FR2685791A1 - Process for optimising a device for regulating and damping a multiphase flow and device obtained through the process - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet un procédé d'optimisation des caractéristiques d'un dispositif de régulation et d'amortissement des fluctuations de composition d'un écoulement polyphasique. The subject of the present invention is a method for optimizing the characteristics of a device for regulating and damping the composition fluctuations of a multiphase flow.
Le dispositif peut notamment être installé entre une source d'effluents et l'entrée d'une pompe de type polyphasique permettant de transférer un fluide composé d'au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse. The device can in particular be installed between a source of effluents and the inlet of a multiphase type pump making it possible to transfer a fluid composed of at least one liquid phase and at least one gaseous phase.
L'invention trouve ses applications notamment dans le domaine de la production d'hydrocarbures comprenant un mélange gaz-liquide, cette production pouvant être réalisée dans un environnement d'accès difficile, par exemple au niveau d'une tête de puits ou d'une ligne de transfert sous-marine, ou encore dans la forêt vierge. The invention finds its applications in particular in the field of the production of hydrocarbons comprising a gas-liquid mixture, this production being able to be carried out in an environment of difficult access, for example at the level of a wellhead or a submarine transfer line, or in the virgin forest.
L'invention s'applique aussi à l'industrie chimique et pétrolière, ou d'une manière générale à toutes les industries employant des fluides polyphasiques. The invention also applies to the chemical and petroleum industry, or generally to all industries employing multiphase fluids.
L'invention trouve notamment son application pour conserver une quantité minimale de liquide pour maintenir les moyens de pompage en fonctionnement correct. The invention finds its application in particular to conserve a minimum quantity of liquid to maintain the pumping means in correct operation.
On sait que l'acheminement de fluides ou effuents de type polyphasique composés d'au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse nécessite l'utilisation d'un système pour réguler la composition du fluide placé à l'entrée d'une pompe et permettant de délivrer à celle-ci un fluide dont la valeur du rapport volumétrique du gaz au liquide, en abrégé, GLR (Gaz
Liquid Ratio) est compatible avec les caractéristiques de fonctionnement nécessaires au transfert des effluents.It is known that the routing of fluids or effluents of the multiphase type composed of at least one liquid phase and at least one gaseous phase requires the use of a system to regulate the composition of the fluid placed at the inlet of a pump. and allowing a fluid to be delivered to it, the value of the volumetric ratio of gas to liquid, in short, GLR (Gas
Liquid Ratio) is compatible with the operating characteristics necessary for the transfer of effluents.
Dans le présent texte, en l'absence de précision contraire, les termes d'amont et d'aval se rapportent à la pompe en considérant le sens des écoulements des effluents. In the present text, in the absence of any indication to the contrary, the terms upstream and downstream refer to the pump by considering the direction of flow of the effluents.
Le brevet français NO 2.642.539 décrit un dispositif qui permet d'amortir et de réguler les variations brusques de liquide et de gaz arrivant dans le dispositif, notamment, lors de la venue de bouchons de gaz, ou de liquide, c'est-à-dire d'une quantité importante de fluide composé uniquement de la phase gazeuse ou de la phase liquide. Ce dispositif comporte un réservoir ou ballon tampon équipé d'un tube de prélèvement s'étendant sur une certaine hauteur du réservoir ce tube étant percé d'orifices ou ouvertures de prélèvement. Le dispositif placé à l'entrée d'une pompe permet ainsi de délivrer à la pompe un fluide polyphasique présentant des caractéristiques, notamment de rapport volumétrique phase gazeuse/phase liquide, compatibles avec le fonctionnement de la pompe. French patent NO 2,642,539 describes a device which makes it possible to dampen and regulate sudden variations in liquid and gas arriving in the device, in particular, when gas or liquid plugs come, that is to say that is to say a large quantity of fluid composed solely of the gas phase or of the liquid phase. This device comprises a reservoir or buffer tank equipped with a sampling tube extending over a certain height of the reservoir, this tube being pierced with orifices or sampling openings. The device placed at the inlet of a pump thus makes it possible to deliver to the pump a multiphase fluid having characteristics, in particular of volumetric ratio gas phase / liquid phase, compatible with the operation of the pump.
L'art antérieur connu ne permet cependant pas de prévoir la taille et la structure d'un dispositif tel d'une part que l'on dispose d'une quantité de liquide toujours suffisante pour évacuer à tout instant une poche de gaz ou quantité de gaz importante et que l'on maintienne une valeur de GLR optimale en fonction des caractéristiques de la pompe polyphasique située en aval de façon qu'elle puisse appliquer aux effluents à transférer une compression suffisante. The known prior art does not, however, make it possible to predict the size and structure of a device such on the one hand that there is an amount of liquid always sufficient to evacuate at any time a pocket of gas or amount of important gas and that an optimal GLR value is maintained as a function of the characteristics of the multiphase pump located downstream so that it can apply to the effluents to be transferred sufficient compression.
