e r a t i n g c o n d i t i o n s v i a t h e d a t a t r a n s m i s
s i o n
l i n e s .
S e n s o r s may e
p o s i t i o n e d i n
t h e
c h e m i c a l
s u p p l y
u n i t ,
t h e
p r o d u c t i o n ? u i d
p r o c e s s i n g
u n i t , a n d
t h e r i s e r .
T h e
s i g n a l s p r o v i d e d by t h e s e
s e n s o r s
c a n b e
u s e d t o o p t i m i Z e
o p e r a t i o n o f t h e c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t . The s e r v i c e v e s s e l
i n c l u d e s
a
s u r f a c e c h e m i c a l s u p p l y
u n i t and a d o c k i n g
s t a t i o n o r
o t h e r
s u i t a b l e e q u i p m e n t f o r e n g a g i n g
t h e
buoy
a n d / o r
t h e
p o r t .
D u r i n g d e p l o y m e n t ,
t h e s e r v i c e v e s s e l
v i s i t s
one
or
more buoys, and, pumps ne or more chemicals t o the
c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t
v i a t h e p o r t
a n d u m b i l i c a l .
Examples
o f
t h e
more
i m p o r t a n t
f e a t u r e s o f
t h e
i n v e n t i o n
h a v e b e e n
summariZed
r a t h e r
b r o a d l y
i n
o r d e r t h a t t h e
d e t a i l e d d e s c r i p t i o n
t h e r e o f t h a t f o l l o W s
may b e
b e t t e r
u n d e r s t o o d a n d
i n
o r d e r
t h a t
t h e c o n t r i b u t i o n s t h e y
r e p r e s e n t
t o
t h e a r t may
be
a p p r e c i a t e d .
There a r e , of c o u r s e , a d d i
t i o n a l
f e a t u r e s
o f t h e
i n v e n t i o n
t h a t W i l l
be
d e s c r i b e d h e r e
i n a f t e r a n d Which W i l l form t h e s u b j e c t
o f
t h e c l a i m s
a p p e n d e d h e r e t o .
BRIEF
DESCRIPTIONOF THE DRAWINGS
F o r a d e t a i l e d u n d e r s t a n d i n g o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ,
r e f e r e n c e
s h o u l d
b e
made
o
t h e
f o l l o W i n g
d e t a i l e d d e s c r i p
t i o n
o f t h e o n e
mode
e m b o d i m e n t s ,
t a k e n i n c o n j u n c t i o n
W i t h t h e
a c c o m p a n y i n g
d r a W i n g s , i n W h i c h l i k e e l e m e n t s
h a v e b e e n
g i v e n l i k e
n u m e r a l s , W h e r e i n :
FIG. 1 i s a
s c h e m a t i c
i l l u s t r a t i o n
o f
an o f f s h o r e
p r o d u c t i o n
f a c i l i t y
h a v i n g a n a d d i t i v e i n j e c t i o n
a n d
m o n i t o r i n g
s y s t e m
made
a c c o r d i n g t o o n e embodiment o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n ;
FIG. 2 i s a
s c h e m a t i c
i l l u s t r a t i o n
of a a d d it i v e
i n j e c t i o n
a n d m o n i t o r i n g s y s t e m a c c o r d i n g t o o n e embodiment o f t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n ;
F I G . 3 shoWs a f u n c t i o n a l diagram d e p i c t i n g one embodi
m e n t o f
t h e
s y s t e m f o r
c o n t r o l l i n g
a n d m o n i t o r i n g
t h e
i n j e c t i o n o f a d d i t i v e s
i n t o m u l t i p l e W e l l b o r e s , u t i l i Z i n g
a
c e n t r a l
c o n t r o l l e r on an
a d d r e s s a b l e c o n t r o l
b u s ;
-
8/10/2019 US Patent 7234524
10/15
US
7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
5
FIG. 4 i s
a
schematic i l l u s t r a t i o n of
a
W e l l si t e a d d i t i v e
i n j e c t i o n
s y s t e m
W h i c h r e s p o n d s t o i n - s i t u m e a s u r e m e n t s
o f
doWnhole a n d s u r f a c e p a r a m e t e r s o f i n t e r e s t s a c c o r d i n g t o
one embodiment
o f
t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n ;
F I G .
5A
s
a
s c h e m a t i c
i l l u s t r a t i o n of a s u r f a c e f a c i l i t y
h a v i n g
a
p l a t f o r m a c c o r d in g t o
o n e
embodiment o f
t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n ; a n d
F I G .
5B
i s a s c h e m a t i c
i l l u s t r a t i o n
of a s u r f a c e
f a c i l i t y
h a v i n g
a
s e r v i c e
v e s s e l and buoy
made a c c o r d i n g t o
one
embodiment o f
t h e
p r e s e n t
i n v e n t i o n .
DETAILED DESCRIPTIONOF THE
PREFERRED EMBODIMENTS
R e f e r r i n g i n i t i a l l y t o
F I G . 1 ,
t h e r e
i s
s c h e m a t i c a l l y
shoWn
a c h e m i c a l
i n j e c t i o n
a n d m o n i t o r i n g s y st e m 1 0 0 ( h e r e a f t e r
s y s t e m
1 0 0 ) made i n
a c c o r d a n c e W i t h t h e
p r e s e n t i n v e n
t i o n .
The
s y s t e m
1 0 0 may b e d e p l o y e d i n c o n j u n c t i o n
W i t h
a s u r f a c e f a c i l i t y 110 l o c a t e d
a t
a W a t e r s s u r fa c e 112
t h a t
s e r v i c e s
one
o r
more
s u b s e a p r o d u c t i o n W e l l s 6 0
r e s i d i n g i n
a
seabed
1 1 6 .
C o n v e n t i o n a l l y ,
each W e l l 60 i n c l u d e s a W e l l
head
1 1 4
and r e l a t e d
equipment
p o s i t i o n e d
o v e r
a
W e l l b o r e
118
formed
i n
a
s u b t e r r a n e a n
f o r m a t i o n
1 2 0 .
The
W e l l b o r e s
118
can have one
or more
production
Zones
122 f o r
d r a i n i n g
h y d r o c a r b o n s from t h e f o r m a t i o n 1 2 0 ( p r o d u c e d ? u i ds o r
p r o d u c t i o n ? u i d ) . T h e p r o d u c t i o n
? u i d i s
c o n v e y e d t o a
s u rf a c e c o l l e c t i on f a c i l i t y ( e . g . , s u r f a c e f a c i l i t y 1 1 0 o r s e p a
r a t e s t r u c t u r e ) o r
a s u b s e a
c o l l e c t i o n
a n d / o r p r o c e s s i n g
f a c i l i t y 126
v i a a
l i n e 1 2 7 .
The ? u i d may b e conveyed o t h e
s u r f a c e f a c i l i t y 1 1 0 - v i a a
l i n e 128 i n
an
u n t r e a t e d s t a t e
o r ,
p r e f e r a b l y ,
a f t e r b e i n g
p r o c e s s e d , a t
l e a s t
p a r t i a l l y , b y t h e
p r o d u c t i o n ? u i d - p r o c e s s i n g u n i t 1 2 6 .
