FR2911794A1

FR2911794A1 - Liquid and gas phases separating method for submarine oil field, involves delivering removed fluid streams at two fluid levels, where one level is higher than other level to reinforce phase separations process by gravity differential

Info

Publication number: FR2911794A1
Application number: FR0700542A
Authority: FR
Inventors: Virginie Thanh Mai Hoang; William Lindsay Hudson; Stephane Pierre Philippe Taxy; David Chilloux
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2007-01-26
Publication date: 2008-08-01
Anticipated expiration: 2027-01-26
Also published as: FR2911794B1

Abstract

The method involves reassuring and stratifying a flow of a multiphase fluid before processing the fluid in a separation unit or separator (2) by using a cylindrical chamber (3). Two fluid streams respectively concentrated in gas and liquid are removed on the reassured and stratified fluid by using a drain line (4) and a degassing line (5). The removed streams are delivered at two fluid levels (H, B) contained in the separation unit, where the level (H) is higher than the level (B) in order to reinforce phase separation process by gravity differential developed by the separation unit. An independent claim is also included for a device for separating phases of a multiphase fluid in flow.

Description

La présente invention est relative à un procédé de séparation des phasesThe present invention relates to a phase separation method

d'un fluide multiphasique en écoulement comprenant au moins une phase liquide et une phase gazeuse, suivant lequel on fait passer ledit fluide dans une unité de séparation desdites phases par différentiel gravitaire. La présente invention est aussi relative à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Des dispositifs de ce type sont actuellement couramment intégrés dans des moyens d'exploitation de gisements pétroliers en mer, notamment de gisements profonds pour lesquels la pression dans les réservoirs d'hydrocarbures est relativement faible. La contre-pression hydrostatique due à la grande profondeur est alors relativement forte. On comprend que ces deux effets se conjuguent pour s'opposer à la récupération du contenu des réservoirs et ceci d'autant plus que les pressions de réservoir chutent dans le temps au fur et à mesure de l'exploitation du gisement. De manière connue on contre ces effets en installant des pompes submersibles dans les conduites qui assurent la remontée à la surface de la production des puits du gisement. Cette opération n'est cependant pas sans difficultés du fait de la structure multiphasique du fluide ainsi remonté, ce fluide étant couramment composé d'eau, de gaz et d'huile , cette huile étant l'effluent liquide que l'on cherche à récupérer. En effet les pompes dites multiphasiques conçues pour s'accommoder d'un tel fluide sont d'efficacité et de fiabilité limitées. En outre, ces pompes acceptent mal un gaz pur, alors qu'un puits peut produire en alternance du gaz et du liquide. Enfin leur prix est élevé et leur consommation d'énergie électrique coûteuse. Pour pallier ces inconvénients on sépare les phases liquide et gazeuse des fluides produits par les puits de pétrole sous-marins. Seule l'huile de la phase liquide est reprise par des pompes pour être remontée en surface, la phase gazeuse remontant naturellement, sans pompage. On bénéficie ainsi d'une réduction des pertes de charge en ligne par rapport à celles que l'on observe quand les deux phases sont mélangées. On supprime aussi les problèmes d'écoulement en alternance des deux phases, par "poches", mentionnés plus haut. Enfin on peut utiliser des pompes monophasiques pour remonter l'huile, pompes qui sont moins coûteuses à l'achat, plus efficaces, plus fiables et de consommation électrique plus faible que les pompes multiphasiques évoquées ci-dessus. La séparation des phases gazeuse et liquide est actuellement couramment obtenue au moyen d'une unité de séparation, ou "séparateur", exécutant un processus de décantation, dit "différentiel gravitaire ". L'efficacité de ce processus est fonction de la composition et de divers paramètres thermodynamiques du fluide à traiter, du temps passé par le fluide dans le séparateur et du régime d'écoulement de ce fluide à l'entrée du séparateur (par poches, stratifié, annulaire, avec bulles, etc....). L'installation d'un tel séparateur, sur un fond de grande profondeur et donc peu accessible, limite considérablement les possibilités d'intervention sur le matériel en cas de séparation défectueuse des phases, laissant du gaz dans la phase liquide et/ou du liquide dans la phase gazeuse. Une telle situation est dangereuse pour les équipements, notamment de surface, qui ont pour fonction de faire circuler ou de traiter les phases ainsi imparfaitement séparées. Il existe donc un besoin pour un procédé et un dispositif permettant d'assurer un fonctionnement aussi parfait que possible du séparateur, avec un minimum de maintenance. La présente invention a précisément pour but de fournir ce procédé et ce dispositif. On atteint ce but de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, avec un procédé de séparation des phases d'un fluide multiphasique en écoulement comprenant au moins une phase liquide et une phase gazeuse, suivant lequel on fait passer le fluide dans une unité de séparation des phases par différentiel gravitaire, ce procédé étant remarquable en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) on tranquillise et on stratifie l'écoulement du fluide préalablement à son traitement dans l'unité de séparation, b) on prélève sur le fluide tranquillisé et stratifié au moins des premier et deuxième courants de fluide concentrés en gaz et en liquide respectivement et, c) on délivre ces premier et deuxième courants à des premier et deuxième niveaux du fluide contenu dans l' unité de séparation, ce premier niveau étant plus élevé que le deuxième de manière à renforcer le processus de séparation par différentiel gravitaire développé par l'unité de séparation. Comme on le verra en plus de détail dans la suite, l'efficacité de ce processus est renforcée d'une part, par la tranquillisation et la stratification du fluide multiphasique obtenue à l'étape a) précitée et, d'autre part, par l'alimentation à l'étape c) de l'unité de séparation avec des courants de fluide de compositions voisines de celles du fluide contenu dans l'unité de séparation aux points d'injection de ces courants. a multiphase fluid in flow comprising at least one liquid phase and a gaseous phase, according to which said fluid is passed into a separation unit of said phases by gravity differential. The present invention also relates to a device for implementing this method. Devices of this type are currently commonly integrated into offshore oil field exploitation means, particularly deep deposits for which the pressure in the hydrocarbon reservoirs is relatively low. The hydrostatic back pressure due to the great depth is then relatively strong. We understand that these two effects combine to oppose the recovery of the contents of reservoirs and this especially as reservoir pressures fall over time as the exploitation of the deposit. In a known manner against these effects by installing submersible pumps in the pipes which ensure the return to the surface of the production of the wells of the deposit. This operation is however not without difficulties because of the multiphase structure of the fluid thus raised, this fluid being currently composed of water, gas and oil, this oil being the liquid effluent that we seek to recover . Indeed so-called multiphase pumps designed to accommodate such a fluid are limited efficiency and reliability. In addition, these pumps poorly accept a pure gas, while a well can produce alternately gas and liquid. Finally, their price is high and their electricity consumption is expensive. To overcome these drawbacks, the liquid and gaseous phases of the fluids produced by the submarine oil wells are separated. Only the oil of the liquid phase is taken up by pumps to be raised to the surface, the gas phase back naturally, without pumping. It thus benefits from a reduction in pressure losses in line with those observed when the two phases are mixed. Alternate flow problems of the two phases, "pockets" mentioned above, are also eliminated. Finally, one-phase pumps can be used to raise the oil, pumps that are less expensive to purchase, more efficient, more reliable and lower power consumption than the multiphase pumps mentioned above. The separation of the gaseous and liquid phases is currently commonly obtained by means of a separation unit, or "separator", performing a settling process, called "gravity differential". The efficiency of this process is a function of the composition and various thermodynamic parameters of the fluid to be treated, the time spent by the fluid in the separator and the flow regime of this fluid at the inlet of the separator (by pockets, laminate , annular, with bubbles, etc ....). The installation of such a separator, on a deep bottom and therefore not very accessible, considerably limits the possibilities of intervention on the equipment in case of defective separation of the phases, leaving gas in the liquid phase and / or liquid in the gas phase. Such a situation is dangerous for equipment, especially surface equipment, whose function is to circulate or process the phases thus imperfectly separated. There is therefore a need for a method and a device to ensure as perfect as possible operation of the separator, with a minimum of maintenance. The present invention is specifically intended to provide this method and this device. This object of the invention is attained, as well as others which will appear on reading the following description, with a method for separating the phases of a multiphase fluid in flow comprising at least one liquid phase and one gaseous phase. , according to which the fluid is passed through a gravity differential phase separation unit, which process is remarkable in that it comprises the following steps: a) the flow of the fluid is stabilized and stratified prior to its treatment in the separation unit, b) at least first and second fluid streams concentrated in gas and liquid respectively are withdrawn from the still and stratified fluid, and c) these first and second streams are delivered at first and second levels of the fluid contained in the separation unit, this first level being higher than the second level so as to reinforce the differential separation process gra vitaire developed by the separation unit. As will be seen in more detail hereinafter, the efficiency of this process is enhanced on the one hand, by the tranquilization and stratification of the multiphase fluid obtained in step a) above, and on the other hand, by feeding in step c) of the separation unit with fluid streams of compositions similar to those of the fluid contained in the separation unit at the injection points of these streams.