On est ainsi obligé de changer de dispositif en fonction de l'évolution au cours du temps de la composition du fluide en provenance d'une source d'effluents comme celà se produit, par exemple, pendant la période d'activité des puits pétroliers, ce qui se traduit par des pertes d'exploitation importantes. We are thus obliged to change the device as a function of the evolution over time of the composition of the fluid coming from a source of effluents as occurs, for example, during the period of activity of the oil wells, which results in significant operating losses.
L'invention remédie notamment à ces inconvénients en proposant un procédé permettant de prédimensionner un dispositif de régulation, comportant un réservoir et un tube de prélèvement, en fonction de la composition de la source d'effluents auquel il est relié et des caractéristiques d'une pompe polyphasique située après le dispositif, de façon à avoir un fluide dont la valeur de GLR permet à la pompe d'assurer une compression suffisante pour transférer les effluents et que la quantité de liquide située dans le dispositif permette l'évacuation de toute quantité de gaz prévisible susceptible d'arriver dans le réservoir. The invention remedies these drawbacks in particular by proposing a method making it possible to pre-size a regulation device, comprising a reservoir and a sampling tube, as a function of the composition of the source of effluents to which it is connected and the characteristics of a multiphase pump located after the device, so as to have a fluid whose GLR value allows the pump to ensure sufficient compression to transfer the effluents and that the amount of liquid located in the device allows the evacuation of any amount of foreseeable gas likely to arrive in the tank.
Le tube traverse dans les conditions de fonctionnement normales l'interface gaz/liquide. Ainsi dans le cas d'un tube cylindrique droit celui-ci peut être vertical ou incliné mais non horizontal. The tube crosses the gas / liquid interface under normal operating conditions. Thus in the case of a straight cylindrical tube it can be vertical or inclined but not horizontal.
Tout au long du texte on définit par exemple par le mot densité des orifices par zone de tube, le nombre d'orifices uniformément répartis sur une même zone. Throughout the text, for example, by the word density of the orifices per tube area, the number of orifices uniformly distributed over the same area is defined.
Le procédé selon l'invention permet d'optimiser un dispositif de régulation et d'amortissement des fluctuations de composition d'un écoulement polyphasique comprenant au moins une phase liquide et au moins une phase gazeuse, dont le rapport volumétrique du gaz au liquide (GLR) est susceptible de varier dans une plage définie autour d'une valeur moyenne, ledit dispositif est positionné entre une source d'effluents et une pompe polyphasique communiquant aux effluents une valeur de compression (bP) nécessaire au transfert des effluents et constitué d'un réservoir ou ballon tampon pour recevoir ledit écoulement polyphasique, qui est équipé d'au moins un tube de prélèvement percé d'orifices de prélèvement. The method according to the invention makes it possible to optimize a device for regulating and damping the composition fluctuations of a multiphase flow comprising at least one liquid phase and at least one gaseous phase, including the volumetric ratio of gas to liquid (GLR ) is likely to vary within a defined range around an average value, said device is positioned between a source of effluents and a multiphase pump communicating to the effluents a compression value (bP) necessary for the transfer of the effluents and consisting of a reservoir or buffer tank for receiving said multiphase flow, which is equipped with at least one sampling tube pierced with sampling holes.
Le procédé est caractérisé en ce que l'on stabilise le niveau de l'interface liquide-gaz sensiblement à un niveau moyen défini en sélectionnant le volume du réservoir et la distribution des orifices de prélèvement de façon que le volume de la phase liquide correspondant à ce niveau moyen soit au moins égal au volume de liquide nécessaire à ladite pompe polyphasique pour évacuer du réservoir tout volume de phase gazeuse prévisible issu de la source d'effluents arrivant dans le réservoir. The method is characterized in that the level of the liquid-gas interface is stabilized substantially at a defined average level by selecting the volume of the reservoir and the distribution of the sampling orifices so that the volume of the liquid phase corresponding to this average level is at least equal to the volume of liquid necessary for said multiphase pump to evacuate from the reservoir any foreseeable volume of gaseous phase originating from the source of effluents arriving in the reservoir.
Le volume de la phase liquide correspondant au niveau moyen peut être égal au volume de liquide nécessaire à ladite pompe polyphasique pour évacuer du réservoir tout volume de phase gazeuse prévisible issu de la source considérée susceptible d'arriver dans le réservoir ou ballon tampon en maintenant le rapport volumétrique des effluents admis dans la pompe au dessus d'un seuil déterminé (GLRmax) de façon à permettre l'application aux effluents de ladite compression (au). The volume of the liquid phase corresponding to the average level can be equal to the volume of liquid necessary for said multiphase pump to evacuate from the reservoir any volume of foreseeable gaseous phase originating from the source considered likely to arrive in the reservoir or buffer tank while maintaining the volumetric ratio of the effluents admitted into the pump above a determined threshold (GLRmax) so as to allow the application to the effluents of said compression (au).
