JP2018509559A - 圧縮機システムを制御する方法及び圧縮機システム - Google Patents

圧縮機システムを制御する方法及び圧縮機システム Download PDF

Info

Publication number
JP2018509559A
JP2018509559A JP2017549637A JP2017549637A JP2018509559A JP 2018509559 A JP2018509559 A JP 2018509559A JP 2017549637 A JP2017549637 A JP 2017549637A JP 2017549637 A JP2017549637 A JP 2017549637A JP 2018509559 A JP2018509559 A JP 2018509559A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
stream
compressor
discharge
parameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017549637A
Other languages
English (en)
Inventor
マイケル ティー マセイダス
マイケル ティー マセイダス
スタンリー オー アプティグローヴ
スタンリー オー アプティグローヴ
Original Assignee
エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー
エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー, エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー filed Critical エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー
Publication of JP2018509559A publication Critical patent/JP2018509559A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00Pumping installations or systems
    • F04D25/02Units comprising pumps and their driving means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/001Testing thereof; Determination or simulation of flow characteristics; Stall or surge detection, e.g. condition monitoring
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/70Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/701Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/705Adding liquids
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D31/00Pumping liquids and elastic fluids at the same time
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D17/00Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D17/08Centrifugal pumps
    • F04D17/10Centrifugal pumps for compressing or evacuating
    • F04D17/12Multi-stage pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/01Purpose of the control system
    • F05D2270/10Purpose of the control system to cope with, or avoid, compressor flow instabilities
    • F05D2270/101Compressor surge or stall
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301Pressure
    • F05D2270/3011Inlet pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/301Pressure
    • F05D2270/3013Outlet pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/306Mass flow