Dans l'application du procédé défini ci-dessus au traitement d'un fluide multiphasique produit par l'exploitation d'un gisement pétrolier en mer, les étapes a) à c) sont exécutées à proximité d'un fond marin. La présente invention est aussi relative à un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, comprenant une unité de séparation des phases d'un fluide multiphasique par différentiel gravitaire et des moyens d'alimentation de cette unité avec ce fluide, ce dispositif étant remarquable en ce qu'il comprend des moyens de tranquillisation et de stratification de l'écoulement du fluide placés en amont de l'unité de séparation, b) des moyens de prélèvement, sur l'écoulement tranquillisé et stratifié, d'au moins des premier et deuxième courants de fluide concentrés en gaz et en liquide respectivement, ces moyens délivrant ces premier et deuxième courants de fluide à des premier et deuxième niveaux de l'unité de séparation, le premier niveau étant plus élevé que le deuxième de manière à renforcer le processus de séparation par différentiel gravitaire développé par l'unité de séparation. In the application of the process defined above to the treatment of a multiphasic fluid produced by the exploitation of an oil field at sea, steps a) to c) are carried out near a seabed. The present invention also relates to a device for implementing this method, comprising a unit for separating the phases of a multiphase fluid by gravity differential and means for supplying this unit with this fluid, this device being remarkable. in that it comprises means for plenum and stratification of the fluid flow placed upstream of the separation unit, b) means for sampling, on the tranquilized and stratified flow, at least of the first and second fluid streams concentrated in gas and liquid respectively, these means delivering these first and second fluid streams to first and second levels of the separation unit, the first level being higher than the second level so as to enhance the gravitational differential separation process developed by the separation unit.