La détermination du volume et la répartition des orifices le long du tube de prélèvement peut se faire en procédant à une succession d'étapes
a) en fonction de la composition de l'écoulement, de la pression régnant dans le réservoir ou ballon tampon, de la température de fonctionnement du réservoir, de la valeur maximale du rapport volumétrique (GLRmax) et d'un niveau de la phase liquide (Nd) prédéfini correspondant à cette valeur maximale (GLRmax), on détermine la valeur du rapport des sections de passage respectives offertes au gaz et au liquide, puis on choisit en fonction dudit rapport une répartition des orifices le long du tube de prélèvement, ladite répartition se faisant par zones, et
b) on se fixe une valeur limite maximale pour ledit volume de phase gazeuse susceptible d'arriver dans le réservoir, on détermine alors le niveau de liquide (N1) correspondant à cette valeur limite, on vérifie que ce niveau de liquide est sensiblement le même que celui correspondant à la valeur moyenne du rapport volumétrique (GLR), et l'on change, si nécessaire, au moins un des deux paramètres suivant le volume du réservoir ou la répartition des orifices le long du tube, jusqu'à obtenir une valeur de niveau de liquide (N1) correspondant à la valeur moyenne du rapport volumétrique.The determination of the volume and the distribution of the orifices along the sampling tube can be done by carrying out a succession of steps
a) as a function of the composition of the flow, of the pressure prevailing in the reservoir or buffer tank, of the operating temperature of the reservoir, of the maximum value of the volumetric ratio (GLRmax) and of a level of the liquid phase (Nd) predefined corresponding to this maximum value (GLRmax), the value of the ratio of the respective passage sections offered to the gas and to the liquid is determined, then a distribution of the orifices along the sampling tube is chosen, according to said ratio distribution by zones, and
b) a maximum limit value is set for said volume of gaseous phase capable of arriving in the tank, the liquid level (N1) corresponding to this limit value is then determined, it is checked that this liquid level is substantially the same than that corresponding to the mean value of the volumetric ratio (GLR), and at least one of the two parameters is changed, if necessary, according to the volume of the reservoir or the distribution of the orifices along the tube, until a value is obtained liquid level (N1) corresponding to the average value of the volumetric ratio.
On divise, par exemple, au moins une portion de la longueur du tube en plusieurs zones (Z1, ... Z5) pourvues chacune d'une densité d'orifices particulière (dl, ... d5) et l'on choisit pour chaque zone une densité d'orifices pouvant varier entre 0 et une valeur limite définie par la taille et la forme des orifices. We divide, for example, at least a portion of the length of the tube into several zones (Z1, ... Z5) each provided with a specific density of orifices (dl, ... d5) and we choose for each zone a density of orifices can vary between 0 and a limit value defined by the size and the shape of the orifices.
Le procédé selon l'invention peut s'appliquer à la fabrication d'un dispositif optimisé de régulation et d'amortissement des fluctuations de composition d'un écoulement polyphasique, ledit écoulement comprenant au moins une phase gazeuse et une phase liquide, dont le rapport volumétrique du gaz au liquide est susceptible de varier dans une plage définie autour d'une valeur moyenne, ledit dispositif étant positionné entre une source d'effluents et une pompe polyphasique communiquant aux effluents une valeur de compression (AP) nécessaire au transfert des effluents et comportant un réservoir ou ballon tampon pour recevoir ledit écoulement polyphasique, qui est équipé d'au moins un tube de prélèvement percé d'orifices de prélèvement. The method according to the invention can be applied to the manufacture of an optimized device for regulating and damping the composition fluctuations of a multiphase flow, said flow comprising at least one gaseous phase and one liquid phase, the ratio of which volumetric of gas to liquid is likely to vary within a defined range around an average value, said device being positioned between a source of effluents and a multiphase pump communicating to the effluents a compression value (AP) necessary for the transfer of the effluents and comprising a reservoir or buffer tank for receiving said multiphase flow, which is equipped with at least one sampling tube pierced with sampling holes.
Le dispositif est caractérisé en ce que le volume du réservoir et la répartition des orifices sont choisis pour qu'il y ait à tout instant dans le réservoir au moins une quantité de liquide suffisante permettant l'évacuation de tout volume de gaz prévisible susceptible d'arriver dans le réservoir en maintenant la valeur du rapport volumétrique de l'écoulement polyphasique inférieure à une valeur limite fixée (GLRmax) pour que la pompe lui applique au moins ladite compression (AP).The device is characterized in that the volume of the reservoir and the distribution of the orifices are chosen so that there is at all times in the reservoir at least a sufficient quantity of liquid allowing the evacuation of any foreseeable volume of gas capable of arriving in the reservoir while maintaining the value of the volumetric ratio of the multiphase flow less than a fixed limit value (GLRmax) so that the pump applies to it at least said compression (AP).