    • F05D2270/3061Mass flow of the working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/30Control parameters, e.g. input parameters
    • F05D2270/311Air humidity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2270/00Control
    • F05D2270/50Control logic embodiments
    • F05D2270/54Control logic embodiments by electronic means, e.g. electronic tubes, transistors or IC's within an electronic circuit

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)

Abstract

ある量の液体を入力ストリームの中に導入して多相入力ストリームを生成する段階と、遠心圧縮機を用いて多相入力ストリームを圧縮して吐出ストリームを生成する段階と、吐出パラメータが遠心圧縮機のための圧力比に対応する吐出ストリームのパラメータを測定する段階と、パラメータが第1の予め定められた点を超える時に、導入される液体の量を増大することによって遠心圧縮機のための圧力比を増大する段階と、パラメータが第2の予め定められた点を超える時に、導入される液体の量を低減することによって圧力比を低減する段階とを含む圧縮システムのための圧力比の制御を有する。【選択図】図5

Description

〔関連出願への相互参照〕
本出願は、引用によって本明細書にその全体が組み込まれている「湿潤ガス圧縮システムの制御」という名称の2015年3月26日出願の米国特許出願第62/138,748号の優先権利益を主張するものである。
この節は、本発明の例示的実施形態に関連付けることができる当業技術の様々な態様を導入することを意図している。この議論は、フレームワークを提供するのを補助し、発明の特定の態様のより良い理解を容易にすると考えられる。従って、この節は、この観点から読むべきであり、必ずしも従来技術の受容とは限らないことを理解しなければならない。
従来的に、遠心圧縮機又はガス膨張器は、液体スラグを取扱わないことが理解されており、従って、それらは、容積で1パーセントの数分の1の液体を取扱うことができるに過ぎないと仮定されている。すなわち、多くの用途では、高価な液体分離器、脱水処理、及び/又はユニット洗浄機を利用して、遠心圧縮機又は膨張器を使用する前に液体が試験され、かつ除去又は分離される。これらのデバイスは、多くの場合に、特定の作動条件下で設計され、次に、与えられた処理流量で取扱うことができる「ガス容積分率(GVF)」の範囲に限定される。この高価で複雑な処理機器を用いても、突然の高レベルの液体が存在する場合に、それらは、液体に対するそれらの容量が超えた状態で液体分離器を急速に飽和させ、満たし、かつ溢れさせる可能性があり、圧縮機又は膨張器機器のスラッギングをもたらす。
一般的に、多相ポンプは、流体がほぼ90%GVF未満であることになることが既知の場合に使用することができる。遠心圧縮機は、多くの場合に、99.7又はそれよりも高いGVFを有する用途に制限され、それでも、シール及び軸受の安定性及びその信頼性に影響を与える機械内の問題を引き起こす可能性がある。従って、この小さい範囲外の処理に対して、現在の慣例は、関連の処理及び機器による設計限界を用いる場合でさえも遠心圧縮機を利用する前に流体を分離することである。同じことは、ガス膨張器にも当て嵌まり、これは、膨張器にわたる処理圧力低下を通して1つ又は別の形態でエネルギを抽出するために逆に稼働される機能的には遠心圧縮機である。分離器、洗浄機、及び脱水ユニットは、高価で液体容量及び容積流れ範囲が制限されるだけではなく、それらはまた、非常にかさ高い傾向があり、海上プラットホーム、海中処理又は陸上施設のような場所に高価な不動産を占める。これは、複雑な制御システム及びポンプ、調節器、レベルコントローラ、送信機、及びフィルタのような追加の補助機器と共に、複雑性及びこれらのシステムの故障の可能性を追加する。典型的なオイル及びガス井戸ストリームサービス処理の例は、スラグによって生じる損傷を防止又は軽減するために分離器を使用してガスから液体を分離する。遠心圧縮機及びポンプをその後に使用してガス及び液体を別々にブーストすることができ、パイプラインを通して両方を処理施設に輸送するためにガス及び液体の下流再結合がある。
液体の圧縮に関わる問題は、機械安定性の低下、羽根車及び拡散器の腐食、及び汚染を含み、機械内で圧縮されながら液体がフラッシュするか又は蒸発する場合に不均衡をもたらす。
当業技術における必要性の上述の議論は、網羅的ではなく代表的なものであることを意図している。当業技術の現在の状態と比較して高い液体含有量を有する液体の多相流を取扱う圧縮機又は膨張器の機能を改善すると考えられる技術は、価値が高い。
