BR112014011101B1

BR112014011101B1 - sistema de turbomáquina e método para tratamento de golfadas em um sistema de turbomáquina

Info

Publication number: BR112014011101B1
Application number: BR112014011101-4A
Authority: BR
Inventors: William C. Maier; Pascal Lardy; Jose L. Gilarranz
Original assignee: Dresser-Rand Company
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2021-05-04
Also published as: BR112014011101A2; EP2776720A4; US9303658B2; WO2013070547A1; EP2776720A1; US20130112277A1; EP2776720B1

Abstract

SISTEMA COMPACTO DE TURBOMÁQUINAS COM CONTROLE DE FLUXO. Um sistema e método de turbomáquinas, com o sistema, incluindo um detector de golfada acoplado a uma linha principal para detectar um golfadas num fluido multifásico na linha principal. O sistema também inclui um compressor ligado hidraulicamente à tubagem principal e disposto a jusante do detector de bala, e uma conduta de derivação ligada hidraulicamente à linha principal a montante do compressor, e a jusante do compressor. O sistema inclui, além disso, pelo menos uma válvula de controle a montante ligada hidraulicamente à linha principal a montante do compressor e comunicante acoplado ao detector de golfada. A válvula de controle a montante é configurado para actuar entre uma posição normal, na qual a válvula de controle a montante dirige o fluido para o compressor, e uma posição de derivação, na qual a válvula de controle a montante dirige o fluido para a linha de derivação, de acordo com quando os detectores de golfadas detectam um escoamento em golfadas.

Description

FUNDAMENTOS

[0001] O presente pedido reivindica prioridade para Pedido No. US 13/668,584 depositado em 5 de novembro de 2012, que reivindica prioridade para Pedido No. US 61/556,924 depositado em 8 de novembro, 2011. Estes pedidos de prioridade são aqui incorporados por referência na sua totalidade, no presente pedido.

[0002] Sistemas de turbomáquinas são muitas vezes utilizados para processar fluidos multifásicos, por exemplo, em aplicações de tubulação, que fornecem um conjunto único de desafios para projetistas de sistemas. Em algumas aplicações de baixa taxa de fluxo, o fluido multifásico pode ser um fluxo relativamente bem misturado de gás e líquido. Como tal, uma combinação geralmente esperada de gás e líquido chega às turbomáquinas, que pode ser separada e eficientemente manuseada por equipamento de tratamento de fluido adequado (por exemplo, um compressor e uma bomba). No entanto, em alguns sistemas de taxas de fluxo mais elevadas, um fluxo periódico pode desenvolver, em que, em alguns pontos, uma percentagem desproporcionalmente grande do fluxo é líquida (ou seja, uma golfada (“slug”)), enquanto em outros pontos, uma percentagem desproporcionalmente grande é gás. Em alguns casos, as golfadas podem crescer para ocupar toda uma seção transversal da tubulação, de tal modo que as golfadas líquidas mais densas separam bolsas de gás. Em casos graves, as golfadas são precedidas por nenhum fluxo e seguidas por um fluxo de gás de alta pressão. Além disso, a ocorrência e posição das golfadas podem ser relativamente difíceis de prever.

[0003] Estas golfadas apresentam um desafio, pois pode ser difícil separá-las por completo do gás sem privar o compressor de fluido de processo ou inundar o separador. Por conseguinte, técnicas e sistemas de amortecimento de golfada são frequentemente utilizados a montante de tal equipamento de processamento para reduzir a formação e propagação de golfada. Apesar de precauções tomadas para evitar a propagação de golfadas, no entanto, muitas vezes ainda golfada atinge os sistemas de turbomáquinas.

[0004] Para lidar com as golfadas, os sistemas de turbomáquinas geralmente incluem um ou mais coletores de golfada. Vários tipos de coletores de golfada são conhecidos, mas o princípio geral é que os coletores de golfada fornecem um volume suficiente de tampão para armazenar as maiores golfadas esperadas a ser recebidas a partir da tubulação. Deste modo, estes coletores de golfada são tipicamente grandes e pesados, substancialmente adicionando à pegada do sistema. Em algumas aplicações, no entanto, especialmente para a produção fora da costa ou submarina de hidrocarbonetos, espaço é um prêmio, portanto, é desejável reduzir a pegada de sistema sempre que possível. Cada componente é, por conseguinte, cuidadosamente concebido para ocupar a menor quantidade de espaço possível, enquanto ainda fornecendo máxima eficiência operacional. Coletores de golfada, no entanto, permanecem volumosos e pesados, como eles devem fornecer volume suficiente e lidar com pressões suficientes para cumprir sua função.

[0005] O que é necessário é um sistema e um método para manusear de forma eficaz golfadas, enquanto fornecendo um tamanho reduzido para o sistema de turbomáquina.

SUMÁRIO

[0006] Modalidades da divulgação podem fornecer um sistema de turbomáquina exemplar. O sistema de turbomáquina inclui um detector de golfada acoplado a uma linha principal e configurado para detectar um fluxo de golfada em um fluido multifásico na linha principal, e um compressor fluidicamente acoplado à linha principal e disposto a jusante do detector de golfada. O sistema de turbomáquina também inclui uma linha de desvio fluidicamente acoplada à linha principal a montante do compressor e a jusante do compressor. O sistema de turbomáquina inclui ainda uma válvula de controle a montante fluidicamente acoplada à linha principal a montante do compressor e comunicativamente acoplada ao detector de golfada. A válvula de controle a montante é configurada para acionar entre uma posição normal, em que a válvula de controle a montante dirige o fluido para o compressor, e uma posição de desvio, em que a válvula de controle a montante dirige fluido para a conduta de desvio. Além disso, a válvula de controle a montante é acionada a partir da posição normal para a posição de desvio quando o detector de golfada detecta o fluxo de golfada.