Dans un mode de réalisation préférentielle la section de passage offerte au gaz est r fois plus importante que la section de passage offerte au liquide, r étant un coefficient déterminé à partir de ladite valeur limite fixée (GLRmax). In a preferred embodiment, the passage section offered to the gas is r times greater than the passage section offered to the liquid, r being a coefficient determined from said fixed limit value (GLRmax).
Au moins une partie de la longueur du tube comporte plusieurs zones (Zi) de hauteur (Hi), percées d'orifices, la densité des orifices (pi) de chaque zone étant choisie pour respecter une fonction de répartition hyperbolique de la forme (ah+b)/(ch+d) où h est la hauteur. du tube de prélèvement baignant dans le gaz et H la hauteur totale du réservoir, les coefficients a, b, c, d dépendant de la hauteur du tube de prélèvement baignant dans le gaz (h), de la hauteur totale du réservoir (H), des hauteurs (Hi) de chacune des zones (Zi) et de la densité des orifices (pi) de chacune des zones. At least part of the length of the tube comprises several zones (Zi) of height (Hi), pierced with orifices, the density of the orifices (pi) of each zone being chosen to respect a hyperbolic distribution function of the form (ah + b) / (ch + d) where h is the height. of the sampling tube immersed in the gas and H the total height of the reservoir, the coefficients a, b, c, d depending on the height of the sampling tube immersed in the gas (h), of the total height of the reservoir (H) , heights (Hi) of each of the zones (Zi) and the density of the orifices (pi) of each of the zones.
Le tube pourra comporter une zone centrale dépourvue d'orifices centrée autour du niveau moyen de l'interface (6). The tube may include a central zone devoid of orifices centered around the mean level of the interface (6).
La densité des orifices de la zone inférieure du tube est prise égale à 1. The density of the orifices in the lower zone of the tube is taken equal to 1.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé et des réservoirs obtenus par le procédé selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après en se référant aux figures annexées. Other characteristics and advantages of the method and of the reservoirs obtained by the method according to the invention will appear better on reading the description below with reference to the appended figures.
- La figure 1 montre un réservoir équipé d'un tube percé d'orifices;
- La figure 2 montre une courbe qui représente la variation en fonction du temps du niveau de l'interface liquide-gaz dans le réservoir;
- La figure 3 montre une courbe de variation en fonction du temps de la pression Pbt régnant dans le réservoir ou ballon tampon; et
- La figure 4 représente un exemple de distribution des orifices le long du tube.- Figure 1 shows a tank equipped with a tube pierced with orifices;
- Figure 2 shows a curve which represents the variation as a function of time of the level of the liquid-gas interface in the tank;
- Figure 3 shows a variation curve as a function of time of the pressure Pbt prevailing in the reservoir or buffer tank; and
- Figure 4 shows an example of distribution of the orifices along the tube.
Le procédé décrit ci-après permet d'optimiser un dispositif de régulation, comportant un réservoir ou ballon tampon et un tube de prélèvement, en fonction des fluctuations de composition d'un fluide polyphasique, et des caractéristiques de la pompe située en aval. The method described below makes it possible to optimize a regulation device, comprising a reservoir or buffer tank and a sampling tube, as a function of the fluctuations in the composition of a multiphase fluid, and of the characteristics of the pump located downstream.
L'optimisation conduite par le procédé va porter sur le dimensionnement du réservoir et la définition d'un type de perçage, c'est-à-dire une répartition des orifices le long du tube de prélèvement. The optimization carried out by the process will relate to the dimensioning of the reservoir and the definition of a type of drilling, that is to say a distribution of the orifices along the sampling tube.
Le fluide polyphasique est acheminé de la source S, telle qu'une tête de puits pétrolier, par exemple, par une canalisation 1, jusqu'à l'entrée d'un dispositif D comprenant un réservoir ou ballon tampon 2 équipé d'un tube de prélèvement 3. Le tube de prélèvement 3 est pourvu d'une pluralité d'orifices 4 répartis par zones sur une partie au moins de sa longueur. Le tube peut, par exemple, être subdivisé comme - indiqué sur la figure 4 en plusieurs zones Z1, Z2 ... Z5 de hauteur H1, H2, ... H5, chaque zone
Zi étant pourvue d'une densité d'orifices constante dl, ... d5 sur toute sa longueur. The multiphase fluid is conveyed from the source S, such as an oil well head, for example, via a pipe 1, to the inlet of a device D comprising a reservoir or buffer tank 2 equipped with a tube sampling tube 3. The sampling tube 3 is provided with a plurality of orifices 4 distributed by zones over at least part of its length. The tube can, for example, be subdivided as - indicated in FIG. 4 into several zones Z1, Z2 ... Z5 of height H1, H2, ... H5, each zone
Zi being provided with a constant orifice density dl, ... d5 over its entire length.