Selon d'autres caractéristiques de ce dispositif: - les moyens de tranquillisation et de stratification sont constitués par une chambre cylindrique d'axe sensiblement horizontal connectée en ligne avec une conduite amenant le fluide multiphasique à une extrémité de la chambre cylindrique, la section droite de cette chambre étant de surface significativement supérieure à celle de cette conduite, - les moyens de prélèvement comprennent au moins des première et deuxième lignes connectées à une partie haute et à une partie basse de la chambre, respectivement, pour recueillir les premier et deuxième courants de fluide respectivement, concentrés en gaz et en liquide respectivement dans ladite chambre, - les première et deuxième lignes sont raccordées à l'unité de séparation en partie haute et basse de celle-ci respectivement, pour l'alimenter avec les premier et deuxième courants de fluide concentrés respectivement, - l'extrémité de la chambre opposée à celle par laquelle le fluide multiphasique pénètre dans celle-ci est percée et raccordée à l'unité de séparation par au moins une troisième ligne débitant dans cette unité la fraction du fluide multiphasique non recueillie par les première et deuxième lignes, - cette fraction est débitée dans l'unité de séparation à un niveau intermédiaire entre les parties haute et basse de cette unité, - la troisième ligne est piquée sur une ligne de sortie de la chambre, sensiblement coaxiale à cette dernière, cette ligne de sortie étant équipée d'une vanne normalement fermée placée en aval du piquage, la phase liquide sortant de l'unité de séparation rejoignant cette ligne de sortie par une ligne piquée sur cette ligne de sortie en aval de cette vanne, - en variante, la chambre est alimentée en fluide multiphasique par un piquage installé sur une conduite de production du fluide, cette conduite étant équipée d'une vanne normalement fermée disposée en aval du piquage, la phase liquide sortant de l'unité de séparation rejoignant cette conduite par un deuxième piquage installé sur la conduite en aval de la vanne. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel les figures 1 et 2 représentent schématiquement des premier et deuxième modes de réalisation, respectivement, d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention. On se réfère maintenant à la figure 1 du dessin annexé pour décrire en plus de détail la structure et le fonctionnement du premier mode de réalisation de ce dispositif, dans son application préférée à la séparation des phases du fluide multiphasique produit par les puits d'un champ pétrolier sous-marin. La production de ces puits est collectée par une conduite 1 dite "de production". Classiquement, comme on l'a vu plus haut, on fait passer cette production, au voisinage du fond marin, dans une unité de séparation par différentiel gravitaire, ou séparateur. Le dispositif suivant la présente invention comprend un tel séparateur, repéré 2 sur la figure 1. Comme représenté, celui-ci prend la forme d'une enceinte cylindrique de grand volume et d'axe sensiblement vertical. En variante, l'enceinte pourrait présenter un axe horizontal voire une forme sphérique. Dans l'installation classique, le fluide multiphasique de production est directement fourni à cette enceinte. Du fait de son volume important, l'enceinte offre au fluide, auparavant confiné dans la conduite de production, une possibilité d'expansion et de décantation. La phase gazeuse du fluide tend alors à remonter dans la partie haute du séparateur alors que sa phase liquide, plus lourde, tend à se rassembler dans la partie basse de ce séparateur. Des lignes raccordées aux parties haute et basse du séparateur permettent d'évacuer les phases gazeuse et liquide ainsi séparées. Comme on l'a vu plus haut l'efficacité de ce processus est fonction de la composition et de divers paramètres thermodynamiques du fluide à traiter, du temps passé par le fluide dans le séparateur et du régime d'écoulement de ce fluide. La présente invention a précisément pour but de renforcer l'efficacité du séparateur classique par un traitement approprié du fluide de production, préalablement à l'entrée de celui-ci dans le séparateur. Pour ce faire, suivant une caractéristique importante du dispositif selon la présente invention, celui-ci comprend une chambre cylindrique 3 d'axe sensiblement horizontal, interposée entre la conduite 1 et le séparateur 2. Cette chambre 3 est connectée en ligne à la conduite 1 qui l'alimente en fluide multiphasique (représenté en gris foncé) par une extrémité. Elle présente une section droite sensiblement plus grande que celle de la conduite 1. Un dimensionnement convenable de cette section et de la longueur axiale de la chambre 3 permet de ralentir fortement le fluide multiphasique déversé dans cette chambre par le conduit 1. Ce ralentissement permet de tranquilliser l'écoulement du fluide et de le stratifier par l'effet de la gravité. Il permet aussi d'absorber d'éventuelles poches de gaz ou de liquide présentes dans l'écoulement. On peut alors tirer parti de la pré-séparation des phases gazeuse et liquide obtenue par cette stratification dans la chambre 3 pour assurer une alimentation plus fine du séparateur 2, propre à en améliorer l'efficacité. C'est ainsi que des lignes 4 de dégazage et 5 de drainage sont connectées aux parties haute et basse respectivement, de la chambre 3 pour collecter des courants de fluide fortement concentrés en gaz (représenté en gris clair) et en liquide (représenté en noir), respectivement. Il est clair en effet, pour l'homme de l'art, qu'à ce stade les deux phases ne peuvent être complètement séparées l'une de l'autre