[0007] Modalidades da divulgação podem também fornecer um método exemplar para tratamento de golfada em um sistema de turbomáquina. O método inclui detectar um fluxo de golfada em uma linha principal a montante de um compressor com um detector de golfada, e acionar uma válvula de controle a montante em resposta a um fluxo de golfada detectado a partir de uma posição normal, em que a válvula de controle a montante dirige o fluido para o compressor, para uma posição de desvio, em que a válvula de controle a montante dirige o fluido para uma linha de desvio estendendo a partir de uma posição a montante do compressor para uma posição a jusante do compressor. O método também inclui divergir o fluxo de golfada em torno do compressor através da linha de desvio, e retornar a válvula de controle a montante para a posição normal quando o fluxo de golfada passou através da linha de desvio.

[0008] Modalidades da divulgação podem ainda fornecer um sistema exemplar para tratamento de golfadas. O sistema pode incluir um detector de golfada disposto a montante de um compressor, o detector de golfada sendo configurado para detectar um fluxo de golfada em uma linha principal fluidicamente acoplada a uma cabeça de poço, e uma linha de desvio acoplada à linha principal em uma posição a montante do compressor e em uma posição a jusante do compressor. O sistema pode também incluir uma válvula de controle comunicativamente acoplada ao detector de golfada e fluidicamente acoplada à linha principal, o compressor, e para a linha de desvio. A válvula de controle é configurada para acionar a partir de uma posição normal, em que a válvula de controle dirige fluido para dentro da linha principal para o compressor, para uma posição de desvio, em que a válvula de controle de fluido diverge para a linha de desvio quando o detector de golfada detecta o fluxo de golfada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] A presente divulgação é melhor compreendida a partir da seguinte descrição detalhada quando lida com as Figuras anexas. Ressalta-se que, de acordo com a prática padrão na indústria, vários recursos não estão em escala. Na verdade, as dimensões dos diferentes recursos podem ser arbitrariamente aumentadas ou reduzidas para clareza de discussão.

[0010] A Figura 1 ilustra uma vista esquemática de um sistema de turbomáquina exemplar, de acordo com uma modalidade.

[0011] A Figura 2 ilustra uma vista esquemática de um outro sistema de turbomáquina exemplar, de acordo com uma modalidade.

[0012] A Figura 3 ilustra uma vista esquemática de ainda outro sistema de turbomáquina exemplar, de acordo com uma modalidade.

[0013] A Figura 4 ilustra uma vista esquemática de ainda um outro sistema de turbomáquina exemplar, de acordo com uma modalidade.

[0014] A Figura 5 ilustra uma vista esquemática de uma outra modalidade exemplar do sistema de turbomáquina da Figura 4.

[0015] A Figura 6 ilustra um fluxograma de um método exemplar para tratamento de fluxo de golfada, de acordo com uma modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0016] Deve ser compreendido que a descrição que segue descreve várias modalidades exemplares para implementação de diferentes características, estruturas, ou as funções da invenção. Exemplos de modalidades de componentes, disposições e configurações são descritos abaixo para simplificar a presente descrição; no entanto, estas modalidades exemplares são fornecidas meramente como exemplos e não se destinam a limitar o âmbito da invenção. Além disso, a presente descrição pode repetir números e / ou letras de referência nas várias modalidades exemplares e através das Figuras aqui fornecidas. Esta repetição tem a finalidade de simplicidade e clareza e não em si mesma ditar uma relação entre as várias modalidades exemplares e / ou configurações discutidas nas várias figuras. Além disso, a formação de uma primeira característica ao longo ou sobre um segundo recurso na descrição que segue pode incluir modalidades em que o primeiro e segundo recurso são formados em contato direto, e pode também incluir modalidades em que recursos adicionais podem ser formados interpondo o primeiro e segundo recursos, de tal modo que o primeiro e segundo recursos podem não estar em contato direto. Finalmente, as modalidades exemplares apresentadas abaixo podem ser combinadas em qualquer combinação de formas, isto é, qualquer elemento de uma modalidade exemplar, pode ser utilizado em qualquer outra modalidade exemplar, sem se afastar do âmbito da revelação.

[0017] Além disso, certos termos são usados ao longo da seguinte descrição e reivindicações para referir a componentes específicos. Como um perito na arte irá apreciar, várias entidades podem referir-se ao mesmo componente por nomes diferentes, e como tal, a convenção de nomenclatura para os elementos descritos neste documento não se destina a limitar o âmbito da invenção, a menos que de outra forma especificamente definido aqui. Além disso, a convenção de nomenclatura aqui utilizada não se destina a distinguir entre os componentes que diferem no nome, mas não na função. Além disso, na discussão que segue da invenção, os termos "incluindo" e "compreendendo" são utilizados de forma aberta e, portanto, devem ser interpretados no sentido de "incluindo, mas não se limitando a". Todos os valores numéricos nesta divulgação podem ser valores exatos ou aproximados a menos que de outra forma expressamente indicado. Deste modo, várias modalidades da divulgação podem desviar-se dos números, valores e intervalos aqui divulgados, sem se afastar do âmbito pretendido. Além disso, uma vez que é utilizado na invençãoe especificação, o termo "ou" pretende abranger ambos os casos exclusivos e inclusivos, isto é, "A ou B" destina-se a ser sinônimo de "pelo menos um de A e B," a não ser que de outra forma expressamente especificado.