Le tube 4 est raccordé à un tube d'évacuation 5 du mélange vers la pompe P. La référence 6 indique l'interface liquide-gaz. The tube 4 is connected to an evacuation tube 5 from the mixture to the pump P. The reference 6 indicates the liquid-gas interface.
Le réservoir est équipé de moyens de mesure, tels qu'un capteur de température 7, un capteur de pression 8 et un détecteur de niveau 9.The tank is equipped with measuring means, such as a temperature sensor 7, a pressure sensor 8 and a level detector 9.
Les différentes étapes du procédé selon l'invention sont les suivantes:
- La première étape est une étape de mesure où l'on définit les paramètres caractéristiques du puits à exploiter tels que la valeur du rapport volumétrique moyen GLR de l'effluent, estimé ou mesuré au départ de l'exploitation du puits, les valeurs des masses volumiques pour le liquide p 1 et pour le gaz pg, et les paramètres propres au réservoir tels que sa température T de fonctionnement mesurée en permanence à l'aide du capteur de température 7, la pression Pbt qui règne dans le réservoir à l'aide du capteur de pression 8, sa hauteur H et sa longueur L et la valeur Co du coefficient de perçage du tube ou coefficient hydrodynamique.Le coefficient Co est égal à la différence qui existe entre la valeur mesurée du rapport des débits de gaz et de liquide à une pression donnée, pour un niveau d'interface, et la valeur du rapport des sections de passage respectivement offertes en gaz et au liquide pour le même niveau d'interface.The different stages of the process according to the invention are as follows:
- The first stage is a measurement stage where the characteristic parameters of the well to be exploited are defined such as the value of the average volumetric ratio GLR of the effluent, estimated or measured at the start of the exploitation of the well, the values of densities for the liquid p 1 and for the gas pg, and the parameters specific to the tank such as its operating temperature T measured continuously using the temperature sensor 7, the pressure Pbt prevailing in the tank at using the pressure sensor 8, its height H and its length L and the Co value of the tube drilling coefficient or hydrodynamic coefficient.The Co coefficient is equal to the difference between the measured value of the ratio of gas flow rates and liquid at a given pressure, for an interface level, and the value of the ratio of the flow sections respectively offered in gas and to the liquid for the same interface level.
- La compression (A P) que la pompe doit appliquer aux effluents pour compenser toutes les pertes de charge en aval étant connue, on détermine d'une manière bien connue des spécialistes, la valeur maximale GLRmax du rapport volumétrique à ne pas dépasser pour maintenir au moins cette compression. - The compression (AP) that the pump must apply to the effluents to compensate for all the pressure losses downstream being known, a maximum value GLRmax of the volumetric ratio not to be exceeded in order to maintain at minus this compression.
Puis on se fixe a priori un niveau de départ Nd autour duquel doit se situer dans le réservoir l'interface de la phase gazeuse et de la phase liquide correspondant à une hauteur du tube percé hmax baignant dans le gaz. Ce niveau correspond à la valeur GLRmax définie précédemment. Then, a priori, a starting level Nd is fixed around which the interface of the gaseous phase and of the liquid phase must be located in the reservoir, corresponding to a height of the pierced tube hmax immersed in the gas. This level corresponds to the GLRmax value defined previously.
- Ensuite, on détermine pour le GLRmax le rapport qui doit exister entre la surface de passage offerte au gaz Sg et la surface de passage offerte au liquide S1 au moyen de la fonction
Sg/Sl = GLRmax*
K1 étant un coefficient tenant compte de la température de fonctionnement du réservoir, des caractéristiques de l'effluent. On définit ainsi pour le tube le rapport des orifices réservés au passage du gaz et au passage du liquide, ce rapport permet à la pompe d'assurer la valeur de la compression (AP) requise.- Then, for the GLRmax, the ratio which must exist between the passage surface offered to the gas Sg and the passage surface offered to the liquid S1 is determined by means of the function
Sg / Sl = GLRmax *
K1 being a coefficient taking into account the operating temperature of the tank, the characteristics of the effluent. The ratio of the orifices reserved for the passage of gas and the passage of liquid is thus defined for the tube, this ratio allows the pump to ensure the required value of compression (AP).
- Le rapport des surfaces des sections de passage offertes respectivement au gaz et au liquide de chaque côté du niveau de départ Nd ayant été déterminé, on définit alors un perçage du tube en imposant, a priori, la répartition des orifices 4 le long du tube 3. Cette répartition se fait, de préférence, en divisant la longueur du tube de prélèvement 3 en zones la densité des orifices sur chacune d'elles étant constante. - The ratio of the surfaces of the passage sections offered respectively to the gas and to the liquid on each side of the starting level Nd having been determined, a drilling of the tube is then defined by imposing, a priori, the distribution of the orifices 4 along the tube 3. This distribution is preferably done by dividing the length of the sampling tube 3 into zones, the density of the orifices on each of them being constant.