et que chacune contient encore forcément une fraction de l'autre. Comme représenté à la figure 1, les lignes 4 et 5 débitent ces courants de fluide dans le séparateur, à des niveaux haut H et bas B respectivement, de celui-ci. According to other features of this device: the means of stillness and stratification are constituted by a cylindrical chamber of substantially horizontal axis connected in line with a pipe bringing the multiphasic fluid to one end of the cylindrical chamber, the cross section of this chamber being of surface area significantly greater than that of this pipe, the sampling means comprise at least first and second lines connected to an upper part and a lower part of the chamber, respectively, to collect the first and second currents of fluid respectively, concentrated in gas and liquid respectively in said chamber, - the first and second lines are connected to the separation unit at the top and bottom thereof respectively, to feed it with the first and second currents of concentrated fluid respectively, - the end of the chamber opposite to that which the multiphasic fluid enters it is pierced and connected to the separation unit by at least a third line discharging in this unit the fraction of the multiphase fluid not collected by the first and second lines, this fraction is discharged into the separation unit at an intermediate level between the upper and lower parts of this unit, - the third line is stitched on an output line of the chamber, substantially coaxial with the latter, this output line being equipped with a valve normally closed downstream of the stitching, the liquid phase exiting the separation unit joining this output line by a line stitched on this output line downstream of this valve, - alternatively, the chamber is supplied with multiphase fluid by a stitching installed on a pipe for producing the fluid, this pipe being equipped with a normally closed valve disposed downstream of the stitching, a liquid phase leaving the separation unit joining this pipe by a second nozzle installed on the pipe downstream of the valve. Other features and advantages of the present invention will appear on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which FIGS. 1 and 2 schematically represent first and second embodiments, respectively, of a device for implementing the method according to the invention. Referring now to Figure 1 of the accompanying drawing to further describe the structure and operation of the first embodiment of this device, in its preferred application to the phase separation of the multiphase fluid produced by the wells of a submarine oil field. The production of these wells is collected by a pipe 1 called "production". Classically, as we have seen above, this production is passed near the seabed in a gravity differential separation unit or separator. The device according to the present invention comprises such a separator, marked 2 in Figure 1. As shown, it takes the form of a cylindrical chamber of large volume and substantially vertical axis. As a variant, the enclosure could have a horizontal axis or even a spherical shape. In the conventional installation, the multiphase production fluid is directly supplied to this chamber. Because of its large volume, the chamber offers the fluid, previously confined in the production line, a possibility of expansion and settling. The gaseous phase of the fluid then tends to rise in the upper part of the separator while its heavier liquid phase tends to collect in the lower part of this separator. Lines connected to the upper and lower parts of the separator make it possible to evacuate the gaseous and liquid phases thus separated. As has been seen above, the efficiency of this process is a function of the composition and of various thermodynamic parameters of the fluid to be treated, the time spent by the fluid in the separator and the flow regime of this fluid. The present invention is specifically intended to enhance the efficiency of the conventional separator by appropriate treatment of the production fluid, prior to entry thereof into the separator. To do this, according to an important feature of the device according to the present invention, it comprises a cylindrical chamber 3 of substantially horizontal axis, interposed between the pipe 1 and the separator 2. This chamber 3 is connected in line to the pipe 1 which feeds it in multiphasic fluid (represented in dark gray) by one end. It has a cross section substantially larger than that of the pipe 1. A suitable dimensioning of this section and the axial length of the chamber 3 can greatly slow down the multiphase fluid poured into this chamber by the pipe 1. This slowdown allows for to calm the flow of the fluid and to stratify it by the effect of gravity. It also makes it possible to absorb any pockets of gas or liquid present in the flow. It is then possible to take advantage of the pre-separation of the gaseous and liquid phases obtained by this stratification in the chamber 3 to ensure a finer feed of the separator 2, capable of improving its efficiency. Thus, degassing and draining lines 4 are connected to the upper and lower parts respectively of the chamber 3 to collect fluid currents highly concentrated in gas (represented in light gray) and in liquid (represented in black ), respectively. It is clear indeed, for those skilled in the art, that at this stage the two phases can not be completely separated from each other and that each still necessarily contains a fraction of the other. As shown in FIG. 1, lines 4 and 5 deliver these fluid streams into the separator at high H and low B, respectively, thereof.