[0018] A Figura 1 ilustra uma vista esquemática de um sistema de turbomáquina 100, de acordo com uma modalidade, tendo uma melhor capacidade de tratamento de fluxo de golfada. Deste modo, o sistema de turbomáquina 100 pode obviar qualquer necessidade para os coletores de golfada, mas pode, em algumas modalidades, ser usado em conjunto com esses coletores de golfada tradicionais. O sistema de turbomáquina 100 inclui um conjunto de turbomáquina 102 fluidicamente acoplado a uma linha principal 104. A linha principal 104 tem uma seção a montante 104a, que é a montante do conjunto de turbomáquina 102 e acoplada a uma entrada 106, e uma seção a jusante 104b, que é a jusante do conjunto de turbomáquina 102 e acoplada a uma saída 103. Em uma modalidade, a linha principal 104 pode ser uma tubulação de gás natural e a entrada 106 pode ser uma cabeça de poço. Por conseguinte, em algumas modalidades, pelo menos o conjunto de turbomáquina 102 pode ser marinizado ou de outra forma protegido para a localização e operação em ambientes submarinos.

[0019] O fluido de processo pode ser um fluido multifásico. Como este termo é aqui utilizado, "fluido multifásico" destina-se a ser amplamente interpretado para incluir combinações de líquidos e gases (por exemplo, gás natural e água), líquidos imiscíveis (por exemplo, hidrocarbonetos e água), gases de diferentes densidades, e líquidos e / ou a gases e sólidos (por exemplo, matéria em partículas tal como a areia).

[0020] Após o fluido de processo atingir a saída 103, ele pode proceder a jusante para operação, trabalho, armazenamento, remoção, consumo, separação subsequente, etc. Será apreciado que o sistema de turbomáquina 100 pode ser adaptado para fornecer o fluido de processo para qualquer utilização posterior. Além disso, o conjunto de turbomáquina 102 pode ser qualquer tipo de equipamento adequado configurado para remover e / ou adicionar energia a um fluido de processo. Assim, o conjunto de turbomáquina 102 pode incluir um ou mais compressores, separadores, turbinas, bombas, ventiladores, sopradores, suas combinações, ou similares. Em pelo menos uma modalidade, o conjunto de turbomáquina 102 pode ser ou incluir um compressor centrífugo DATUM ® C ou DATUM ® I, comercialmente disponíveis a partir da Dresser-Rand Co. de Olean, Nova Iorque, EUA.

[0021] O sistema de turbomáquina 100 também inclui um detector de golfada 108 disposto a montante do conjunto de turbomáquina 102 e fluidicamente acoplado à seção a montante 104a da linha principal 104. O detector de golfada 108 pode incluir qualquer dispositivo adequado para detectar uma golfada, por exemplo, por medir, calcular, ou detectar de outra forma a densidade, pressão, taxa de fluxo de massa, suas combinações, ou alteração de uma ou mais destas características no fluxo de fluido através da linha principal 104. Como os termos são aqui usados, "golfada" e "fluxo de golfada" referem-se geralmente a uma massa concentrada de uma porção de maior densidade do fluido de processo propagando através de uma linha, por exemplo, a linha principal 104. Por exemplo, em algumas aplicações de produção do campo petrolífero, uma golfada pode ser uma massa de água em movimento em uma tubulação de gás natural.

[0022] O detector de golfada 108 pode ser um tubo de Coriolis. Um exemplo, entre muitos, de um detector de golfada de tubo de Coriolis que pode ser adequado para utilização como o detector de golfada 108 é MIRCO MOTION ELITE ®, comercialmente disponível a partir da Emerson Electric Co. de St. Louis, Missouri, EUA. Sem limitação para a presente descrição, outras informações sobre os tubos de Coriolis que podem ser utilizados no sistema de turbomáquina 100 podem ser encontradas, por exemplo, na Patente Nos. US 4.127.028; 4.187.721; 4.491.025; e / ou 6.513.393, a totalidade de cada uma é aqui incorporada por referência na extensão consistente com a presente divulgação. Em outro exemplo, o detector de golfada 108 pode ser um medidor de fluxo sônico, tal como é conhecido na arte. Em ainda outro exemplo, o detector de golfada 108 pode ser acoplado a uma linha principal 104 em um ou mais locais e configurado para fazer medições de pressão para determinar quando existe um fluxo de golfada. Um exemplo de tais sistemas de medição de pressão para detectar fluxo de golfada pode ser fornecido conforme detalhado na Patente No. US 7.239.967, cuja totalidade é aqui incorporada por referência na extensão consistente com a presente divulgação.

[0023] O sistema de turbomáquina 100 pode também incluir uma ou mais válvulas de controle fluidicamente acopladas à linha principal 104, por exemplo, uma válvula de controle a montante 110 e uma válvula de controle a jusante 112, como mostrado. A válvula de controle a montante 110 pode ser fluidicamente acoplada à seção a montante 104a da linha principal 104 e a uma linha de desvio 113. A válvula de controle a jusante 112 pode ser acoplada fluidicamente à seção a jusante 104b da linha principal 104 e para a linha de desvio 113. As válvulas de controle 110, 112, também podem ser comunicativamente acopladas ao detector de golfada 108 através de linhas de sinal 114, 116, respectivamente. Em algumas modalidades, as válvulas de controle 110, 112 podem ser comunicativamente acopladas ao detector de golfada 108 através de um controlador (não mostrado). Como tal, o controlador pode ser configurado para interpretar sinais a partir do detector de golfada 108 e envia sinais para as válvulas de controle 110, 112 com base na interpretação dos sinais provenientes do detector de golfada 108. O controlador e / ou o detector de golfada 108 pode incluir qualquer CPU adequada, controladores lógicos programáveis (PLC), memória, conexões de entrada, conexões de saída, e assim por diante. Por exemplo, o controlador e / ou o detector de golfada 108 pode incluir um programa de controle armazenado em um meio legível por computador que faz o controlador e / ou detector de golfada 108 receber entradas e gera saídas para fazer as válvulas de controle 110, 112 acionarem e / ou pode sinalizar quaisquer outros componentes do sistema 100 em resposta a um fluxo de golfada detectado e / ou a conclusão de um fluxo de golfada.