本発明の開示は、ある量の液体を入力ストリームの中に導入して多相入力ストリームを生成する段階と、遠心圧縮機を用いて多相入力ストリームを圧縮して吐出ストリームを生成する段階と、吐出パラメータが遠心圧縮機のための圧力比に対応する吐出ストリームのパラメータを測定する段階と、パラメータが第1の予め定められた点を超える時に、導入される液体の量を増大することによって遠心圧縮機のための圧力比を増大する段階と、パラメータが第2の予め定められた点を超える時に、導入される液体の量を低減することによって圧力比を低減する段階とを含む圧縮システムのための圧力比を制御する方法を含む。
本発明の開示は、ある量の液体を入力ストリームの中に導入して多相入力ストリームを生成する段階と、遠心圧縮機を用いて多相入力ストリームを圧縮して吐出ストリームを生成する段階と、パラメータが遠心圧縮機に対するサージライン又はサージマージンに対応する吐出ストリーム、入力ストリーム、又は両方のパラメータを測定する段階と、パラメータが第1の予め定められた点を超える時に、導入される液体の量を増大することによって遠心圧縮機の圧縮機サージを低減する段階と、パラメータが第2の予め定められた点を超える時に、導入される液体の量を低減する段階とを含む圧縮システムに対する圧縮機サージを制御する方法を含む。
本発明の開示は、ガスを含む入口ストリームを通すように構成された入口と、入口ストリームを受け入れ、霧化液体を含む液体ストリームを導入し、かつ多相入力ストリームを生成するように構成された流体注入デバイスと、多相入口ストリームを受け入れて圧縮し、かつ吐出ストリームを通すように構成された遠心圧縮機と、遠心圧縮機を駆動するように構成されたドライバと、吐出ストリームを通すように構成された吐出部と、流体注入デバイスで入口ストリームの中に導入される霧化液体の量を調節するように構成された液体ストリーム注入コントローラとを含む圧縮機システムを有する。
本発明をより良く理解することができる方式で、ある一定の図面、図表、及び/又は流れ図を本明細書に添付する。しかし、本発明は、他の等しく有効な実施形態及び用途を受け入れることができるので、図面は本発明の選択された実施形態のみを示し、従って、範囲を限定すると考えるべきではないことに注意されたい。
図は、本発明のいくつかの実施形態の単に例示であり、それによって本発明の範囲の限定が考えられていないことに注意しなければならない。更に、図は、一般的に縮尺通りに描かれておらず、本発明の例示的な様々な態様において便宜上及び明確化の目的のために描かれている。
より高い圧力比/水頭の領域の中に移動する作動点の従来のシーケンスを示す例示的な圧縮機性能マップの図である。 様々な流れ及び圧力比条件での1パーセント(1%)公称液体容積分率(LVF)に対して圧縮機作動をプロットした圧縮機性能マップの図である。 圧力比が液体の量に伴って変化する方法を示す与えられた速度でLVFを増大するための圧縮機作動をプロットした別の圧縮機性能マップの図である。 多相流体を圧縮するための本発明の開示による多相流体取扱システムの一実施形態の概略図である。 多相流体を圧縮するための本発明の開示による多相流体取扱システムの別の実施形態の概略図である。 多相流体を圧縮するための本発明の開示による多相流体取扱システムの更に別の実施形態の概略図である。
ここで例示的実施形態を参照して特定の言語を使用してそれを以下に説明する。それでも尚、それによって本発明の範囲の制限が考えられていないことは理解されるであろう。本発明の開示の所有権を有する当業者には想起される本明細書に説明する本発明の特徴の更に別の修正の代替形態及び本明細書に説明するような本発明の原理の追加の用途は、本発明の範囲を考慮しなければならない。更に、本発明の特定の実施形態を開示して説明する前に、本発明は、本明細書に開示する特定の処理及び材料に限定されず、従って、ある程度異なる場合があることを理解しなければならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ定められることになるので、本明細書に使用する専門用語は、特定の実施形態のみを説明する目的のために使用され、限定するように考えられていないことも理解しなければならない。
衝撃点において液体速度を減速することによって及び液滴サイズを縮小することによって腐食を低減又は防止することができることを試験が示している。汚染はまた、機械の内部を洗浄する効果においてフラッシュ点よりも高く液体レベルを上げることによって低減されるか又は更に除去される。開示する技術は、遠心圧縮機システムの制御方法として液体注入の熱力学及び空気動力学効果を使用することを含む。現在の技術は、液体の量を調節し、制限し、及び/又は最小にすることに着目するのに対して、開示の技術は、圧縮機システムの作動条件の変化を得るために意図的に液体を追加し、及び/又は液体分率を変化させることを含む。好ましい液体及び/又は注入は、水、生産水、液体炭化水素、腐食防止剤(例えば、水腐食を抑制するのに使用する水溶性又は油溶性化学物質(多くの場合に、アミン系))、処理液、希釈剤(例えば、キシレンなど)、薬液(例えば、グリコール、アンモニアなど)、掘削流体、水圧破砕流体などのうちの1つ又はその組合せを含む。液体及び/又は注入物質は、施設内の既存処理の副産物又は外部源からの液体とすることができる。好ましい圧縮機システムは、地上施設、海中用途、パイプライン用途、ガス採取、冷凍のような、並びに管内圧縮機及び/又はダウンホール圧縮機のような遠心圧縮機システムの将来可能な構成に見られるものを含む。