Connaissant la distribution des orifices dans chaque zone le long du tube on peut en déduire la fonction f(h,H) caractéristique du perçage du tube et représentative du rapport de la section de passage offerte au gaz et de la section de passage offerte au liquide en fonction de la hauteur du tube percé baignant dans le gaz. Cette fonction peut être de la forme : (ah+b)/(ch+d) où h est la hauteur du tube baignant dans le gaz. Dans chaque zone les coefficients a, b, c et d sont déterminés d'après la hauteur du tube baignant dans le gaz, de la hauteur totale du tube percé H, de la hauteur des zones du tube et de la densité constante choisie pour chaque zone. Knowing the distribution of the orifices in each zone along the tube, we can deduce the function f (h, H) characteristic of the bore of the tube and representative of the ratio of the passage section offered to gas and the passage section offered to liquid depending on the height of the pierced tube immersed in the gas. This function can be of the form: (ah + b) / (ch + d) where h is the height of the tube immersed in the gas. In each zone the coefficients a, b, c and d are determined according to the height of the tube immersed in the gas, the total height of the pierced tube H, the height of the zones of the tube and the constant density chosen for each zoned.
- L'objectif de l'étape suivante est de conserver en permanence dans le réservoir une quantité de liquide suffisante pour que la pompe puisse évacuer avec la valeur de compression (AP) nécessaire au transfert des effluents, le plus grand nombre de gaz prévisible issu de la source susceptible de s'y accumuler. On évalue ou estime donc au préalable Ie volume maximal prévisible de cette accumulation de gaz compte-tenu de la source qui le produit et de la configuration de la conduite 1 entre la source S et le réervoir ou ballon tampon 2. - The objective of the next step is to permanently keep in the tank a sufficient quantity of liquid so that the pump can evacuate, with the compression value (AP) necessary for the transfer of the effluents, the greatest number of predictable gases from from the source likely to accumulate there. The maximum foreseeable volume of this accumulation of gas is therefore evaluated or estimated beforehand taking into account the source which produces it and the configuration of the pipe 1 between the source S and the reservoir or buffer tank 2.
De même, on estime la valeur de la hauteur du tube hl baignant dans le gaz correspondant à un niveau N1 au début de l'évacuation du plus grand volume de gaz prévisible. La hauteur du tube percé baignant dans le gaz à la fin de l'évacuation du plus grand volume de gaz prévisible est prise égale à la valeur hmax définie précédemment et correspondant à un niveau Nd. Similarly, the value of the height of the tube hl immersed in the gas corresponding to a level N1 is estimated at the start of the evacuation of the largest foreseeable volume of gas. The height of the pierced tube immersed in the gas at the end of the evacuation of the largest foreseeable volume of gas is taken equal to the value hmax defined previously and corresponding to a level Nd.
Les hauteurs de la partie du tube baignant dans le gaz sont mesurées ou estimées, dans notre exemple, à partir du haut du réservoir.The heights of the part of the tube immersed in the gas are measured or estimated, in our example, from the top of the tank.
Le niveau de liquide correspondant au volume nécessaire à l'évacuation du plus grand volume de gaz prévisible est alors déterminé de la façon suivante
On tient compte de la forme, de la taille du réservoir et de la fonction f(h,H) de répartition des orifices le long du tube percé.The level of liquid corresponding to the volume necessary for the evacuation of the largest foreseeable volume of gas is then determined as follows
The shape, the size of the reservoir and the function f (h, H) of distribution of the orifices along the drilled tube are taken into account.
On déduit, pour un incrément dh de hauteur de tube baignant dans le gaz, la quantité de gaz évacué, sachant qu'à tout instant la quantité de gaz évacué dVg est égale au produit d'une quantité élémentaire de liquide dVl par la valeur du rapport volumétrique GLR, celui-ci variant avec la hauteur h du tube baignant dans le gaz, du coefficient C0, des dimensions du réservoir, des caractéristiques de l'effluent, de la pression et de la température régnant dans le réservoir. I1 est bien clair que la quantité élémentaire de liquide dVl est, ici, le produit de la surface du réservoir prise à la hauteur h par l'incrément de hauteur dh.We deduce, for an increment dh of the height of the tube immersed in the gas, the quantity of evacuated gas, knowing that at any moment the quantity of evacuated gas dVg is equal to the product of an elementary quantity of liquid dVl by the value of volumetric ratio GLR, this varying with the height h of the tube immersed in the gas, the coefficient C0, the dimensions of the reservoir, the characteristics of the effluent, the pressure and the temperature prevailing in the reservoir. It is quite clear that the elementary quantity of liquid dV1 is, here, the product of the surface of the tank taken at height h by the increment of height dh.