[0024] Deve notar-se que a interposição de um controlador entre as válvulas de controle 110, 112 (ou qualquer outro componente) e o detector de golfada 108 destina-se a estar dentro do âmbito do termo "comunicativamente acoplado", pois é aqui utilizado. Além disso, será apreciado que todas as "linhas de sinal" aqui referidas podem ser de fibra óptica, cobre, pneumáticas, hidráulicas, ou qualquer outro tipo de linha de transmissão, ou podem ser representativas de telemetria sem fio.

[0025] As válvulas de controle 110, 112 podem cada uma incluir uma posição normal, como mostrado, em que o fluido é dirigido para o conjunto de turbomáquina 102 através da válvula de controle a montante 110 e recebido a partir do conjunto de turbomáquina 102 através da válvula de controle a jusante 112. As válvulas de controle 110, 112 podem ser cada uma configurada para ser acionada a partir da posição normal para a posição de desvio. Na posição de desvio, a válvula de controle a montante 110 dirige fluido a partir da seção a montante 104a, através de uma seção a montante 124 da linha de desvio 113, e, em seguida, para um restante da linha de desvio 113, enquanto evitando que flua para o conjunto de turbomáquina 102. Quando a válvula de controle a jusante 112 está na posição de desvio, ela recebe o fluido a partir da linha de desvio 113, dirige-o para a seção a jusante 104b, e impede que ele flua de volta para o conjunto de turbomáquina 102. Deste modo, quando as válvulas de controle 110, 112 são ambas na posição de desvio, o fluxo de fluido na linha principal 104 desvio do conjunto de turbomáquina 102 através da linha de desvio 113. Além disso, as válvulas de controle 110, 112 podem ser capazes de rapidamente atuar entre as posições normais e de desvio de acordo com os sinais recebidos por meio das linhas de sinal 114, 116, respectivamente.

[0026] O sistema de turbomáquina 100 também pode incluir uma linha de retorno de alta pressão 118 fluidicamente acoplada em ambas as extremidades para a linha principal 104. Por exemplo, a linha de retorno de alta pressão 118 pode estender a partir de um ponto 120 da seção a jusante 104b da linha principal 104, por exemplo, a jusante da válvula de controle a jusante 112 para um ponto 122 a montante da válvula de controle a montante 110, por exemplo, na seção a montante 124 da linha de desvio 113. Em outras modalidades, no entanto, o ponto 122 pode estar na linha principal 104 e / ou no interior da válvula de controle a montante 110. Uma válvula de retenção 126 também pode ser acoplada à linha de desvio 113, por exemplo, a montante do ponto 122 e / ou a seção a montante 124 da linha de desvio 113. A válvula de retenção 126 pode ser configurada para permitir fluido fluir a jusante, mas em geral pode evitar fluido de inversão de fluxo através da linha principal 104 e viajar de volta para a entrada 106.

[0027] Em uma modalidade, um purificador de entrada 125 pode ser interposto entre o conjunto de turbomáquina 102 e a válvula de controle a montante 110. O purificador de entrada 125 pode ser qualquer dispositivo adequado configurado para remover os contaminantes, seja matéria particulada (por exemplo, areia), líquido, ou gás a partir do fluido multifásico na linha principal 104. Uma variedade de purificadores de entrada (por exemplo, purificadores úmidos, purificadores de venturi, meios de filtração, etc) são bem conhecidos e qualquer um pode ser usado como requerido por uma dada aplicação. Em algumas modalidades, no entanto, o conjunto de turbomáquina 102 pode ter uma tolerância embutida para tais contaminantes, ou pode de outro modo ter a capacidade de tratar e / ou separar uma determinada gama de tais contaminantes e, portanto, o purificador de entrada 125 pode ser omitido.

[0028] Durante o funcionamento do sistema de turbomáquina 100, o fluido de processo multifásico é recebido na linha principal 104 a partir da entrada 106. O fluxo de fluido é controlado pelo detector de golfada 108 e, durante condições normais, é enviado para a válvula de controle a montante 110, que está na posição normal. O fluido de processo é, então, purificado pelo purificador de entrada 125, e, em seguida, enviado para o conjunto de turbomáquina 102 para processamento (por exemplo, compressão). O fluido de processo, em seguida, sai do conjunto de turbomáquina 102, através da válvula de controle a jusante 112, que também se encontra na posição normal, e é então enviada para a saída 103. Antes de atingir a saída 103, uma porção do fluido de processo pode ser usada para pressurizar a linha de retorno de alta pressão 118, em antecipação de uma condição de fluxo de golfada.