The s y s t e m 1 0 0 i n c l u d e s
a s u r f a c e
c h e m i c a l
s u p p l y
u n i t
1 3 0 a t t h e s u r f a c e f a c i l i t y 1 1 0 , a s i n g l e o r m u lt i p l e
u m b i l i
c a l s 140
d i s p o s e d i n s i d e o r
o u t s i d e of h e r i s e r 1 2 4 , one
o r
more s e n s o r s S , a s u b s e a
chemical
i n j e c t i o n u n i t 150 l o c a t e d
a t
a remote subsea l o c a t i o n ( e . g . ,
a t
o r near t h e seabed 1 1 6 ) ,
and
a c o n t r o l l e r 1 5 2 .
The
s e n s o r s
S
a r e
shoWn
c o l l e c t i v e l y
a n d
a t r e p r e s e n t a t i v e 4 3 l o c a t i o n s ; i . e . , W a t e r s u r f a c e , W e l l
h e a d ,
and
W e l l b o r e .
I n
some e m b o d i m e n t s ,
t h e s y s t e m
1 0 0
can
i n c l u d e
a poWer s u p p l y 153 a nd a ? u i d - p r o c e s s i n g u n i t
154 o s i t i o n e d on h e s u r f a c e f a c i l i t y 1 1 0 .
The
u m b i l i c a l 140
c a n i n c l u d e h y d r a u l i c
l i n e s
1 4 0 k
f o r
s u p p l y i n g p r e s s u r i z e d
h y d r a u l i c
? u i d , one o r more
t u b e s
f o r s u p p l y i n g a d d i t i v e s
1 4 0 0 , a n d p o W e r / d a t a
t r a n s m i s s i o n l i n e s
1 4 0 1 ) a n d
140d
s u c h
a s
m e t a l
c o n d u c t o r s o r ? b e r
o p t i c
W i r e s
f o r
e x c h a n g i n g
d a t a
a n d c o n t r o l
s i g n a l s .
The
c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t
c a n b e
s e a l e d
i n a W a t e r - t i g h t e n c l o s u re .
D u r i n g p r o d u c t i o n o p e r a t i o n s , i n o n e e m b o d i m e n t t h e
s u r f a c e
c h e m i c a l
s u p p l y
u n i t 1 3 0 s u p p l i e s ( o r
pumps)
o n e
o r
more
a d d i t i v e s t o
t h e
c h e m i c a l
i n j e c t i o n
u n i t
1 5 0 . The
s u r f a c e c h e m i c a l
s u p p l y
u n i t
1 3 0 may
i n c l u d e m u l t i p l e t a n k s
f o r s t o r i n g d i f f e r e n t
chemicals
and
one
o r more
pumps
t o
pump c h e m i c a l s
t o t h e
s u b se a t a n k
1 3 1 .
T h i s s u p p l y o f
a d d i t i v e s may b e c o n t i n u o u s .
M u l t i p l e
s u b s e a t a n k s may b e
used t o s t o r e a
p r e - d e t e r m i n e d
amount
of each c h e m i c a l .
These
t a n k s
131
t h e n a r e r e p l e n i s h e d
a s needed by
t h e
s u r f a c e
s u p p l y
u n i t 1 3 0 . The c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t 1 5 0
s e l e c t i v e l y i n j e c t s t h e s e
a d d i t i v e s
i n t o
t h e p r o d u c t i o n ? u i d a t
one
or
more
pre-determined
l o c a t i o n s . In a one
mode
of
o p e r a t i o n , t h e
c o n t r o l l e r 1 5 2 r e c e i v e s
s i g n a l s
f r o m t h e
s e n s o r s
S
r e g a r d i n g a
p a r a m e t e r
o f i n t e r e s t Which may
r e l a t e
t o
a
c h a r a c t e r i s t i c o f
t h e
produced
? u i d . The
p a r a m e t e r s
o f
i n t e r e s t c a n r e l a t e , f o r e x a m p l e , t o
e n v i r o n m e n t a l
c o n d i t i o n s
o r t h e h e a l t h
o f
e q u i p m e n t . R e p r e s e n t a t i v e p a r a m e t e r s
i n c l u d e
b u t
a r e
n o t l i m i t e d
t o t e m p e r a t u r e , p r e s s u r e ,
?oW
r a t e ,
a measure of one
o r
more
of h y d r a t e , a s p h a l t e n e ,
20
25
30
35
40
45
50
55
60
6 5
6
c o r r o s i o n , c h e m i c a l c o m p o s i t i o n , W a x
o r
e m u l s i o n ,
amount
o f
W a t e r , a n d v i s c o s i t y . B a s e d
on
t h e
d a t a
p r o v i d e d
by
t h e
s e n s o r s
S ,
t h e c o n t r o l l e r 1 5 2
d e t e r m i n e s
t h e a p p r o p r i a t e
amount of one
or
more additives needed t o
maintain
a
d e s i r e d
o r
p r e - d e t e r m i n e d ?oW a t e o r o t h e r
o p e r a t i o n a l
c r i t e r i a
a n d
a l t e r s t h e
o p e r a t i o n o f
t h e
c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t
150 a c c o r d i n g l y . A
u r f a c e c o n t r o l l e r 152S
may
be
u s e d
t o
p r o v i d e s i g n a l s t o t h e s u b s e a
c o n t r o l l e r 1 5 2
t o
c o n t r o l
t h e
d e l i v e r y
o f
a d d i t i v e s t o t h e
W e l l b o r e 1 1 8
a n d / o r t h e p r o c e s s
i n g u n i t 1 2 6 .
R e f e r r i n g noW t o FIG. 2 , t h e r e
shoWn
a
s c h e m a t i c
d i a
gram o f
a
s u b s e a c h e m i c a l i n j e c t i o n s y s t e m
1 5 0
a c c o r d i n g t o
one embodiment
o f
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n . The s y s t e m 150
s
a d a p t e d t o i n j e c t
a d d i t i v e s
1 3 1 1
i n t o t h e
W e l l b o r e
1 1 8 a n d / o r
i n t o
a
subsea
s u r f a c e t r e a t m e n t
o r
p r o c e s s i n g
u n i t 1 2 6 .
The
s y st e m 1 5 0
i s f u r t h e r
a d a p t e d
t o
m o n i t o r p r e - d e t e r m i n e d
c o n d i t i o n s ( d i s c u s s e d
l a t e r ) a n d a l t e r
t h e
i n j e c t i o n
p r o c e s s
a c c o r d i n g l y . The e l l b o r e 1 1 8
i s
shoWn s a p r o d u c t i o n W e l l
u s i n g t y p i c a l c o m p l e t i o n e q u ip m e n t . The e l l b o r e 1 1 8 h a s a
p r o d u c t i o n Z o n e
1 2 2
t h a t
i n c l u d e s
m u l t i p l e
p e r f o r a t i o n s
5 4
t h r o u g h
t h e
f o r m a t i o n 1 2 0 .
Formation
?uid 56 e n t e r s
a
p r o d u c t i o n t u b i n g 5 9 i n
t h e W e l l
1 1 8
v i a p e r f o r a t i o n s
5 4
a n d
p a s s a g e s
6 2 .