上述のように、液体を追加することで、遠心圧縮機のための圧力比を増大することができる。換言すると、液体の非圧縮性を利用して、圧縮機の圧力発生機能を増大させることができる。例えば、リザーバが枯渇して水で原油2次回収(EOR)が行われた状態で、より低容積のガス及び追加の液体のより高い圧縮比を必要とする場合がある。液体を使用することで、圧縮機を再回転し、再現し、及び/又は再梱包する必要性を排除することができる利益に問題を置換することができる。
図1は、圧力比(PR)(圧縮機エクスデューサ内の圧力対圧縮機インデューサ内の圧力)又はX軸上の流れ(例えば、実立方フィート/分(ACFM)に対するY軸上の水頭をプロットした例示的な圧縮機性能マップ100である。図1において、点1及び2は、流れの範囲にわたって与えられた速度範囲の従来の遠心圧縮機の例示的作動点を示している。
サージライン4は、サージライン4の下の安定な流れの領域からサージライン4の上の不安定な流れの領域を分離する。圧縮機がサージライン4の左側の上で及び/又はそれで作動する場合に、圧縮機は、デバイスを通るガスの逆流をサージ又はパルス駆動することができる。一般的に、サージライン4は、与えられた圧縮機に対して最小流量限界を示すことができる。
作動点2において液体を注入することで、性能マップに沿って垂直に点3に移動する作動条件によって示される元の設計よりも圧縮機がPRを増加させ及び/又は水頭を生成することを可能にする。上述のように、PRを増大する機能は、様々なコンテクスト、例えば、EOR作動を有利に利用してより低い水源圧力に対応し、ガス組成の変化を補償し、関連の吐出システムにおいて抵抗の増加に対抗することができる等々である。一部の実施形態において、液体摂取は、事前に確立したサージ限界を超える圧力比を増大するが、サージ現象を起こさせない。更に、注入液体は、与えられた圧縮機のサージ範囲を広げ、それによって過度の圧拮抗を示すか又は軸線方向シャフト移動を首振りすることなく圧縮機が低流量領域で作動することを許容する。この技術は、圧縮機の入口内の再利用ライン(現在の技術)の作動又はガス抜きよりも有効な場合がある。更に、液体を注入することで、利用されない圧縮機に対して可能なスラギング及び液体持ち越し損傷を軽減することができる。例えば、圧縮機入口ノズルにある静的混合器は、液体を液滴の中に霧化して、既存の(利用されない)吸引洗浄機が液体持ち越し(例えば、器具故障、システム混乱、オペレータエラー、入口圧力が減少する時の洗浄機/分離器性能の変化、液体装填を増大する可能性があるガス組成変化などによる)を有する時に圧縮機に対する可能なスラギングを低減することができる。本明細書に使用される場合に、用語「霧化する」は、定められた範囲の平均液滴サイズを有する液滴の微粒子、ミスト、又は微細な噴霧に液体を分割、低減、又はそうでなければ変換することを意味する。一部の実施形態において、吸引ライン中のフロー混合器は、液体を実質的に霧化する液滴サイズの大きさを一桁縮小することができる。霧化液体は、液体の大きい液滴又はスラグよりも回転部品に対して低い危険性を表し、それによって液体持ち越し事象(例えば、損傷した圧縮構成要素)のビジネス危険性を実質的に低減することができる。しかし、それらの利益が勝る場合があり、非霧化液体は他のコンテクストにおいて好ましい場合がある。
図2は、開示する技術の実施形態に対して1パーセント(%)公称液体容積分率(LVF)の注入に対して圧縮機作動をプロットした圧縮機性能マップ200である。Y軸はPRであり、X軸はACFM中の空気流れである。最初に、圧縮機は、乾性ガスに対して8,000回転数/分(RPM)及び9,000PRMの圧縮機速度を使用して3つの異なる作動条件下で測定された。動き1は、1%LVF入力ストリームを得る注入物質、例えば、水の追加に関連付けられたデータを示している。動き2は、与えられた速度で及び1%LVF入力ストリームを使用して圧縮機に対して実質的に同じPRを得るように構成された流れの調節を示している。図示のように、LVF(動き1)の増加は、より低流量内の与えられた圧縮機速度で与えられた流れに対してPRを増加させ、より高流量で僅かな又は少ない影響を有した。換言すると、液体を注入することで、既知の点の周りの時計周り向きで作動曲線を平行移動した。動き2では、空気流れは増加したが、液体流量は一定に保持され、PRを低減して乾燥値と実質的に同じに戻した。図示のように、動き2は、曲線をX軸に沿って右に平行移動し、曲線を圧縮して曲線を既知の点の周りを時計周りに更に平行移動した。
図3は、与えられた速度(8,000RPM)で様々なLVF、すなわち、1%LVF、2.8%LVF、及び3.8%LVFの注入に対して圧縮機作動をプロットした圧縮機性能マップ300である。Y軸はPRであり、X軸はACFM中の空気流れである。図示のように、与えられた圧縮機作動速度、例えば、8,000RPMに対して、LVFの増加は、下側流れでPRを上昇させる傾向があり、より高流量でPRに対して僅かな又は少ない影響を有する。換言すると、液体を注入することによってLVFを上昇させることで、既知の点の周りの時計周り向きで作動曲線を平行移動する。