[0029] Quando o detector de golfada 108 detecta um fluxo de golfada, ele sinaliza para as válvulas de controle 110, 112 para atuar e mover para a posição de desvio. Em algumas modalidades, o detector de golfada 108 também pode determinar a velocidade do fluxo de golfada e pode ser ajustado para atrasar sinalização das válvulas de controle 110, 112 para atuar até tão tarde quanto for praticável, enquanto ainda efetivamente divergindo o fluxo de golfada. Isto pode fornecer um período mínimo de fluxo de desvio e maximizar fluxo enviado através do conjunto de turbomáquina 102, assim também maximizando produção. Depois de atuação, a válvula de controle a montante 110 encaminha o fluido de processo, que deve ser uma golfada neste ponto, através da linha de desvio 113 evitando assim introdução do fluxo de golfada ao conjunto de turbomáquina 102. A golfada então passa através da válvula de controle a jusante 112 e volta para a seção a jusante 104b da linha principal 104 e, em seguida, para a saída 103. Uma vez que o detector de golfada 108 registra que o fluxo de golfada é completo, o detector de golfada 108 pode sinalizar as válvulas de controle 110, 112, para acionar de volta para a posição normal. Mais uma vez, o detector de golfada 108 pode ser configurado para atrasar o sinal para as válvulas de controle 110, 112 para o ponto ótimo para assegurar desvio de golfada completo, enquanto evitando fluxo normal desviando o conjunto de turbomáquina 102, tanto quanto for praticável.

[0030] Enquanto o fluxo de golfada está desviando o conjunto de turbomáquina 102, ele é instado a continuar a mover a jusante pela pressão fornecida através da linha de retorno de alta pressão 118. A válvula de retenção 126 impede a pressão recebida a partir da linha de retorno de alta pressão 118 de ser transmitida, e possivelmente inverter fluxo, através da seção a montante 104a da linha principal 104. Deste modo, a pressão na seção a jusante 104b da linha principal 104 é geralmente constante, enquanto o fluxo de golfada é pressurizado para a pressão a jusante do conjunto de turbomáquina 102 em condições normais. Como tal, pressão na saída 103 permanece geralmente constante, o que pode facilitar processamento a jusante subsequente.

[0031] Quando o fluxo de golfada passou através da linha de desvio 113, o fluxo de golfada pode ser considerado concluído. Como tal, o detector de golfada 108 e / ou um outro controlador (não mostrado) pode sinalizar para as válvulas de controle a montante e a jusante 110, 112 para acionar de volta para a posição normal, para reiniciar fluxo normal para o conjunto de turbomáquina 102.

[0032] A Figura 2 ilustra uma vista esquemática de um outro sistema de turbomáquina 200, de acordo com uma modalidade. O sistema de turbomáquina 200 pode ser semelhante em estrutura e função à turbomáquina 100 e, como tal, componentes semelhantes são dados os mesmos números de referência em ambos e não serão descritos aqui em duplicado. O sistema de turbomáquina 200 inclui um conjunto de turbomáquina 201, que inclui um compressor 202, conforme mostrado. O compressor 202 tem uma entrada 204 e uma saída 206 e é configurado para pressurizar o gás entre elas. Além disso, o conjunto de turbomáquina 201 pode incluir um circuito antipico, que, como mostrado, pode incluir uma linha antipico 207 e uma válvula 208. A válvula 208 pode ser comunicativamente acoplada ao detector de golfada 108 através de uma linha de sinal 210. Além disso, a válvula 208 pode ser configurada para ser acionada entre uma posição normal, em que gás comprimido recebido a partir da saída de compressor 206 prossegue através da mesma para a válvula de controle a jusante 112, e uma posição de desvio, em que gás comprimido recebido do compressor de saída 206 é dirigido para a linha antipico 207. A linha antipico 207 estende desde a válvula 208 para uma posição 212 na linha principal 104 a montante da entrada de compressor 204, mas, por exemplo, a jusante do purificador de entrada 125. Embora não mostrado, será apreciado que o circuito antipico pode ser empregue com o sistema de turbomáquina 100 mostrado e descrito acima com referência à Figura 1.

[0033] O sistema de turbomáquina 200 pode também incluir uma linha de desvio secundária 220, que é acoplada fluidicamente para o purificador de entrada 125 e a um ponto a jusante do conjunto de turbomáquina 201, por exemplo, entre o conjunto de turbomáquina 201 e a válvula de controle a jusante 112. O sistema de turbomáquina 200 pode ainda incluir uma bomba 222 na linha de desvio secundária 220, que pode ser controlada remotamente, manualmente, ou pelo detector de golfada 108 (ou um sistema de controle (não mostrado) associado a ele). Em tal modalidade, o sistema de compressão 301 pode também incluir uma válvula de retenção 224 para impedir refluxo de fluido na linha de desvio secundária 220 para o sistema de compressão 201.

[0034] Além disso, o sistema de turbomáquina 200 pode incluir um recipiente de fluido 214 concebido para facilitar transferência de fluido. O recipiente de fluido 214 pode ser um acumulador e pode incluir uma bomba nele. O recipiente de fluido 214 pode ser fluidicamente acoplado à seção a montante 124 da linha de desvio 113, como mostrado. Em outras modalidades, o recipiente de fluido 214 pode ser acoplado à seção a montante 104a ou seção a jusante 104b da linha principal 104, ou pode ser acoplado à linha de desvio 113, a jusante da válvula de controle a montante 110. O recipiente de fluido 214 pode ser acoplado a uma seção a montante 124 da linha de desvio 113, quer diretamente ou através de uma ou mais válvulas (não representadas). Se forem utilizadas tais válvulas, elas podem ser acionadas por um controlador (não mostrado) e / ou o detector de golfada 108. Além disso, o recipiente de fluido 214 pode ser configurado para conter uma quantidade de fluido de processo, por exemplo, pode ser configurado para pegar uma parte do fluxo de golfada a montante do conjunto de turbomáquina 201.