A
c r e e n
58
i n
t h e
a n n u l u s 51
betWeen
t h e
p r o d u c t i o n
t u b i n g
5 9 a n d t h e f o r m a t i o n 1 2 0 p r e v e n t s t h e
?oW
o f s o l i d s i n t o t h e p r o d u c t i o n t u b i n g
5 9
a n d
a l s o
r e d u c e s
t h e v e l o c i t y o f t h e
f o r m a t i o n
? u i d e n t e r i n g i n t o t h e p r o d u c
t i o n t u b i n g 5 9 t o a c c e p t a b l e l e v e l s .
An
u p p e r p a c k e r 6 4 a
a b o v e
t h e p e r f o r a t i o n s
5 4 a n d
a l o W e r
p a c k e r 6 4 b i n t h e
a n n u l u s
5 1 r e s p e c t i v e l y
i s o l a t e
t h e
p r o d u c t i o n Z o n e 1 2 2
from t h e a n n u l u s 51a above and
a n n u l u s
51b beloW t h e
p r o d u c t i o n
Zone
1 2 2 .
A oW
c o n t r o l v a l v e
6 6 i n
t h e p r o
d u c t i o n
t u b i n g
5 9 c a n b e u s e d t o c o n t r o l
t h e ? u i d ?oW
o
t h e
s e a b e d
s u r f a c e
1 1 6 . A
oW c o n t r o l
v a l v e 6 7
may
b e p l a c e d
i n
t h e
p r o d u c t i o n
t u b i n g
6 2
b e l o W t h e p e r f o r a t i o n s
5 4
t o
c o n t r o l ? u i d
?oW
from
any
p r o d u c t i o n Zone beloW t h e
p r o d u c t i o n Zone 1 2 2 .
A
m a l l e r d i a m e t e r
t u b i n g
6 8 , may b e u s e d t o c a r r y t h e
?uid
from
t h e
p r o d u c t i o n Z o n e s
t o
t h e
s u b s e a W e l l h e a d
1 1 4 .
The
p r o d u c t i o n
W e l l
1 1 8
u s u a l l y in c l u d e s a c a s i n g
4 0 n e a r
t h e
s e a b e d
s u r f a c e 1 1 6 .
The W e l l h e a d 1 1 4
i n c l u d e s
e q u i p
ment
such
a s
a
bloWout p r e v e n t o r
s t a c k
44 and passages 14
f o r s u p p l y i n g ? u i d s i n t o t h e W e l l b o r e 1 1 8 . V a l v e s ( n o t
shoWn) a r e
p r o v i d e d t o
c o n t r o l ? u i d ?oW t o t h e
s e a b e d
s u r f a c e
1 1 6 . W e l l h e a d e q u i p m e n t a n d
p r o d u c t i o n
W e l l
e q u i p
m e n t , s u c h a s shoWn i n t h e p r o d u c t i o n
W e l l 1 1 8 , a r e W e l l
knoWn and
t h u s
a r e n o t d e s c r i b e d i n g r e a t e r d e t a i l .
R e f e r r i n g s t i l l
t o F I G . 2 , i n o n e a s p e c t o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n , t h e d e s i r e d a d d it i v e
1 3 a i s
i n j e c t e d i n t o t h e
W e l l b o r e 1 1 8 v i a an i n j e c t i o n l i n e 1 4 by
a
s u i t a b l e pump,
s u c h a s a p o s i t i v e
d i s p l a c e m e n t
pump 1 8 ( a d d i t i v e
p u m p ) .
I n
one
a s p e c t , t h e a d d i t i v e 13a
?oWs
t h r o u g h t h e l i n e 1 4 and
d i s c h a r g e s
i n t o t h e
p r o d u c t i o n t u b i n g 6 0 n e a r
t h e
p r o d u c t i o n
Zone
122
via i n l e t s or passages 1 5 . The
same
or d i f f e r e n t
i n j e c t i o n l i n e s
may
b e
u s e d t o s u p p l y a d d i t i v e s
t o
d i f f e r e n t
p r o d u c t i o n
Z o n e s . I n F I G . 2 ,
l i n e 1 4 i s shoWn e x t e n d i n g
t o
a p r o d u c t i o n Zone beloW t h e Zone 1 2 2 . S e p a r a t e i n j e c t i o n
l i n e s
a l l o W
i n j e c t i o n o f d i f f e r e n t a d d i t i v e s a t d i f f e r e n t W e l l
d e p t h s .
The a d d i t i v e s 1 3 1 1 may b e s u p p l i e d from a
t a n k 1 3 1
t h a t i s p e r i o d i c a l l y
? l l e d v i a t h e s u p p l y l i n e 1 4 0 .
Altema
t i v e l y , t h e
a d d i t i v e s
1 3 1 1 may b e
s u p p l i e d d i r e c t l y
f r o m t h e
s u r f a c e
c h e m i c a l
s u p p l y
1 3 0
v i a s u p p l y
l i n e 1 4 0 0 . The
t a n k
1 3 1 may
i n c l u d e m u l t i p l e
c o m p a r t m e n t s a n d may b e
r e p l a c e a b l e t a n k s W h i c h i s
p e r i o d i c a l l y
r e p l a c e d . A
e v e l
s e n s o r
S can provide t o t h e c o n t r o l l e r 152 o r 152S ( F I G .
1 )
i n d i c a t i o n o f t h e a d d i t i v e
r e m a i n i n g
i n t h e t a n k 1 3 1 . When
t h e a d d i t i v e l e v e l f a l l s beloW a
p r e d e t e r m i n e d
l e v e l , t h e
t a n k
i s
r e p l e n i s h e d o r r e p l a c e d . A l t e r n a t i v e l y a r e m o t e l y
o p e r a t e d
-
8/10/2019 US Patent 7234524
11/15
US
7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
7
v e h i c l e 7 0 0
(ROV)
may
b e
u s e d t o r e p l e n i s h t h e t a n k v i a
f e e d
l i n e 1 4 0 .
The ROV 00 a t t a c h e s
t o t h e
s u p p l y
l i n e
and
r e p l e n i s h e s t h e t a n k 1 3 1 . O t h e r
c o n v e n t i o n a l
methods may
b e u s e d t o r e p l a c e t a n k 1 3 1 . R e p l a c e a b l e
t a n k s
a r e p r e f e r
a b l y
q u i c k
d i s c o n n e c t t y p e s ( e . g . ,
m e c h a n i c a l ,
h y d r a u l i c ,
e t c . ) .
Of o u r s e ,
c e r t a i n embodiments can i n c l u d e a combi
n a t i o n o f
s u p p l y a r r a n g e m e n t s .
I n o n e embodiment, a s u i t a b l e
h i g h - p r e c i s i o n ,
l o W - ? o W ,
?oW eter 20
( s u c h
a s g e a r - t y p e meter o r
a
n u t a t i n g
m e t e r )
m e a s u r e s t h e ?oW
a t e t h r o u g h l i n e
1 4
a n d p r o v i d e s s i g n a l s
r e p r e s e n t a t i v e
o f
t h e
?oW a t e .