図4は、圧縮システム400の概略図である。流体、例えば、坑口又は分離器からの流体は、導管450、逆止弁451、及び導管452によって装置に向けられる。液体及びガスの混合気は、流体処理デバイス455に入る。流体処理デバイス455は、スラグ抑制器又は1又は2以上の霧化ノズル又はフロー混合器のような公知の霧化デバイスであり、静的フロー混合器、動的フロー混合器、又はその組合せを含むことができる。流体処理デバイス455はまた、それらの要素の組合せとすることができる。適切な噴霧器は、約1,000μm〜1,500μm、約1,000μm〜約2,000μm、約2,000μm〜約3,000μm又はそれよりも大きい平均液滴サイズを有する液滴を生成することができるが、他の適切な噴霧器、例えば、ガス支援型噴霧器は、大きい液滴の少なくとも一桁小さい大きさの平均液滴サイズ(例えば、約50μm〜約100μm、約100μm〜約200μm、約50μm〜200μmなど)を有する液滴を生成することができる。流体処理デバイス455を離れた混合気は、導管456を通じてドライバ457、例えば、モータ、タービン、可変周波数ドライブ(VFD)などによって駆動される圧縮機458に流れる。一部の実施形態において、多相流量計(MPFM)デバイス(描かず)は、導管456に配置されて液体注入を達成する。一部の実施形態において、MPFMは、圧縮機吸引ノズルの近くに配置され、入口ノズル及び/又は圧縮機渦巻において霧化液滴凝集の可能性を最小にする。そのような実施形態は、MPFM出力を利用して様々なストリームの比を制御し、必要な液体の量を得て望ましい作動特性、例えば、パワー、温度、圧力、腐食特性などを得ることができる。更に、複数の入口源を有する実施形態に対して、MPFMは、複数の入口源を受け入れるように構成することができ、又は複数のMPFMは、個々に入口源の各々に使用することができる。圧縮流体は、導管460及び461を通じて逆止弁462に、かつ望ましい位置に圧縮流体を送出する分配導管463まで圧縮機458を離れる。圧縮機458からの混合気に対する再利用ラインは、再利用弁467及び逆止弁469を含む466に提供される。一部の実施形態において、分配導管463は、ガスから液体を分離/処理及び圧縮システム400から下流に単相ストリームを通すために冷却器、水分分離器、又は他のデバイスの後に追加の分枝を含むことができる。当業者は、圧縮機458が、本発明の開示の範囲にあるあらゆる適切な遠心圧縮機、例えば、多段遠心圧縮機とすることができることを認識するであろう。
図5は、本発明の開示による例示的圧縮システム500の概略図である。図5の構成要素は、特に指定のない限り、図4の対応する構成要素と実質的に同じである。圧縮システム500は、任意的な吸引洗浄機502を含む。圧縮システム500では、流体処理デバイス455は、フロー混合器及び/又は噴霧器、例えば、1又は2以上の霧化ノズルを含む噴霧器又は2又は3以上の対抗回転ベーン又は対抗回転渦を含むフロー混合器デバイスである。圧縮システム500は、コントローラ506を有するフィードバックループ504を示している。コントローラ506は、吐出圧力をモニタし、フィードバックループ504を通じて圧縮システム500への注入物質フィードバックを制御することができる。フィードバックループ504を破線に示し、本明細書で考えている一部の組合せ及び並べ替えでこれに代えて又は累積的に利用可能な任意的な構成を示している。例えば、注入位置508を選択する場合に、注入物質は、図示の位置、例えば、圧縮機入口及び/又は圧縮機段間通路のうちのいずれか1又は2以上において圧縮機458で測定及び/又はその中に注入することができる。これに代えて又はこれに加えて、注入位置510を選択する場合に、注入物質は、流体処理デバイス455の上流で測定及び/又は注入することができる。注入位置508及び注入位置510は、同じか又は異なる液体供給を有することができ、様々な実施形態において、1又は2以上の異なる液体供給を各々有することができる。注入位置508及び注入位置510は、1又は複数の液体注入ポートを利用して液体を圧縮システム500に送ることができる。一部の実施形態において、1又は2以上の液体注入ポートは、流体処理デバイス455の上流に配置することができる。一部の実施形態において、1又は2以上の液体注入ポートは、圧縮機458上、例えば、圧縮機入口及び/又は圧縮機段間通路に配置することができる。複数の液体注入ポートを有する実施形態において、各ポートは、個別に制御するか、又はそれを通過する液体の量に対して一列の液体注入ポートの一部として制御することができる。これに代えて又はこれに加えて、複数の液体注入ポートを有する実施形態において、1又は2以上の液体注入ポートは、別の液体注入ポートとは異なる液体を送るように構成することができる。