[0035] Uma bomba (não mostrada) acoplada ao recipiente de fluido 214 pode ser comunicativamente acoplada ao detector de golfada 108 através de uma linha de sinal (não mostrada). O recipiente de fluido 214 pode ser configurado para aumentar a pressão e / ou impelir fluido de processo a partir do recipiente de fluido 214, através da linha de desvio 113, e para a seção a jusante 104b da linha principal 104 durante desvio de golfada. Isto pode garantir uma pressão relativamente constante na seção a jusante 104b da linha principal 104 e para a saída 103, apesar das condições de fluxo de golfada.

[0036] Em adição ao funcionamento do sistema de turbomáquina 100 discutido acima em relação à Figura 1, o sistema de turbomáquina 200 pode evitar condições de pico no compressor 202 e pode manter ou de outro modo estabilizar a pressão na seção a jusante 104b da linha principal 104 durante desvio de golfada. Antes, quando, ou logo após o detector de golfada 108 sinalizar as válvulas de controle 110, 112 para atuar para a posição de desvio, o detector de golfada 108 também pode sinalizar a válvula antipico 208 para atuar para sua posição de desvio. Conforme fluxo é encaminhado em torno do compressor 202 na linha de desvio 113, o compressor 202 é fornecido com um fluxo contínuo de gás de processo através da linha antipico 207, evitando assim condições de pico. Além disso, embora não seja mostrado, o circuito antipico pode incluir uma ou mais estruturas de redução de pressão (por exemplo, um expansor tal como uma válvula de expansão) para fornecer fluido para a entrada de compressor 204 em uma pressão adequada.

[0037] Além disso, quando fluxo de golfada é detectado, ou intermitentemente durante condições de fluxo normais, a bomba 222 pode ser ligada para remover líquido a partir do purificador de entrada 125. O líquido removido a partir do purificador de entrada 125 pode ser bombeado para pressão pela bomba 222 e encaminhado através da linha de desvio secundária 220 em torno do sistema de compressão 201 para processamento a jusante.

[0038] A Figura 3 ilustra um outro sistema de turbomáquina 300, de acordo com uma modalidade. O sistema de turbomáquina 300 pode ser semelhante em estrutura e função aos sistemas de turbomáquina 100 e 200 e, como tal, os componentes semelhantes são dados os mesmos números de referência em ambos e não serão descritos aqui em duplicado. O sistema de turbomáquina 300 inclui um conjunto de turbomáquina 302 acoplado à linha principal 104 e em torno do qual a linha de desvio 113 está configurada para divergir golfadas, como descrito acima com referência à Figura 1. O conjunto de turbomáquina ilustrado 302 inclui o compressor 202 e o conjunto antipico discutido acima em relação à Figura 2.

[0039] O conjunto de turbomáquina ilustrado 302 inclui um separador 304 e, como tal, o sistema de turbomáquina 300 pode omitir o purificador de entrada 125 (Figuras 1 e 2). Algumas modalidades dos sistemas de turbomáquina 100, 200 podem, no entanto, incluir separadores. O separador 304 pode ser um separador dinâmico, tal como um separador rotativo, um separador estático, ou uma combinação dos mesmos. Além disso, o separador 304 pode ser disposto em uma caixa comum (não mostrada) com o compressor 202 e / ou pode ter um ou mais componentes que podem rodar sobre um eixo comum (não mostrado) com o compressor 202. Um exemplo de uma tal configuração pode ser o DATUM (R) I, disponível no mercado a partir de Dresser-Rand Co. de Olean, New York, EUA.

[0040] O separador 304 pode ser configurado para separar um componente de maior densidade (por exemplo, líquidos e / ou sólidos) a partir de um componente de menor densidade (por exemplo, gás) do fluido multifásico. Como tal, o separador 304 pode fornecer o conjunto de turbomáquina 302 com capacidade de tratamento contaminante embutida bem como alguma capacidade de lidar com uma quantidade de fluxo de golfada. No entanto, grande fluxo de golfada ainda pode inundar o separador 304 e / ou componentes do sistema de drenagem do mesmo (por exemplo, vasos de quebra de gás); em conformidade, o detector de golfada 108 pode ser configurado para divergir fluxos de golfada maiores em torno do conjunto de turbomáquina 302 enquanto apoiando no separador 304 para lidar com golfadas menores. Isto pode permitir o uso da linha de desvio 113 para ser reduzida, fornecendo, assim, maiores durações do fluxo ininterrupto para o compressor 202.

[0041] O sistema de turbomáquina 300 pode também incluir uma bomba 306 acoplada fluidicamente, por exemplo, para a seção a montante 124 da linha de desvio 113. Em outras modalidades, a bomba 306 pode ser fluidicamente acoplada a qualquer seção da linha principal 104, ou pode ser fluidicamente acoplada à linha de desvio 113, a jusante a partir da válvula de controle a montante 110. A bomba 306 pode ser controlada pelo detector de golfada 108 e / ou um controlador (não mostrado) através de uma linha de sinal 308. Consequentemente, a bomba 306 pode ser desligada durante condições normais, mas pode ser ligada quando, ou pouco depois, o detector de golfada 108 detecta um fluxo de golfada. Quando a golfada atinge a bomba 306, a bomba 306 pode pressurizar o fluxo de golfada ou aproximadamente a mesma pressão à qual o compressor 202 normalmente aumenta o gás de processo. O fluxo de golfada pressurizado pode então ser encaminhado através da linha de desvio 113, através da válvula de controle a montante 110, e, em seguida, para a saída 103 através da válvula de controle a jusante 112 e a seção a jusante 104b da linha principal 104. Consequentemente, a pressão do fluxo de fluido vista na saída 103 pode ser aproximadamente constante, não obstante as condições de fluxo de golfada. Como tal, o sistema de turbomáquina 300 pode omitir a linha de retorno de alta pressão 118, mas em outras modalidades, pode incluir tanto a bomba 306 e a linha de retorno de alta pressão 118.