The
pump 1 8 i s
o p e r a t e d
by
a s u i t a b l e device
22 such
a s a
motor.
The s t r o k e of h e pump
1 8
d e ? n e s
? u i d volume o u t p u t p e r s t r o k e . The pump s t r o k e
a n d / o r
t h e
pump s p e e d a r e c o n t r o l l e d , e . g . , by
a
4*20
m i l l i a m p e r e s c o n t r o l
s i g n a l
t o c o n t r o l t h e o u t p u t
o f
t h e
pump
1 8 .
The
c o n t r o l
o f
a i r
s u p p l y
c o n t r o l s a p n e u m a t i c pump.
Any s u i t a b l e pump a n d m o n i t o r i n g s y s t e m may b e u s e d
t o
i n j e c t a d d i t i v e s i n t o t h e
W e l l b o r e
1 1 8 .
I n
one embodiment of
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n ,
a
seabed
c o n t r o l l e r
8 0
c o n t r o l s
t h e
o p e r a t i o n
o f t h e pump 1 8 by
u t i l i Z i n g programs
s t o r e d i n a
memory 9 1 a s s o c i a t e d W i t h
t h e s u b s e a
c o n t r o l l e r
8 0 .
The
s u b s e a
c o n t r o l l e r
8 0 p r e f e r a b l y
i n c l u d e s a m i c r o p r o c e s s o r
9 0 , r e s i d e n t memory 9 1
Which
may
i n c l u d e
r e a d o n l y
m e m o r i e s
(ROM)
f o r s t o r i n g
p r o
g r a m s , t a b l e s and m o d e l s , and random
a c c e s s
memories
(RAM)
f o r s t o r i n g
d a t a . T h e m i c r o p r o c e s s o r
9 0
u t i l i Z e s
s i g n a l s from
t h e
?oW m e t e r 2 0 r e c e i v e d
v i a
l i n e 2 1 and
programs
s t o r e d i n t h e
memory
91
t o
d e t e r m i n e t h e
?oW
r a t e
of t h e a d d i t i v e .
The
W e l l s i t e
c o n t r o l l e r
80 can be p r o
grammed o a l t e r t h e
pump
s p e e d ,
pump s t r o k e
o r
a i r
s u p p l y
t o d e l i v e r
t h e
d e s i r e d amount
of h e a d d it i v e
1 3 a .
The pump
s p e e d o r s t r o k e , a s
t h e c a s e may
b e ,
i s
i n c r e a s e d i f
t h e
m e a s u r e d amount o f t h e a d d i t iv e i n j e c t e d i s l e s s t h a n t h e
d e s i r e d amount and
d e c r e a s e d
i f t h e i n j e c t e d amount i s
g r e a t e r t h a n t h e
d e s i r e d
a m o u n t .
The s e a b e d
c o n t r o l l e r 8 0
p r e f e r a b l y i n c l u d e s p r o t o c o l s
s o
t h a t t h e
?oW
m e t e r
2 0 , pump
c o n t r o l
d e v i c e 2 2 ,
and
d a t a
l i n k s 85
made
by
d i f f e r e n t m a n u f a c t u r e r s c a n be u t i l i Z e d
i n
t h e s y s t e m 1 5 0 . I n t h e o i l i n d u s t r y , t h e a n a l o g o u t p u t f o r
pump
c o n t r o l
i s
t y p i c a l l y
con?gured
f o r
0*5
VDC
r
4*20
m i l l i a m p e r e
(mA) i g n a l . I n
o n e
m o d e , t h e s u b s e a c o n t r o l l e r
80 c a n be
programmed
t o o p e r a t e f o r s u c h o u t p u t .
T h i s
a l l o W s f o r
t h e s y s t e m
1 5 0 t o b e
u s e d
W i t h
e x i s t i n g pump
c o n t r o l l e r s . ApoWer n i t 8 9 p r o v i d e s
poWer o
t h e c o n t r o l l e r
8 0 , c o n v e r t e r 8 3 and o t h e r
e l e c t r i c a l c i r c u i t
e l e m e n t s . The
poWer
u n i t
8 9 can i n c l u d e an AC poWer u n i t , an o n s i t e
g e n e r a t o r ,
a n d / o r
a n e l e c t r i c a l
b a t t e r y t h a t
i s
p e r i o d i c a l l y
c h a r g e d
f r o m
e n e r g y s u p p l i e d
f r o m
a s u r f a c e l o c a t i o n .
A l t e r n a t i v e l y , poWer may b e s u p p l i e d from
t h e s u r f a c e v i a a
poWer i n e d i s p o s e d a l o n g t h e r i s e r
1 2 4 ( d i s c u s s e d
i n d e t a i l
b e l o W ) .
S t i l l
r e f e r r i n g
t o F I G .
2 , t h e
p r o d u c e d
? u i d 6 9 r e c e i v e d a t
t h e
s e a b e d
s u r f a c e
1 1 6 may
be
p r o c e s s e d
by a
t r e a t m e n t u n i t
o r p r o c e s s i n g u n i t 1 2 6 . The s e a b e d p r o c e s s i n g u n i t 126 may
be of
t h e
t y p e
t h a t
p r o c e s s e s t h e ?uid 6 9 t o remove
s o l i d s
and
c e r t a i n
o t h e r m a t e r i a l s
s u c h
a s
hydrogen
s u l ? d e ,
o r
t h a t
p r o c e s s e s t h e
? u i d
6 9 t o p r o d u c e
s e m i - r e ? n e d
t o re?ned
p r o d u c t s . I n
s u c h s y s t e m s , i t i s
d e s i r e d t o p e r i o d i c a l l y
o r
c o n t i n u o u s l y i n j e c t
c e r t a i n
a d d i t i v e s . T h u s , t h e
s y s t e m
1 5 0
shoWn
i n
F I G .
1
c a n b e u s e d f o r in j e c t i n g and m o n i t o r i n g
a d d i t i v e s 13b i n t o t h e
p r o c e s s i n g
u n i t
1 2 6 .
T h e s e a d d i t i v e s
may
be
t h e
same o r d i f f e r e n t from t h e a d d i t i v e s i n j e c t e d i n t o
t h e W e l l b o r e
1 1 8 .
These a d d i t i v e s
13b a r e
s u i t a b l e t o p r o c e s s
t h e
p r o d u c e d W e l l b o r e
? u i d b e f o r e t r a n s p o r t i n g i t
t o
t h e
s u r f a c e . I n
c o n ? g u r a t i o n o f F I G .
2 , t h e
same c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t
may
e
u t i l i Z e d t o
pump
c h e m i c a l s i n m u l t i p l e
W e l l b o r e s , s u b s e a p i p e l i n e s
a n d / o r
s u b s e a p r o c e s s i n g
u n i t s .
