Marlim 3 Phase Subsea Separation System - Challenges and Solutions for the Subsea Separation Station to Cope with Process Requirements

Abstract

This paper presents the experience brought from the oil-water subsea separatorproject developed for the Marlim field, known as SSAO Marlim. Here, it will beaddressed the inherent arising challenges from a project of a subsea separationequipment, from the subsea mechanical design perspective, with special focus tothe additional requirements to the normally presented in conventional subseaequipment for oil and gas production. It will be part of the discussion the architecture selected for the system andthe main challenges imposed by:–Separation process (gas-liquid, liquid-liquid and sand removal system);–Requirements for modularization, installation and retrieval of subseacomponents;–Installation concept. Introduction The oil-water subsea separator is installed in a water depth of approximately870m in the Marlim field, located in the Campos basin, Brazil. The subseaseparation station has an envelope of 29m length, 10.8m width, 8.4m height andan overall assembly weight in-air of 392ton, and it will receive productionfrom selected well, separate produced water from oil and sand and re-inject itinto Marlim production reservoir via a centrifugal pump. The water separationhappens into a Pipe SeparatorTM based on a gravitational concept, while waterpolishment to meet quality requirements, i.e. reduce oil content in water toacceptable levels for the re-injection into reservoir, is performed by cyclonicequipment. The equipment also has a sand management system which the main aimis to minimize the operational impact induced by solids production. Figure 1 illustrates the oil-water subsea separation system of Marlim.

All Subsea: A Vision for the Future of Subsea Processing

“…Water is then re-injected into the reservoir via a subsea water injection pump [R. Orlowski, 2012]. Several stages may be needed to reach a quality of 50 ppm OiW (a typical requirement).…”

“…Opawale, 2014], as performed in Marlim SSAO [R. Orlowski, 2012]. Such systems enable removal of sand that settles in gravity separators but they also directly remove sand from the well stream using a cyclonic separator [A.…”

Sistemas De Separação Submarina Como Estratégia Para Mitigar Problemas De Garantia De Escoamento

“…Enquanto isso, o óleo e o gás são extraídos simultaneamente do separador e direcionados para o FPSO através de risers de produção. (Orlowski et al, 2012). A água e a areia produzidas separadas do óleo são reinjetadas no reservatório através de uma bomba centrífuga.…”

“…Orlowski et al (2012) mencionam que foram considerados diversos critérios para se definir quais os itens do sistema seriam recuperáveis para a superfície, tais como a taxa de falha, a partir de experiências passadas com itens semelhantes, e a análise dos impactos da falha do componente sobre o sistema.…”

“…Outros aspectos que também foram levados em consideração para o projeto de modularização são o peso e as dimensões de cada bloco, em função das dificuldades para instalação offshore e das restrições das embarcações utilizadas para instalação e intervenção disponíveis. Orlowski et al (2012) -a máxima inclinação do SSAO após a instalação no leito submarino poderia ser no máximo 0,5º em relação a um plano horizontal para que a eficiência da separação não fosse comprometida. Uma série de estudos da topografia do leito marinho e análises do histórico de desvios de outros projetos de fundação de equipamentos submarinos semelhantes ao do SSAO foram feitos para se determinar o projeto adequado da fundação.…”