[0042] A Figura 4 ilustra um outro sistema de turbomáquina exemplar 400, de acordo com uma modalidade. O sistema de turbomáquina 400 pode ser semelhante a um dos sistemas de turbomáquina 100, 200, 300 anteriormente descritos; como tal, os componentes semelhantes são dados os mesmos números de referência em ambos e não serão descritos aqui em duplicado. O sistema de turbomáquina 400 inclui um separador 402, que pode ser posicionado a montante da válvula de desvio a montante 110. O separador 402 pode ser um separador baseado em gravidade ou tanque de sedimentação e pode ser incluído, por exemplo, em vez do purificador de entrada 125 (Figuras 1 a 3), mas pode ter geralmente as mesmas características estruturais.

[0043] O sistema de turbomáquina 400 também pode incluir uma segunda linha de desvio 403, estendendo a partir do separador 404 e para a saída 103. A segunda linha de desvio 403 pode incluir uma bomba 404 e uma válvula de retenção 405. Além disso, o dreno a partir de qualquer outro dispositivo de separação (não representado) no interior do sistema de compressão 102, tal como, por exemplo, o separador 304 (Figura 3), pode também ser conectado fluidicamente para o separador 404 através da linha 406. Fluido do conjunto de turbomáquina 302 separado do fluxo de processo pode ser emitido para o separador 404 através da linha 406. A linha 406 pode ter uma válvula de retenção 408 para evitar o refluxo de líquido para dentro do conjunto de turbomáquina 302.

[0044] Em operação, quando o detector de golfada 108 detecta uma situação de golfada, válvulas de desvio 110 e 112 são acionadas de modo que a linha de desvio 113 é aberta, encaminhando a golfada a partir do separador 404, em torno do conjunto de turbomáquina 302, e para a saída 103. A golfada pode assim fluir de uma maneira autopressurizada por meio da linha de desvio 113. Adicionalmente ou alternativamente, a bomba 404 pode ser utilizada para bombear a golfada a partir do separador 404, através da válvula de retenção 405, de modo como para evitar refluxo, e para a saída 103. Como tal, a linha de desvio secundária 403 serve para fornecer um fluxo assistido por bomba em volta do conjunto de turbomáquina 302.

[0045] A Figura 5 ilustra uma outra modalidade exemplar do sistema de turbomáquina 400. Como mostrado, a válvula de desvio a jusante 113 (Figura 4) pode ser substituída por um par de válvulas de retenção 450, 452. Como tal, seleção de se o fluxo de processo prossegue para o interior ou em torno do conjunto de turbomáquina 302 é controlada pela válvula de controle a montante 110. As válvulas de retenção 450, 452 asseguram que refluxo é impedido na rota não selecionada, obviando assim a necessidade de uma válvula de controle a jusante. Isto pode simplificar o sistema de turbomáquina 400; No entanto, em outras modalidades, tal como discutido acima, uma válvula de controle a jusante pode ser benéfica para fornecer precisão de controle do sistema ou por quaisquer outras razões como entendido por um com perícia na arte.

[0046] A Figura 6 ilustra um fluxograma de um método 400 para manipular fluxo de golfada em um sistema de turbomáquina, tais como um ou mais dos sistemas de turbomáquina 100-400 descritos acima. Em uma modalidade, o método 600 pode incluir detectar um fluxo de golfada em uma linha principal a montante de um compressor com um detector de golfada, como em 602. O método 600 pode também incluir sinalizar uma válvula de controle a montante para acionar a partir de uma posição normal para uma posição de desvio, como em 604. Em posição normal, a válvula de controle a montante dirige o fluido para o compressor. Na posição de desvio, a válvula de controle a montante dirige o fluido para uma linha de desvio estendendo a partir de uma posição a montante do compressor para uma posição a jusante do compressor. Simultaneamente, antes, ou após a sinalização em 604, o método 600 pode incluir sinalizar uma válvula de controle a jusante para acionar a partir de uma posição normal para uma posição de desvio, tal como em 606. Na posição normal, a válvula de controle a jusante recebe um fluxo de fluido a partir do compressor. Em contraste, quando na posição de desvio, a válvula de controle a jusante recebe um fluxo de fluido (por exemplo, fluxo de golfada) a partir da linha de controle de desvio.

[0047] O método 600 pode incluir também divergir o fluxo de golfada através da válvula de controle a montante para a linha de desvio, como em 608. O método 600 pode também incluir pressurizar o fluxo de golfada na linha de desvio com uma linha de alta pressão estendendo a partir da linha principal a jusante do compressor para a linha principal a montante da válvula de controle a montante, como em 610. Além disso, o método 400 pode incluir encaminhar fluido através de uma linha antipico estendendo a partir de jusante do compressor para a montante do compressor, como em 612. O método 600 pode, em seguida, proceder para sinalizar a válvula de controle a montante para retornar à sua posição normal quando o fluxo de golfada é terminado, como em 614, após o que o método 600 pode reiniciar.

