Impact of subsea processing technologies on challenging offshore field developments

More and more oil and gas reservoirs are being discovered in unconventional and remote areas such those offshore in deep water. Innovative solutions need to be found in order to develop and recover effectively enhance final reserves recovery from these challenging reservoirs. Today new subsea processing technologies are possible and applicable options to improve technical and economical performance of such field developments. The term “subsea processing” refers to the whole set of operations performed on the seabed to process a fluid relatively close to the well from which is being produced. Different devices have been developed to increase fluid pressure: multiphase pumping, liquid pumping and wet gas compression. Recently, technologies to separate the gas phase from a liquid stream and produced water from hydrocarbons have been installed and tested. In order to obtain particular benefits for the production system, separation and boosting technologies are deployed together, actively enabling one each other. In this study is analyzed the impact of subsea processing technologies on offshore oil and gas production. In particular has been analyzed a gas-condensate field, situated in different scenarios regarding water depth and distance from the topside receiving facilities, and a deepwater oil field. Numerical simulations with dedicated softwares have been performed to characterize the produced fluid, to simulate its separation at different conditions and then its flow in pipeline. Results show how subsea gas/liquid separation coupled with an appropriate boosting system helps to solve flow assurance issues encountered in the exporting pipelines, such as hydrates formation and slug occurrence. In some cases such innovative system increases the amount of produced hydrocarbon reserves lowering the wellhead flowing pressure.

Vi sono sempre maggiori riserve di petrolio e gas naturale che vengono scoperte in zone non convenzionali e remote come i fondali marini molto profondi. Per sviluppare questi giacimenti e recuperare efficacemente la maggior parte degli idrocarburi in essi contenuti devono essere cercate soluzioni innovative. Le nuove tecnologie di “subsea processing” si presentano come possibili alternative per migliorare la fattibilità tecnica ed economica per sviluppare questi campi. Per “subsea processing” si intende l’insieme di operazioni di processo a cui può essere sottoposto un fluido direttamente sul fondale marino, più o meno in prossimità del pozzo da cui viene estratto. Vari sistemi sono stati sviluppati per aumentare la pressione del fluido prodotto tramite tecniche di pompaggio multifase, pompaggio di liquido e compressione di gas umido. Più recentemente sono state sperimentate ed installate varie tecniche di separazione del gas dalla corrente liquida e di acqua dalla corrente idrocarburica. Queste tecnologie di separazione e pompaggio sono applicate congiuntamente per ottenere particolari benefici al sistema di produzione. In questo studio viene analizzato l’impatto che l’installazione di un sistema di “subsea processing” ha sulla produzione di olio e gas da giacimenti offshore. In particolare è stato studiato un campo di gas e condensati situato in diversi scenari (variando profondità del fondale e distanza rispetto agli impianti di trattamento di superficie) ed un campo ad olio in acque profonde. Tramite simulazioni numeriche, effettuate con software specifici, è stato possibile caratterizzare termodinamicamente il fluido prodotto, simularne la separazione in diverse condizioni e analizzarne il flusso in pipeline. I risultati evidenziano che la separazione gas/liquido accoppiata con un opportuno sistema di pompaggio aiuta a risolvere i problemi legati alla trasportabilità del fluido, come la formazione di idrati e il moto a slug. In alcuni casi questo sistema innovativo permette anche di aumentare la quantità di riserve recuperate grazie all’abbassamento della pressione di testa pozzo.