Ainsi dans le cas d'un réservoir ou ballon de forme cylindrique dont l'ax est horizontal, on a
dVg = GLR(h).dVl
dVg = GLR (h) .dVl
En intégrant ce produit entre les valeurs hl et hmax on obtient la quantité de gaz Vg évacuée. On vérifie que la valeur obtenue Vg correspond à la valeur du plus grand volume de gaz prévisible estimé au départ Vgm et l'on change, si nécessaire, au moins un des paramètres définissant la taille du réservoir jusqu'à ce que l'on obtienne un volume de gaz Vg évacué sensiblement égal à Vgm. La dernière valeur obtenue pour hl correspond à la hauteur que l'on doit avoir au début de l'évacuation du plus grand volume de gaz prévisible.Cette valeur hl définit le niveau moyen de liquide N1 au-dessus duquel doit se situer la phase liquide pour évacuer toute quantité de gaz prévisible susceptible d'arriver dans le réservoir. By integrating this product between the values hl and hmax, the quantity of gas Vg evacuated is obtained. We check that the value obtained Vg corresponds to the value of the largest foreseeable volume of gas estimated at the start Vgm and we change, if necessary, at least one of the parameters defining the size of the tank until we obtain a volume of evacuated gas Vg substantially equal to Vgm. The last value obtained for hl corresponds to the height which must be at the start of the evacuation of the largest foreseeable volume of gas. This value hl defines the average level of liquid N1 above which the liquid phase must be located. to evacuate any foreseeable quantity of gas likely to arrive in the tank.
On vérifie ensuite, à l'aide de la fonction de répartition des orifices le long du tube percé que le niveau N1 précédemment déterminé correspond à la valeur moyenne du GLR fixée au cours de la première étape. It is then checked, using the orifice distribution function along the drilled tube that the level N1 previously determined corresponds to the average value of the GLR fixed during the first step.
Dans le cas où la valeur N1 est différente on modifie au moins l'un des paramètres suivants : le volume du réservoir, en touchant soit à sa hauteur H, soit à sa longueur L ou aux deux, ou la répartition des orifices de prélèvement le long du tube jusqu'à ce que l'on obtienne une valeur pour le niveau NI corresponde à la valeur moyenne du GLR fixée au cours de la première étape. In the case where the value N1 is different, at least one of the following parameters is modified: the volume of the reservoir, by touching either its height H, its length L or both, or the distribution of the sampling orifices the along the tube until a value for the NI level is obtained which corresponds to the average value of the GLR fixed during the first step.
On détermine ainsi le volume du réservoir et la distribution des orifices le long du tube de prélèvement par zone de densité d'orifices constante de façon que l'interface liquide-gaz soit stabilisée en fonctionnement normal sensiblement au niveau moyen correspondant à la valeur moyenne du rapport volumétrique moyen GLR. On assure ainsi une réserve suffisante dans le réservoir pour évacuer toute quantité de gaz importante prévisible susceptible d'arriver dans le réservoir. The volume of the reservoir and the distribution of the orifices along the sampling tube are thus determined by zone of constant orifice density so that the liquid-gas interface is stabilized in normal operation substantially at the average level corresponding to the average value of the average volume ratio GLR. This ensures a sufficient reserve in the tank to evacuate any foreseeable large quantity of gas likely to arrive in the tank.
Cette façon de procéder permet de plus d'avoir une valeur de GLRmax pour que la pompe applique aux effluents une compression (AP) nécessaire au transfert des effluents. This procedure also makes it possible to have a GLRmax value so that the pump applies to the effluents a compression (AP) necessary for the transfer of the effluents.
Les figures 2 et 3 montrent des courbes enregistrées au cours d'essais sur site en utilisant une pompe de type polyphasique telle que celle décrite dans la demande de brevet
FR.90/09.607, associée à un réservoir et un tube de prélèvement optimisés. La courbe I1 (Fig. 2) représente, la variation du niveau de l'interface N en fonction du temps, la valeur de la hauteur hgl correspond à la hauteur du tube baignant dans le gaz au début de l'évacuation d'une quantité de gaz et la valeur hg2 représente la hauteur du tube percé baignant dans le gaz à la fin de l'évacuation de la quantité de gaz.Figures 2 and 3 show curves recorded during field tests using a multiphase type pump such as that described in the patent application
FR.90 / 09.607, associated with an optimized reservoir and sampling tube. The curve I1 (Fig. 2) represents, the variation of the level of the interface N as a function of time, the value of the height hgl corresponds to the height of the tube immersed in the gas at the start of the evacuation of a quantity of gas and the value hg2 represents the height of the pierced tube immersed in the gas at the end of the evacuation of the quantity of gas.