I n a d d i t io n t o t h e ?oW r a t e s i g n a l s
21
from h e ?oW meter
2 0 , t h e
s e a b e d
c o n t r o l l e r 8 0 may b e c o n ? g u r e d t o r e c e i v e
s i g n a l s r e p r e s e n t a t i v e o f
o t h e r p a r a m e t e r s ,
s u c h a s t h e rpm
20
25
30
35
40
45
50
55
60
6 5
8
o f t h e
pump 1 8 ,
o r t h e motor 2 2 o r t h e m o d u l a t i n g
f r e q u e n c y
of a s o l e n o i d v a l v e . I n
one mode
of o p e r a t i o n , t h e W e l l s it e
c o n t r o l l e r 8 0 p e r i o d i c a l l y p o l l s
t h e m e t e r
2 0 a n d a u t o m a t i
c a l l y a d j u s t s
t h e
pump c o n t r o l l e r 2 2
v i a
a n a n a l o g
i n p u t
2 2 1 1
o r
a l t e r n a t i v e l y v i a a d i g i t a l s i g n a l o f a
s o l e n o i d
c o n t r o l l e d
s y s t e m
( p n e u m a t i c
p u m p s ) .
The
c o n t r o l l e r 8 0
a l s o c a n
b e
programmed t o d e t e r m i n e Whether t h e
pump
o u t p u t , a s
m e a s u r e d
b y
t h e
m e t e r
2 0 ,
c o r r e s p o n d s
t o
t h e
l e v e l
o f
s i g n a l
2 2 1 1 . T h i s i n f o r m a t i o n can be used t o
determine
t h e pump
e ? i c i e n c y . I t can
a l s o
be an i n d i c a t i o n of
a l e a k o r
another
a b n o r m a l i t y r e l a t i n g
t o
t h e
pump
1 8 . O t h e r s e n s o r s 9 4 ,
s u c h
a s v i b r a t i o n s e n s o r s , temperature s e n s o r s may be
used t o
d e t e r m i n e t h e p h y si c a l c o n d i t i o n o f t h e pump 1 8 .
S e n s o r s S
t h a t d e t e r m i n e
p r o p e r t i e s
o f t h e W e l l b o r e ? u i d c a n p r o v i d e
i n f o r m a t i o n o f t h e
t r e a t m e n t
e f f e c t i v e n e s s
of
t h e a d d i t i v e
b e i n g i n j e c t e d . R e p r e s e n t a t i v e s e n s or s
i n c l u d e ,
b u t
a r e
n o t
l i m i t e d
t o ,
a
temperature
s e n s o r , a v i s c o s i t y s e n s o r , a
?uid
?oW
a t e
s e n s o r , a pressure s e n s o r , a
sensor
t o determine
c h e m i c a l c o m p o s i t i o n
o f t h e
p r o d u c t i o n
? u i d , a
W a t e r
c u t
s e n s o r ,
an
o p t i c a l s e n s o r ,
and a
sensor t o determine
a
measure of a t
l e a s t
one o f a s p h a l t e n e , Wax, h y d r a t e , emul
s i o n ,
foam
o r c o r r o s i o n . The
i n f o r m a t i o n p r o v i d e d by t h e s e
s e n s o r s
can
then
be used
t o a d j u s t t h e a d d i t i v e ?oW a t e
a s
more
f u l l y
d e s c r i b e d
beloW
i n
r e f e r e n c e
t o
FIGS.
3
and
4 .
I t s h o u l d be u n d e r s t o o d t h a t a r e l a t i v e l y
s m a l l
amount
of
a d d i t i v e s a r e i n j e c t e d i n t o t h e
p r o d u c t i o n
? u i d d u r i n g
o p e r a
t i o n . A c c o r d i n g l y , r a t h e r
c o n s i d e r a t i o n s
s u c h a s
p r e c i s i o n
i n
d i s p e n s i n g a d d i t i v e s can be
more r e l e v a n t
than mere volu
m e t r i c
c a p a c i t y . P r e f e r a b l y , t h e ?oW
r a t e
f o r
a n
a d d i t i v e
i n j e c t e d u s i n g
t h e p r e se n t i n v e n t i o n
i s
a t a
r a t e s u c h t h a t
t h e
a d d i t i v e
i s
p r e s e n t a t a
c o n c e n t r a t i o n
of
from a b o u t 1 p a r t s
p e r m i l l i o n
( p p m )
t o
a b o u t 1 0 , 0 0 0
ppm i n t h e ? u i d
b e i n g
t r e a t e d .
More
p r e f e r a b l y , t h e ?oW r a t e f o r an a d d i t i v e
i n j e c t e d
u s i n g
t h e p r e se n t i n v e n t i o n
i s
a t a
r a t e
s u c h
t h a t
t h e
a d d i t i v e i s
p r e s e n t
a t a c o n c e n t r a t i o n of from
a b o u t
1 ppm
o
a b o u t
5 0 0 ppm n t h e ? u i d b e i n g t r e a t e d . Most
r e f e r a b l y
t h e
?oW
r a t e
f o r a n
a d d i t i v e i n j e c t e d
u s i n g
t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n
i s
a t
a r a t e such h a t
t h e
a d d i t i v e i s
p r e s e n t a t
a c o n c e n t r a t i o n
o f from
a b o u t 1 0
ppm t o
a b o u t
400 ppm n t h e ? u i d
b e i n g
t r e a t e d .
As
n o t e d a b o v e ,
i t
i s common o
d r i l l
s e v e r a l W e l l b o r e s
from t h e same l o c a t i o n . For
example,
i t
i s
common
o d r i l l
1(k20
W e l l b o r e s
from a
s i n g l e
o f f s h o re p l a t f o r m .
A f t e r
t h e
W e l l s a r e
c o m p l e t e d
and p r o d u c i n g , a s e p a r a t e
s u b s e a
pump
and
meter
a r e
i n s t a l l e d
t o i n j e c t a d d i t i v e s i n t o
each
such
W e l l b o r e .
F I G .
3 shoWs a f u n c t i o n a l diagram
d e p i c t i n g
a s y s t e m
200
f o r
c o n t r o l l i n g a n d m o n i t o r i n g
t h e i n j e c t i o n o f
a d d i t i v e s i n t o
m u l t i p l e W e l l b o r e s
202ai202m
a c c o r d i n g t o one embodi
ment o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n .
I n t h e s y s t e m
c o n ? g u r a t i o n
o f
F I G .
3 ,
a s e p a r a t e
pump
s u p p l i e s
a n
a d d i t i v e v i a
s u p p l y l i n e s
1 4 0
from a s u r f a c e
c h e m i c a l s u p p l y
1 3 0
( F I G . 1 ) t o
e a c h o f
t h e
W e l l b o r e s 202ai202m. F o r e x a m p l e , pump
204a
s u p
p l i e s an a d d i t i v e and
t h e meter
208a
measures t h e
?oW a t e
o f t h e
a d d i t i v e
i n t o
t h e
W e l l b o r e 202a
and p r o v i d e s
c o r r e
s p o n d i n g
s i g n a l s
t o
a
c e n t r a l W e l l s i t e c o n t r o l l e r
2 4 0 .
The
W e l l s i t e c o n t r o l l e r 240
i n r e s p o n s e t o t h e ?oW meter s i g n a l s
a n d
t h e programmed i n s t r u c t i o n s
c o n t r o l s
t h e
o p e r a t i o n
o f
pump
o n t r o l
device o r pump o n t r o l l e r
210a v i a a bus
241
u s i n g a d d r e s s a b l e
s i g n a l i n g
f o r
t h e
pump c o n t r o l l e r 2 1 0 a .