[0048] Em uma modalidade, detectar o fluxo de golfada em 602 pode incluir o uso de um medidor de fluxo de Coriolis, um medidor de fluxo sônico, ou ambos, para detectar o fluxo de golfada. Além disso, em pelo menos uma modalidade, o método 600 pode incluir separar um fluido multifásico a montante do compressor usando um separador, um purificador de entrada, ou uma combinação dos mesmos. Além disso, o método 600 pode incluir bombear o fluido a partir de um acumulador enquanto a válvula de controle a montante está na posição de desvio para manter a pressão na linha principal a jusante do compressor.

[0049] O precedente delineou características de diversas modalidades de modo que os peritos na arte possam compreender melhor a presente divulgação. Os peritos na arte devem compreender que eles podem facilmente utilizar a presente divulgação como uma base para a concepção ou modificação de outros processos e estruturas para realizar os mesmos propósitos e/ou conseguir as mesmas vantagens das modalidades aqui introduzidas. Os peritos na arte também devem perceber que tais construções equivalentes não se afastam do espírito e do âmbito da presente divulgação, e que eles podem fazer várias mudanças, substituições e alterações aqui, sem nos afastarmos do espírito e do âmbito da presente revelação.

Claims

1. Sistema de turbomáquina, caracterizado pelo fato de que compreende: um detector de golfada (108) acoplado a uma linha principal (104) e configurado para detectar um fluxo de golfada em um fluido multifásico na linha principal; um compressor (202) acoplado fluidicamente à linha principal e disposto a jusante do detector de golfada; uma linha de desvio (113) fluidicamente acoplada à linha principal a montante do compressor e a jusante do compressor; uma válvula de controle (110) a montante fluidicamente acoplada à linha principal a montante do compressor e comunicativamente acoplada ao detector de golfada, a válvula de controle a montante sendo configurada para acionar entre uma posição normal, sendo que a válvula de controle a montante dirige o fluido para o compressor, e uma posição de desvio, sendo que a válvula de controle a montante dirige o fluido para a linha de desvio, sendo que a válvula de controle a montante é acionada a partir da posição normal para a posição de desvio quando o detector de golfada detecta o fluxo de golfada; uma válvula de controle (112) a jusante fluidicamente acoplada à linha principal a jusante do compressor, a válvula de controle a jusante sendo configurada para ser acionada entre uma posição normal, sendo que a válvula de controle a jusante recebe fluido a partir da compressor, e uma posição de desvio, sendo que a válvula de controle a jusante recebe fluido a partir da linha de desvio (113); uma linha de retorno de alta pressão (118) estendendo-se de um ponto (120) a jusante da válvula de controle a jusante (112) para um ponto (122) a montante da válvula de controle (110) a montante;e uma válvula de retenção (126) fluidicamente acoplada à linha de desvio (113) a montante da válvula de controle (110) a montante, sendo que a válvula de retenção é configurada para evitar que a pressão da linha de retorno de alta pressão (118) inverta através da linha principal.

2. Sistema de turbomáquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um purificador de entrada (125) disposto a montante do compressor (202).

3. Sistema de turbomáquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o detector de golfada (108) inclui um medidor de fluxo de Coriolis, um medidor de fluxo sônico, ou uma combinação dos mesmos.

4. Sistema de turbomáquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compressor (202) é configurado para posicionamento submarino.

5. Sistema de turbomáquina, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um circuito anti- surto que se estende entre uma saída de compressor (202) e uma entrada de compressor, o circuito anti-surto sendo configurado para desviar o fluido da saída de compressor para a entrada de compressor durante um desvio de golfada.

6. Método para tratamento de golfadas em um sistema de turbomáquina, caracterizado pelo fato de que compreende: detectar um fluxo de golfada em uma linha principal a montante de um compressor (202) com um detector de golfada (108); acionar uma válvula de controle (110) a montante em resposta a um fluxo de golfada detectado a partir de uma posição normal, sendo que a válvula de controle a montante dirige fluido para o compressor, para uma posição de desvio, sendo que a válvula de controle a montante dirige o fluido para uma linha de desvio (113) estendendo a partir de uma posição a montante do compressor para uma posição a jusante do compressor; acionar uma válvula de controle a jusante (112) em resposta a um fluxo de golfada detectado a partir de uma posição normal, sendo que a válvula de controle a jusante recebe fluido a partir do compressor (202), para uma posição de desvio, sendo que a válvula de controle a jusante recebe fluido a partir da linha de desvio(113); divergir o fluxo de golfada em torno do compressor através da linha de desvio; pressurizar o fluxo de golfada na linha de desvio (113) com uma linha de retorno de alta pressão (118) estendendo-se da linha principal a jusante da válvula de controle a jusante (112) para a linha principal a montante da válvula de controle a montante (110); prevenir que a pressão da linha de retorno de alta pressão inverta através da linha principal através da válvula de retenção (126) acoplada à linha de desvio (113) a montante da válvula de controle a montante (110);e retornar a válvula de controle a montante para a posição normal quando o fluxo de golfada passou através da linha de desvio.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a detecção do fluxo de golfada compreende a utilização de um medidor de fluxo de Coriolis, um medidor de fluxo sônico, ou ambos, para detectar o fluxo de golfada.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda encaminhar fluido através de uma linha anti-surto estendendo a partir da jusante do compressor (202) para a montante do compressor.

9. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende ainda separar um fluido multifásico a montante do compressor (202) usando um separador, um purificador de entrada (125), ou uma combinação dos mesmos