Celui-ci reçoit encore un courant de fluide multiphasique constitué par les fluides ayant traversés la chambre 3 sans être prélevés par les lignes 4 et 5. Ce courant est conduit dans le séparateur 2 par une ligne 6 piquée en T sur une ligne 7 fermée par une vanne 8 en aval du piquage, cette ligne 7 recevant le fluide qui sort de la chambre 3 par l'extrémité de cette chambre qui est opposée à celle alimentée par la conduite 1. La ligne 7 présente une section sensiblement égale à celle de la conduite de production 1. Le courant de fluide multiphasique est débité dans le séparateur 2 à un niveau I de celui-ci qui est intermédiaire entre les niveaux H et B. On sait que c'est un processus de séparation par différentiel gravitaire qui s'opère dans ce séparateur. C'est ainsi que l'on retrouve en parties haute et basse de celui-ci les phases gazeuse et liquide à séparer, respectivement, un fluide multiphasique en cours de traitement occupant l'espace intermédiaire. Ainsi, suivant la présente invention, on délivre à chacun des ces trois "étages" du séparateur un fluide d'une composition voisine de celle du fluide contenu dans cet étage. Les phases étant ainsi, dans une certaine mesure, pré-séparées avant même de pénétrer dans le séparateur 2, on comprend qu'à la sortie de celui-ci la séparation des phases en est d'autant plus complète. Le rendement du processus de séparation mis en oeuvre par le dispositif suivant l'invention est donc supérieur à celui qui résulte du processus classique faisant appel au seul séparateur, conformément au but poursuivi par la présente invention. Les phases gazeuse et liquide ainsi suffisamment isolées l'une de l'autre sortent du séparateur 2 par des conduites de production de gaz et de liquide 9 et 10 respectivement, la conduite de gaz étant de plus petite section que celle de la conduite de liquide. The latter still receives a flow of multiphasic fluid constituted by the fluids having passed through the chamber 3 without being taken up by the lines 4 and 5. This current is conducted in the separator 2 by a line 6 stitched T on a line 7 closed by a valve 8 downstream of the stitching, this line 7 receiving the fluid coming out of the chamber 3 by the end of this chamber which is opposite to that supplied by the pipe 1. The line 7 has a section substantially equal to that of the production line 1. The multiphasic fluid stream is fed into the separator 2 at a level I thereof which is intermediate between the levels H and B. It is known that it is a gravitational differential separation process which is operates in this separator. Thus, in the upper and lower parts thereof, the gaseous and liquid phases to separate, respectively, a multiphase fluid currently being treated occupying the intermediate space. Thus, according to the present invention, there is delivered to each of these three "stages" of the separator a fluid of a composition close to that of the fluid contained in this stage. The phases are thus, to a certain extent, pre-separated even before entering the separator 2, it is understood that at the exit thereof the phase separation is all the more complete. The efficiency of the separation process implemented by the device according to the invention is therefore greater than that which results from the conventional process using the single separator, in accordance with the purpose of the present invention. The gaseous and liquid phases thus sufficiently isolated from each other exit separator 2 by gas and liquid production lines 9 and 10 respectively, the gas pipe being of smaller section than that of the liquid pipe. .

Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la conduite de production de liquide 10 rejoint la ligne 7 par un raccord en T, en aval de la vanne 8 normalement fermée. On trouve alors en sortie de la chambre 3, en ligne avec celle-ci et monté sur un connecteur 11, un ensemble de deux raccords en T constitué par la ligne 6 et les conduites 7 et 10. Le dispositif suivant l'invention prend alors la forme d'un bloc pouvant être installé d'une pièce, et de manière amovible, sur la conduite de production 1, entre deux connecteurs 12 et 13, le dispositif se substituant alors à une longueur correspondante de celle-ci. La maintenance de ce dispositif en est considérablement facilitée, ce qui est particulièrement appréciable sur des fonds marins de grande profondeur, difficiles d'accès. According to another characteristic of the present invention, the liquid production line 10 joins the line 7 by a T-fitting, downstream of the normally closed valve 8. Then, at the outlet of the chamber 3, in line with the latter and mounted on a connector 11, there is a set of two T-shaped connectors constituted by the line 6 and the pipes 7 and 10. The device according to the invention then takes the form of a block that can be installed in one piece, and removably, on the production line 1, between two connectors 12 and 13, the device then substituting for a corresponding length thereof. The maintenance of this device is greatly facilitated, which is particularly significant on deep seabed, difficult to access.

On notera que l'ouverture de la vanne 8 peut être requise pour des opérations de maintenance, par exemple pour évacuer du sable encombrant la conduite 1 et/ou la chambre 3. On notera aussi, incidemment, que le dispositif suivant l'invention comprend nombre d'autres vannes d'usages classiques qui n'ont pas été représentées pour ménager la clarté de la figure 1. It will be noted that the opening of the valve 8 may be required for maintenance operations, for example to evacuate bulky sand from the pipe 1 and / or the chamber 3. It will also be noted, incidentally, that the device according to the invention comprises number of other conventional use valves that have not been shown to provide clarity in Figure 1.