La courbe I2 (Fig3) représente la variation en fonction du temps de la valeur de la pression Pbt régnant dans le réservoir 2. The curve I2 (FIG. 3) represents the variation as a function of time of the value of the pressure Pbt prevailing in the tank 2.
Le tube montré sur la figure 4, à titre d'exemple, comporte cinq zones Z1-Z5 ayant des densités d'orifices respectivement pl=7, p2=6, p3=0, p4=2 et p5=1. The tube shown in FIG. 4, by way of example, has five zones Z1-Z5 having densities of orifices pl = 7, p2 = 6, p3 = 0, p4 = 2 and p5 = 1, respectively.
Ces valeurs correspondent à un tube optimisé mis en place sur site au cours d'essais effectués avec une pompe telle que celle décrite dans la demande FR 90/09.607 précité. These values correspond to an optimized tube installed on site during tests carried out with a pump such as that described in the aforementioned application FR 90 / 09.607.
La zone située autour de la valeur moyenne ne comporte pas d'orifices de manière à ne pas répercuter les variations de GLR tant que le niveau de l'interface liquide-gaz ne s'est pas déplacé d'une certaine valeur jusqu'à atteindre une zone adjacente Z2 ou Z3. The area around the average value does not have any openings so as not to reflect variations in GLR until the level of the liquid-gas interface has shifted by a certain value until it reaches an adjacent zone Z2 or Z3.
Cet exemple de réalisation n'est nullement limitatif, les orifices de prélèvement pouvant avoir une autre forme que la forme circulaire. On peut ainsi envisager toute autre forme telle que par exemple les formes décrites dans le brevet français
FR 2.642.539 précité.This exemplary embodiment is in no way limiting, the sampling orifices being able to have a shape other than the circular shape. One can thus envisage any other form such as for example the forms described in the French patent.
FR 2,642,539 cited above.
Bien entendu, diverses modifications et/ou adjonctions peuvent être apportées au procédé dont la description vient d'être donnée à titre illustratif et nullement limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Of course, various modifications and / or additions can be made to the process, the description of which has just been given by way of illustration and in no way limitative, without departing from the scope of the invention.
Claims (9)
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9116231A FR2685791B1 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | METHOD FOR OPTIMIZING A DEVICE FOR REGULATING AND DAMPING A POLYPHASIC FLOW AND DEVICE OBTAINED BY THE PROCESS. |
| EP19920403476 EP0549440B1 (en) | 1991-12-27 | 1992-12-18 | Method of optimisation of a device for regulating and dampening of a polyphasic flow and device obtained by this method |
| DK92403476T DK0549440T3 (en) | 1991-12-27 | 1992-12-18 | Process for optimizing a device for controlling and attenuating a multi-phase flow and device obtained by the method |
| NO925009A NO302403B1 (en) | 1991-12-27 | 1992-12-23 | Method for optimizing the properties of a device for regulating and attenuating changes in the composition of a multiphase stream, as well as a device for carrying out the method |
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| US07/997,534 US5421357A (en) | 1991-12-27 | 1992-12-28 | Process for optimizing a device for regulating and damping a multiphase flow and device obtained with the process |
| BR9205170A BR9205170A (en) | 1991-12-27 | 1992-12-28 | PROCESS TO OPTIMIZE THE CHARACTERISTICS OF A REGULATORY AND SOFTENING DEVICE OF COMPOSITION FLOATING IN A POLYTIC FLOW AND CORRESPONDING DEVICE |
| US08/370,435 US5494067A (en) | 1991-12-27 | 1995-01-09 | Device for regulating and damping a multiphase flow |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR9116231A FR2685791B1 (en) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | METHOD FOR OPTIMIZING A DEVICE FOR REGULATING AND DAMPING A POLYPHASIC FLOW AND DEVICE OBTAINED BY THE PROCESS. |
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Family Applications (1)
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988010397A1 (en) * | 1987-06-25 | 1988-12-29 | Kvaerner Engineering A/S | A method and a plant for transport of hydrocarbons over a long distance from an offshore source of hydrocarbons |
| FR2642539A1 (en) * | 1989-02-02 | 1990-08-03 | Inst Francais Du Petrole | DEVICE FOR REGULATING AND DAMPING A POLYPHASIC FLOW AND ITS APPLICATION |
-
1991
- 1991-12-27 FR FR9116231A patent/FR2685791B1/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1988010397A1 (en) * | 1987-06-25 | 1988-12-29 | Kvaerner Engineering A/S | A method and a plant for transport of hydrocarbons over a long distance from an offshore source of hydrocarbons |
| FR2642539A1 (en) * | 1989-02-02 | 1990-08-03 | Inst Francais Du Petrole | DEVICE FOR REGULATING AND DAMPING A POLYPHASIC FLOW AND ITS APPLICATION |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2685791B1 (en) | 1994-02-11 |
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