A l t e r n a t i v e l y , t h e
W e l l s i t e
c o n t r o l l e r 2 4 0
may b e c o n n e c t e d
t o
t h e pump
c o n t r o l l e r s v i a
a s e p a r a t e l i n e . The W e l l s i t e
c o n t r o l l e r 240 a l s o r e c e i v e s s i g n a l from s e n s o r S1a a s s o c i
a t e d With pump 204a v i a
l i n e
212a
and
from s e n s o r
S 2 1 1
a s s o c i a t e d W i t h
t h e
pump c o n t r o l l e r
210a v i a
l i n e 2 1 2 a .
Such
sensors may nclude rpm
e n s o r ,
vibration sensor or
any o t h e r
s e n s o r t h a t
p r o v i d e s i n f o r ma t i o n a b o u t a
p a r a m e t e r
o f i n t e r e s t o f s u c h
d e v i c e s . A d d i t i v e s
t o
t h e W e l l s
202bi202m
a r e
r e s p e c t i v e l y
s u p p l i e d b y pumps
204ZP204m
from
s o u r c e s
206bi206m. Pump c o n t r o l l e r s 210ZP210m
-
8/10/2019 US Patent 7234524
12/15
US
7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
9
r e s p e c t i v e l y
c o n t r o l
pumps
204ZP204m
W h i l e ?oW m e t e r s
2 0 8 ) *208m r e s p e c t i v e l y measure ?oW r a t e s t o t h e W e l l s
202bi202m.
L i n e s 2121*212m and l i n e s 214ZP214m
r e s p e c t i v e l y c o m m u n i c a t e
s i g n a l s f r o m s e n s o r S l
1 7 S 1 m a n d
SzbiSm
t o t h e c e n t r a l c o n t r o l l e r 2 4 0 . The c o n t r o l l e r
240
u t i l i Z e s memory 246 f o r s t o r i n g d a t a i n memory 244 f o r
s t o r i n g programs
i n t h e manner d e s c r i b e d
above
i n r e f e r e n c e
t o
system 100 of F I G .
1 .
The
i n d i v i d u a l
c o n t r o l l e r s
com
municate
With
t h e
s e n s o r s , pump c o n t r o l l e r s
and remote
c o n t r o l l e r
v i a
s u i t a b l e c o r r e s p o n d i n g c o n n e c t i o n s .
The
c e n t r a l W e l l s i t e
c o n t r o l l e r
240
c o n t r o l s
e a c h
pump
i n d e p e n d e n t l y .
The
c o n t r o l l e r
240
c a n be
programmed t o
d e t e r m i n e o r e v a l u a t e
t h e
c o n d i t i o n
of each of
t h e pumps
204ai204m f r o m
t h e
s e n s o r s i g n a l s S l a i S l m a n d S z a i S z m .
F o r
example
t h e
c o n t r o l l e r 240 c a n be programmed t o
d e t e r m i n e t h e v i b r a t i o n and rpm f o r each pump. T h i s
can
p r o v i d e
i n f o r m a t i o n
a b o u t t h e
e f f e c t i v e n e s s
o f
e a c h s uc h
pump.
F I G . 4 i s a
s c h e m a t i c
i l l u s t r a t i o n
of c l o s e d - l o o p a d d i t i v e
i n j e c t i o n s y s t e m 3 0 0 W h i c h r e s p o n d s t o m e a s u r e m e n t s o f
doWnhole a n d s u r f a c e
p a r a m e t e r s o f i n t e r e s t
a c c o r d i n g t o
one embodiment
o f t h e p r e s e n t
i n v e n t i o n . C e r t a i n
e l e m e n t s
of h e system 300 a r e common i t h t h e system 150 of F I G .
2 .
For
c o n v e n i e n c e , s u c h
common
e l e m e n t s
have been
d e s i g n a t e d
i n F I G .
4
W i t h
t h e same n u m e r a l s a s s p e c i ? e d
i n
F I G .
2 .
The W e l l 118 i n
F I G .
4 f u r t h e r
i n c l u d e s
a number of
doWnhole s e n s o r s S 3 a i S 3 m
f o r p r o v i d i n g measurements
r e l a t i n g t o
v a r i o u s
doWnhole p a r a m e t e r s . The s e n s o r s may
be i s l o c a t e d
a t
Wellhead
over
t h e
a t
l e a s t one W e l l b o r e , i n
t h e W e l l b o r e ,
a n d / o r
i n a
s u p p l y l i n e
betWeen t h e
W e l l h e a d
a n d
t h e s u b s e a
c h e m i c a l i n j e c t i o n
u n i t . S e n s o r S 3 a p r o v i d e a
m e a s u r e o f
c h e m i c a l
a n d p h y s i c a l c h a r a c t e r i s t i c s
o f
t h e
doWnhole ? u i d , Which may
i n c l u d e
a
measure of
h e p a r a f
? n s , h y d r a t e s , s u l ? d e s ,
s c a l e ,
a s p h a l t e n e s ,
e m u l s i o n , e t c .
O t h e r s e n s o r s and d e v i c e s
S 3 ,
may
be r o v i d e d t o
d e t e r m i n e
t h e
?uid
?oW
a t e
t h r o u g h p e r f o r a t i o n s
54
o r t h r o u g h one o r
more
d e v i c e s i n
t h e W e l l 1 1 8 .
These s e n s o r s may e d i s t r i b
u t e d a l o n g
t h e
W e l l b o r e a n d may i n c l u d e
? b e r
o p t i c a n d
o t h e r
s e n s o r s .
The
s i g n a l s
from
t h e s e n s o r s
may
b e
p a r t i a l l y
o r
f u l l y p r o c e s s e d
doWnhole o r
may
be s e n t
u p h o l e
v i a
s i g n a l / d a t e l i n e s 302 t o
a
W e l l s i t e c o n t r o l l e r 3 4 0 .
I n t h e
c o n ? g u r a t i o n o f F I G .
3 ,
a
common
c e n t r a l
c o n t r o l u n i t 340
i s p r e f e r a b l y u t i l i Z e d .
The
c o n t r o l u n i t i s a
m i c r o p r o c e s s o r
based
u n i t and
i n c l u d e s
n e c e s s a r y
memory
d e v i c e s
f o r
s t o r i n g p r o g r a m s
a n d d a t a .
The
system
300
may
i n c l u d e a mixer
310
f o r mixing o r
combining t t h e W e l l s i t e a p l u r a l i t y o f a d d i t i v e
# l i a d d i t i v e
#m
t o r e d i n
s o u r c e s
313a*312m r e s p e c t i v e l y . The
s o u r c e s
313a*312m
a r e
s u p p l i e d W i t h
a d d it i v e s v i a
s u p p l y l i n e
1 4 0 .
I n some
s i t u a t i o n s , i t i s
d e s i r a b l e
t o
t r a n s p o r t
c e r t a i n
a d d i
t i v e s i n t h e i r component f o r m s and mix them t t h e W e l l s it e
f o r
s a f e t y and
e n v i r o n m e n t a l
r e a s o n s . F o r
e x a m p l e ,
t h e
? n a l
o r combined
a d d i t i v e s
may b e t o x i c , a l t h o u g h W h i l e t h e
component p a r t s may b e n o n - t o x i c .