Le dispositif représenté à cette figure est conçu pour être monté en ligne sur la conduite de production 1, ce qui minimise avantageusement le nombre et la complexité des connexions. Par contre il est donc normalement constamment traversé par le fluide de production, sauf à l'équiper d'un by-pass permettant de le court-circuiter si nécessaire. On a représenté à la figure 2 du dessin annexé un deuxième mode de réalisation du dispositif suivant l'invention incorporant de tels moyens de court-circuit. On se réfère maintenant à cette figure 2 où des références numériques, éventuellement affectées d'un "prime", identiques à des références utilisées sur la figure 1 repèrent des éléments ou organes identiques ou similaires. Il en est de même des couleurs représentatives des fluides qui s'écoulent dans les diverses canalisations du dispositif. C'est ainsi que l'on retrouve dans le dispositif de la figure 2 une conduite de production 1 du fluide multiphasique à traiter, une unité de séparation 2 et une chambre 3 de tranquillisation et de stratification placée en amont de cette unité de séparation 2. Le dispositif selon le mode de réalisation de la figure 2 se distingue de celui de la figure 1 en ce qu'il est conçu pour être monté "en raccord" sur la conduite de production 1, de manière que cette conduite puisse être utilisée pour le court-circuiter en cas de besoin. La chambre 3 est alors alimentée en fluide multiphasique de production par une ligne 14 piquée en T sur une conduite 1' prolongeant la conduite de production 1 au-delà d'un connecteur 12, une vanne 8' normalement fermée étant installée sur cette conduite 1' en aval du piquage. Une paire de connecteurs 17, 18 assurent la jonction de la ligne 14 et de la chambre 3. Les phases gazeuse et liquide tranquillisées et stratifiées dans la chambre 3 sont, comme dans le mode réalisation de la figure 1, prélevées par des lignes 4 et 5 respectivement, pour être injectées dans le séparateur 2, à des niveau haut H et bas B respectivement de ce séparateur. On remarquera que les lignes 4 et 5 comprennent chacune deux prises 41, 42 et 51, 52 respectivement, dans la chambre 3 pour prélever les phases gazeuse et liquide respectivement. En multipliant les prises au long de la chambre 3, on facilite les prélèvements à opérer. Le nombre des prises pourrait d'ailleurs être supérieur à 2. Incidemment on appréciera que cette disposition pourrait être également incorporée au dispositif schématisé à la figure 1. Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, le fluide multiphasique non prélevé par les lignes 4 et 5 sort de la chambre 3 par une ligne 7. Dans le mode de réalisation de la figure 2, cependant, cette conduite débite directement ce fluide dans le séparateur 2, au niveau I intermédiaire entre les niveaux H et B. Comme représenté, la connexion entre, d'une part, les lignes 4, 5 et 7 et, d'autre part, le séparateur 2, peut être établie à l'aide d'un seul connecteur 15 à trois passages, les plans de ces passages pouvant être confondus dans un même plan vertical. Cela apporte une simplification considérable des liaisons à installer entre la chambre 3 et le séparateur 2. Des lignes 9 et 10 évacuent les phase gazeuse et liquide respectivement, produites par le séparateur 2. La ligne 10 débite le liquide, à travers un connecteur 16, dans un piquage en T prévu sur la conduite 1', en aval de la vanne 8'. En fonctionnement normal le liquide de production sort alors du dispositif par une conduite prolongeant la conduite 1', conduite à laquelle elle est accordée par un connecteur 13. Comme dans le mode réalisation de la figure 1, celui de la figure 2 comprend nombre d'autres vannes d'usages classiques non représentées pour ménager la clarté de la figure. Suivant une caractéristique avantageuse du dispositif selon le mode de réalisation de la figure 2, une simple ouverture de la vanne 8' établit la conduite 1' en by-pass de la chambre 3 et du séparateur 2. The device shown in this figure is designed to be mounted in line on the production line 1, which advantageously minimizes the number and complexity of connections. On the other hand, it is therefore normally constantly traversed by the production fluid, except to equip it with a by-pass allowing it to be short-circuited if necessary. FIG. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention incorporating such short-circuit means. Reference is now made to FIG. 2, where numerical references, possibly assigned a "prime", identical to references used in FIG. 1, identify identical or similar elements or members. It is the same colors representative of the fluids flowing in the various pipes of the device. Thus, in the device of FIG. 2, a production line 1 of the multiphasic fluid to be treated, a separation unit 2 and a plenum 3 and a stratification chamber placed upstream of this separation unit 2 are found. The device according to the embodiment of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that it is designed to be mounted "in connection" with the production pipe 1, so that this pipe can be used for short-circuit it if necessary. The chamber 3 is then supplied with multiphase production fluid via a line 14 tapped on a pipe 1 'extending the production line 1 beyond a connector 12, a valve 8' normally closed being installed on this pipe 1 'downstream of the quilting. A pair of connectors 17, 18 ensure the junction of the line 14 and the chamber 3. The gaseous and liquid phases, which are tranquilized and laminated in the chamber 3, are, as in the embodiment of FIG. Respectively, to be injected into the separator 2, at high levels H and low B respectively of this separator. It will be noted that the lines 4 and 5 each comprise two taps 41, 42 and 51, 52 respectively, in the chamber 3 to collect the gaseous and liquid phases respectively. By multiplying the catches along the chamber 3, it facilitates the samples to operate. The number of catches could also be greater than 2. Incidentally it will be appreciated that this arrangement could also be incorporated in the device shown diagrammatically in FIG. 1. As in the embodiment of FIG. 1, the multiphasic fluid not taken by the lines 4 and 5 exits the chamber 3 by a line 7. In the embodiment of FIG. 2, however, this pipe directly delivers this fluid into the separator 2, at the intermediate level I between the levels H and B. As shown, the connection between, on the one hand, the lines 4, 5 and 7 and, on the other hand, the separator 2, can be established using a single connector 15 with three passages, the plans of these passages being able to to be confused in the same vertical plane. This brings a considerable simplification of the connections to be installed between the chamber 3 and the separator 2. Lines 9 and 10 evacuate the gaseous and liquid phase respectively, produced by the separator 2. The line 10 delivers the liquid, through a connector 16, in a T-tap provided on the pipe 1 ', downstream of the valve 8'. In normal operation the production liquid then leaves the device by a pipe extending the pipe 1 ', to which it is given by a connector 13. As in the embodiment of Figure 1, that of Figure 2 comprises number of other valves of conventional uses not shown to provide clarity of the figure. According to an advantageous characteristic of the device according to the embodiment of FIG. 2, a simple opening of the valve 8 'establishes the pipe 1' in by-pass of the chamber 3 and the separator 2.

En outre, le dispositif de la figure 2 est conçu comme un tout pouvant être installé entre les connecteurs 12 et 13 à la place d'une longueur de la conduite de production égale à celle de la conduite 1'. Son installation en est ainsi facilitée. L'amovibilité du dispositif est aussi à apprécier du point de vue maintenance, puisqu'elle facilite son retrait pour des opérations d'entretien ou pour son remplacement. Il apparaît maintenant que la présente invention permet bien d'atteindre le but annoncé, à savoir assurer une séparation aussi complète que possible des phases du fluide produit par un gisement pétrolier sous-marin, et ceci au moyen d'un matériel exigeant un minimum de travaux de maintenance. In addition, the device of Figure 2 is designed as a whole that can be installed between the connectors 12 and 13 in place of a length of the production line equal to that of the pipe 1 '. Its installation is thus facilitated. Removability of the device is also to be appreciated from the maintenance point of view, since it facilitates its removal for maintenance operations or for its replacement. It now appears that the present invention makes it possible to achieve the stated goal of ensuring as complete a separation as possible of the phases of the fluid produced by an underwater oil reservoir, and this by means of a material requiring a minimum of maintenance work.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, donnés seulement à titre d'exemple. A cet égard, l'invention a été décrite ci-dessus dans son application à un fluide comportant une seule phase liquide, par souci de clarté. L'invention s'étend néanmoins à l'évidence au traitement d'un fluide comportant plusieurs phases liquides séparables par décantation, par exemple de l'eau et de l'huile comme c'est souvent le cas dans la production d'un gisement pétrolier sous-marin, moyennant une multiplication correspondante des lignes de prélèvement de ces liquides dans la chambre de tranquillisation et de stratification et un étagement adapté des débouchés de ces lignes dans le séparateur. De même, l'invention n'est pas limitée au traitement de la production d'un gisement pétrolier sous-marin et peut trouver application au traitement de tout fluide multiphasique quand il y a avantage à renforcer le rendement d'un séparateur des phases de ce fluide par un processus différentiel gravitaire. Of course, the invention is not limited to the embodiments described and shown, given only by way of example. In this regard, the invention has been described above in its application to a fluid having a single liquid phase, for the sake of clarity. The invention obviously extends to the treatment of a fluid comprising several liquid phases separable by decantation, for example water and oil as is often the case in the production of a deposit underwater tanker, by means of a corresponding multiplication of the sampling lines of these liquids in the plenum and stratification chamber and a suitable staging of the outlets of these lines in the separator. Likewise, the invention is not limited to the treatment of the production of a submarine oil deposit and can be applied to the treatment of any multiphase fluid when it is advantageous to enhance the efficiency of a phase separator. this fluid by a gravitational differential process.