A d d i t i v e s
may b e
s h i p p e d
i n
c o n c e n t r a t e d
form
and
combined
i t h
d i l u e n t s
a t
t h e
W e l l s i t e p r i o r t o i n j e c t i o n i n t o
t h e
W e l l 1 1 8 . I n one
embodiment
o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n , a d d i t i v e s
t o b e com
b i n e d , such
a s a d d i t i v e s
a d d i t i v e # l i a d d i t i v e
#m a r e
m e t e r e d i n t o t h e
m i x e r by
a s s o c i a t e d
pumps
314a*314m.
Meters 316a*316m
measure t h e amounts
of
t h e a d d i t i v e s
f r o m
s o u r c e s 312a*312m a n d p r o v i d e c o r r e s p o n d i n g s i g n a l s
t o
t h e
c o n t r o l u n i t 3 4 0 , Which c o n t r o l s
t h e pumps
314a*314m
o
a c c u r a t e l y
d i s p e n s e
t h e d e s i r e d a m o u n t s i n t o
t h e mixer
3 1 0 .
A ump 318 pumps t h e combined
a d d i t i v e s
from t h e
mixer
310 i n t o t h e W e l l b o r e 1 1 8 , W h i l e t h e m e t e r
320
measures t h e
amount of
t h e d i s p e n s e d a d d i t i v e
and
p r o v i d e s t h e measurement s i g n a l s t o t h e
c o n t r o l l e r
3 4 0 . A
s e c o n d a d d i t i v e r e q u i r e d t o
b e i n j e c t e d
i n t o
t h e W e l l 1 1 8 may
be s t o r e d i n t h e s o u r c e tank 1 3 1 , from
Which
s o u r c e a pump
20
25
30
40
45
50
55
60
6 5
1 0
324
pumps
t h e r e q u i r e d amount
o f
t h e a d d i t i v e i n t o t h e W e l l .
A eter 326 p r o v i d e s
t h e
a c t u a l amount
o f
t h e a d d i t i v e
d i s p e n s e d from t h e s o u r c e t a n k 131 t o t h e
c o n t r o l l e r 3 4 0 ,
Which i n t u r n c o n t r o l s t h e
pump 324 t o
d i s p e n s e t h e
c o r r e c t
amount.
The
W e l l b o r e
? u i d r e a c h i n g t h e s u r f a c e may b e t e s t e d on
s i t e W i t h a
t e s t i n g u n i t
3 3 0 . The
t e s t i n g u n i t
3 3 0 p r o v i d e s
m e a s u r e m e n t s
r e s p e c t i n g t h e
c h a r a c t e r i s t i c s
o f
t h e r e t r i e v e d
?uid t o
t h e c e n t r a l
c o n t r o l l e r
3 4 0 . The c e n t r a l
c o n t r o l l e r
u t i l i Z i n g i n f o r m a t i o n from t h e doWnhole s e n s o r s S 3 a i S 3 m ,
t h e
t e s t e r
u n i t d a t a
and
d a t a from any o t h e r s u r f a c e s e n s o r ( a s
d e s c r i b e d
in
r e f e r e n c e t o F I G .
2 ) c o m p u t e s t h e e f f e c t i v e n e s s
o f t h e
a d d i t i v e s
b e i n g s u p p l i e d t o t h e W e l l
1 1 8 a n d
d e t e r m i n e
t h e r e f r o m t h e c o r r e c t amounts o f
t h e
a d d i t i v e s and t h e n
a l t e r s
t h e a m o u n t s , i f n e c e s s a r y , o f t h e
a d d i t i v e s
t o
t h e
r e q u i r e d
l e v e l s .
The
c o n t r o l l e r
340
may a l s o r e c e i v e com
mands
from
t h e s u r f a c e c o n t r o l l e r 152s
a n d / o r
a remote
c o n t r o l l e r
152s
t o
c o n t r o l a n d / o r
monitor
t h e W e l l s
202ai202m
T h u s ,
t h e
s y s t e m o f
t h e p r e s e n t i n v e n t i o n a t l e a s t p e r i
o d i c a l l y
m o n i t o r s t h e a c t u a l amounts
o f
t h e v a r i o u s
a d d i t i v e s
b e i n g d i s p e n s e d , d e t e r m i n e s t h e
e f f e c t i v e n e s s
o f t h e d i s
p e n s e d
a d d i t i v e s ,
a t l e a s t W i t h r e s p e c t t o m a i n t a i n i n g
c e r t a i n
p a r a m e t e r s o f
i n t e r e s t
W i t h i n
t h e i r
r e s p e c t i v e
p r e d e t e r m i n e d
r a n g e s , d e t e r m i n e s t h e h e a l t h o f t h e doWnhole e q u i p m e n t ,
such
a s t h e
?oW
a t e s
and o r r o s i o n , d e t e r m i n e s
t h e amounts
o f t h e a d d i t iv e s t h a t
Would
i m p r o v e t h e e f f e c t i v e n e s s
o f t h e
s y s t e m and t h e n c a u s e s
t h e
s y s t e m
t o
d i s p e n s e a d d i t i v e s
a c c o r d i n g t o
n e W l y c o m p u t e d
a m o u n t s . The
m o d e l s
3 4 4 may
b e dynamic
m o d e l s i n
t h a t
t h e y
a r e u p d a t e d b a s e d on t h e
s e n s o r
i n p u t s .
The
s y st e m o f t h e
p r e s e n t i n v e n t i o n
c a n
a u t o m a t i c a l l y
t a k e
b r o a d
r a n g e
o f a c t i o n s
t o a s s u r e
p r o p e r
?oW
o f
h y d r o
c a r b o n s
t h r o u g h p i p e l i n e s ,
Which
n o t
o n l y
c a n m i n i m i Z e
t h e
f o r m a t i o n o f h y d r a t e s b u t
a l s o
t h e f o r m a t i o n o f o t h e r harm
f u l e l e m e n t s s u c h a s
a s p h a l t e n e s .
S i n c e
t h e
s y s t e m 300 i s
c l o s e d l o o p
i n n a t u r e and
r e s p o n d s t o t h e i n - s i t u
measure
ments o f t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f
t h e
t r e a t e d ? u i d
and
t h e
e q u i p m e n t i n t h e ? u i d ?oW p a t h ,
i t
c a n
a d m i n i s t e r
t h e
optimum
amounts
of
h e
v a r i o u s
a d d i t i v e s
t o
t h e
W e l l b o r e
o r
p i p e l i n e t o m a i n t a i n t h e v a r i o u s p a r a m e t e r s o f n t e r e s t W i t h i n
t h e i r
r e s p e c t i v e l i m i t s o r r a n g e s .
R e f e r r i n g noW t o FIG. 5A, t h e r e
i s shoWn
one
embodi
ment of a s u r f a c e f a c i l i t y
and
a remote
c o n t r o l s t a t i o n
f o r
s u p p o r t i n g
a n d c o n t r o l l i n g t h e s u b s e a c h e m i c a l
i n j e c t i o n
a n d
m o n i t o r i n g
a c t i v i t i e s o f a s u b s e a
c h e m i c a l i n j e c t i o n s y s t e m ,
s u c h
a s s y s t e m 150 o f F I G .
1 .
The F I G . 5 A s u r f a c e f a c i l i t y
500 can provide
poWer
and a d d i t i v e s a s needed t o one or
more s u b s e a c h e m i c a l
i n j e c t i o n
u n i t s 1 5 0
( F I G .
1 ) .
A l s o ,
t h e
s u r f a c e f a c i l i t y 5 0 0 i n c l u d e s e q u i p m e n t f o r p r o c e s s i n g ,
t e s t i n g
a n d
s t o r i n g p r o d u c e d
? u i d s . A
n e
mode s u r f a c e
f a c i l i t y 500
i n c l u d e s
an o f f s h o r e
p l a t f o r m
o r
r i g
o r a v e s s e l
5 1 0 h a v i n g a
c h e m i c a l s u p p l y
u n i t
5 2 0 ,
a
p r o d u c t i o n
? u i d
p r o c e s s i n g u n i t 5 3 0 ,
a
poWer
s u p p l y
5 4 0 ,
a
c o n t r o l l e r 5 3 2
and
may nclude a
remote
c o n t r o l l e r
533
v i a a s a t e l l i t e or
o t h e r
l o n g
d i s t a n c e
m e a n s .
The
c h e m i c a l s u p p l y
u n i t
5 2 0
may i n c l u d e
s e p a r a t e
t a n k s f o r
e a c h
t y p e
o f
c h e m i c a l d e s i r e d
t o
b e
s u p p l i e d t h e r e f r o m t o
t h e
c h e m i c a l i n j e c t i o n
u n i t
1 5 0
( F I G . 1 ) v i a a
s u p p l y
l i n e o r u m b i l i c a l
b u n d l e
522 t h a t
i s
d i s p o s e d
i n s i d e o r o u t s i d e of a r i s e r 5 5 0 . Each c h e m i c a l /
a d d i t i v e can e i t h e r have a d e d i c a t e d s u p p l y l i n e ( i . e . , mul
t i p l e l i n e s ) o r s h a r e one o r more s u p p l y l i n e s . L i k e W i s e , t h e
u m b i l i c a l
bundle
522
can
i n c l u d e poWer
a n d / o r
d a t a t r a n s
m i s s i o n l i n e s 544 f o r t r a n s m i t t i n g poWer from t h e poWer
s u p p l y
540
o
t h e
s u b s e a
c o m p o n e n t s
o f
t h e s y s t e m 1 0 0 a n d
t r a n s m i t t i n g d a t a
a n d c o n t r o l
s i g n a l s
b e t W e e n
t h e s u r f a c e
c o n t r o l l e r 5 3 2 a n d t h e
s u b s e a
c o n t r o l l e r 1 5 2 ( F I G .
1 ) .
S u i t a b l e
l i n e s
5 4 4 i n c l u d e ? b e r o p t i c
W i r e s
a n d m e t a l
c o n d u c t o r s
a d a p t e d t o
c o n v e y
d a t a ,
e l e c t r i c a l
s i g n a l s
a n d
p o W e r . The r o c e s s i n g u n i t 5 3 0
r e c e i v e s
p r o d u c e d
? u i d
f r o m
-
8/10/2019 US Patent 7234524
13/15
US
7 , 2 3 4 , 5 2 4
B2
1 1
t h e
W e l l h e a d 1 14 ( F I G . 1 )
v i a t h e
r i s e r 5 5 0 .
S e n s o r s
S 4 may
b e p o s i t i o n e d i n t h e c h e m i c a l s u p p l y
u n i t
5 2 0 , t h e
p r o d u c
t i o n
? u i d p r o c e s s i n g
u n i t 5 3 0 , a n d
t h e
r i s e r 5 5 0 ( s e n s o r s
S 4 a _ c , r e s p e c t i v e l y ) . S e n s o r s S 4 c may b e d i s t r i b u t e d
a l o n g
t h e r i s e r a n d / o r
u m b i l i c a l
t o p r o v i d e s i g n a l s r e p r e s e n t a t i v e o f
? u i d
? o W , p h y s i c a l a n d c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e
a d d i t i v e s a n d p r o d u c t i o n ? u i d a n d
e n v i r o n m e n t a l
c o n d i
t i o n s . As e x p l a i n e d
e a r l i e r ,
m e a s u r e m e n t
p r o v i d e d b y t h e s e
s e n s o r s can be used t o o p t i m i Z e
o p e r a t i o n
of
t h e
c h e m i c a l
i n j e c t i o n
u n i t
1 5 0
( F I G .
1 ) .
I t
W i l l b e
a p p r e c i a t e d
t h a t
a
s i n g l e
s u r f a c e
f a c i l i t y
a s
shoWn
in
F I G . 5A
a y
be
u s e d t o
s e r v i c e m u l t i p l e s u b s e a o i l ? e l d s .
R e f e r r i n g
noW t o
F I G .
5 B , t h e r e i s shoWn a n o t h e r
embodiment
o f a s u r f a c e f a c i l i t y . The F I G . 5B s u r f a c e
f a c i l i t y 600 s u p p l i e s a d d i t i v e s on-demand o r on a
p r e
d e t e r m i n e d
b a s i s t o t h e c h e m i c a l i n j e c t i o n u n i t 1 5 0 ( F I G . 1 )
W i t h o u t u s i n g a d e d i c a t e d
c h e m i c a l
s u p p l y u n i t .
A ne mode
s u r f a c e f a c i l i t y 600 i n c l u d e s a buoy 610
and
a s e r v i c e v e s s e l
6 3 0 .
The buoy
610
p r o v i d e s a r e l a t i v e l y s t a t i o n a r y a c c e s s t o an
u m b i l i c a l
6 1 1 and r i s e r 612 a d a p t e d t o convey p o W e r , d a t a ,
c o n t r o l s i g n a l s , a n d
c h e m i c a l s
t o t h e c h e m i c a l
i n j e c t i o n u n i t
1 5 0
( F I G .
1 ) .
The buoy
6 1 0
i n c l u d e s
a
h u l l
6 1 4 ,
a p o r t
assembly 6 1 6 ,
a poWer
u n i t 6 1 8 ,
a t r a n s c e i v e r
6 2 0 , and one
o r
more
processors 6 2 4 .
The
h u l l 614 i s
of
a
conventional
d e s i g n a n d c a n
b e
? x e d , ? o a t i n g ,
s e m i - s u b m e r s e d ,
o r
f u l l
s u b m e r s e d . I n c e r t a i n embodiments, t h e h u l l 614 can
i n c l u d e
knoWn
components s u c h
a s
b a l l a s t
t a n k s t h a t
p r o v i d e
f o r
s e l e c t i v e b u o y a n c y . The p o r t 6 1 6 i s s u i t a b l y
d i s p o s e d
o n t h e
h u l l 614
and
s
i n ? u i d communication
i t h
t h e c o n d u i t 6 1 2 .
The
c o n d u i t
612 i n c l u d e s an o u t e r
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