Claims

A method for separating the phases of a multiphase fluid in flow comprising at least one liquid phase and a gaseous phase, according to which said fluid is passed into a separation unit (2) of said phases by gravitational differential, characterized by the steps following steps: a) said flow of said fluid is conditioned and stratified prior to its treatment in said separation unit (2); b) at least first and second fluid streams concentrated in gas and in water are withdrawn from said quenched and stratified fluid; respectively, and (c) delivering said first and second streams to first (H) and second (B) levels of the fluid contained in said separation unit (2), said first level (H) being higher than the second level ( B) so as to reinforce the gravitational differential separation process developed by said separation unit (2).

2. Process according to claim 1, applied to the treatment of a multiphasic fluid produced by the exploitation of a petroleum field at sea, characterized in that steps a) to c) are carried out near a seabed. .

3. Device for implementing the method according to any one of claims 1 and 2, comprising a separation unit (2) of the phases of a multiphase fluid gravity differential and feed means of said unit with said fluid, characterized in that it comprises a) means (3) for sedimentation and stratification of the flow of said fluid placed upstream of said separation unit (2) and, b) sampling means (4, 5), on said tranquilized and laminated flow, at least first and second fluid streams concentrated in gas and liquid respectively, said means delivering said first and second fluid streams to first (H) and second (B) levels of said separation unit (2), the first level (H) being higher than the second level (B) so as to reinforce the gravitational differential separation process developed by said separation unit (2) .

4. Device according to claim 3, characterized in that said plenum and stratification means (3) consist of a cylindrical chamber of substantially horizontal axis connected in line with a pipe (1; 14) causing said multiphase fluid to an end of said cylindrical chamber (3), the cross-section of said chamber (3) being of surface area significantly greater than that of said pipe (1; 14).

5. Device according to claim 4, characterized in that said sampling means comprise at least first (4) and second (5) lines connected to an upper part and a lower part of said chamber (3), respectively, for collecting said first and second fluid streams respectively, concentrated in gas and liquid respectively in said chamber (3).

6. Device according to claim 5, characterized in that said first (4) and second (5) lines are connected to said separation unit (2) at the top and bottom thereof respectively, to feed it with said first and second concentrated fluid streams, respectively.

7. Device according to claim 6, characterized in that the end of said chamber (3) opposite to that by which said multiphase fluid enters it is pierced and connected to said separation unit (2) by at least a third line (7; 6) delivering in said unit (2) the fraction of the multiphasic fluid not collected by said first (4) and second (5) lines.

8. Device according to claim 7, characterized in that said fraction is fed into said unit at a level (I) intermediate between said high and low parts of this unit.

9. Device according to any one of claims 7 or 8, characterized in that said third line (6) is stitched on an output line (7) of said chamber (3), substantially coaxial with the latter, this line (7) being equipped with a normally closed valve (8) placed downstream of the quilting, the liquid phase exiting from said separation unit (2) joining said exit line (7) by a line (10) stitched on said line (7) downstream of said valve (8).

10. Device according to any one of claims 7 or 8, characterized in that said chamber (3) is supplied with multiphase fluid by a stitch installed on a pipe (1, 1 ') for producing said fluid, said pipe being equipped with a normally closed valve (8 ') arranged downstream of said stitching, the liquid phase exiting from said separating unit (2) joining said pipe (1, 1') by a second stitching installed on the pipe downstream of said said valve (8 ').

11. Device according to claim 10, characterized in that said first, second and third lines are connected to said separator by a single connector (15) 3 passes.