図6は、本発明の開示による圧縮システム600の別の実施形態の概略図である。図6の構成要素は、特に指定のない限り、図5の対応する構成要素と実質的に同じである。圧縮システム600は、処理流体、例えば、処理ガスを受け入れるための処理入口602と多相流量計606とを更に含む。他の実施形態は、複数の処理入口602を利用して、例えば、複数の処理ガスを受け入れることができるが、図6には1つのみを示している。同様に、他の実施形態は、本発明の開示の範囲の複数の導管450(及び/又は制御及び/又はフィードバックループ)を利用して、例えば、複数の種類の液体を受け入れることができるが、図6には1つのみを示している。多相流量計606は、設定値を生成して流体処理デバイス455を通じて圧縮機458に入る湿潤ガスの量を制御することができる。当業者は、他の実施形態8は、これに代えて又はこれに加えて類似の影響に対して圧縮機に入る乾性ガスの量を制御することができることを認識するであろう。フィードバックループ604は、例えば、制御弁605を使用して圧縮機458に入る湿潤ガスの量の制御を助けるために提供される。第2のフィードバックループ504は、図5のフィードバックループ504と実質的に同じ目的のために提供される。フィードバックループ604及びフィードバックループ504を破線に示し、本明細書で考えている一部の組合せ及び並べ替えでこれに代えて又は累積的に利用可能な他の任意的な構成を示している。図示のように、フィードバックループ504は、湿潤ガス再循環のために導管461を多相流量計606に結合する。当業者は、代替実施形態は、速度制御、吐出絞り、吸引絞り、再利用制御、入口ガイドベーン制御などに対して1又は2以上の追加のフィードバックループを含むことができることを認識するであろう。
作動中に、圧縮システム400、500、及び600のためのPRは、液体注入物質を入力ストリーム(例えば、導管450を通じて送られた)の中に導入することによって制御され、多相入力ストリームを生成することができる。圧縮システム400、500、及び600は、遠心圧縮機(例えば、圧縮機458)で多相入力ストリームを圧縮して多相吐出ストリーム(例えば、導管461を通じて送られた)を生成することができる。圧縮システム400、500、及び600は、ストリームのパラメータ(例えば、吸引圧力、吐出圧力、吸引流れ、吐出流れ、及び/又は多相組成)を測定することができ(例えば、多相流量計606を使用して)、吐出パラメータは、遠心圧縮機のためのPRに対応する。測定パラメータが第1の予め定められた点を超える時に(例えば、測定PRが最小PR設定値よりも小さい時、圧縮機がサージし始める時、測定ストリームの水分組成が羽根車腐食限界を通る時など)、制御システム(例えば、コントローラ506)は、圧縮システム400、500、及び600の中に導入される液体の量を増加又は低減することによって(例えば、再利用弁467、制御弁605などを操作することにより)圧力比を増加又は低減することができる。ここでもまた、液体は、腐食を最小にする目的のために霧化することができるが、作動点を制御する目的のために、それを非霧化とすることもできる。
本明細書に説明する本発明は、上述の利益及び利点を達成するために十分に計算されたものであることは明らかであろうが、本発明は、本発明の精神から逸脱することなく修正、変形、及び変更を受け入れることができることは認められるであろう。

Claims (21)

  1. 圧縮システムのための圧力比を制御する方法であって、
    ある量の液体を入力ストリームの中に導入して多相入力ストリームを生成する段階と、
    遠心圧縮機を用いて前記多相入力ストリームを圧縮して吐出ストリームを生成する段階と、
    前記遠心圧縮機のための圧力比に対応する、前記吐出ストリームのパラメータを測定する段階と、
    前記パラメータに基づいて前記入力ストリームの中に導入される前記液体の量を変えることによって前記圧力比を変更する段階と、を含む、
    ことを特徴とする方法。
  2. 前記液体は、前記遠心圧縮機の入力で導入される、
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記圧縮システムからの単相ストリームを通す段階を更に含む、
    請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記パラメータを測定する段階は、吸引圧力、吐出圧力、吸引流れ、及び吐出流れのうちの少なくとも1つを測定する段階を含む、
    請求項1ないし3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 前記液体は、前記圧縮機の中に導入される前に霧化される、
    請求項1ないし4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 前記液体は、生産水、液体炭化水素、腐食防止剤、処理液、希釈剤、薬液、掘削流体、及び水圧破砕流体のうちの少なくとも1つを含む、
    請求項1ないし5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 前記パラメータは、前記多相吐出ストリーム中の液体の量である、
    請求項2ないし6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 前記液体を少なくとも部分的に該液体の密度に基づいて選択する段階を更に含む、
    請求項1ないし7のいずれか1項に記載の方法。
  9. 圧縮システムに対する圧縮機サージを制御する方法であって、
    ある量の液体を入力ストリームの中に導入して多相入力ストリームを生成する段階と、
    遠心圧縮機を用いて前記多相入力ストリームを圧縮して吐出ストリームを生成する段階と、
    前記吐出ストリームのパラメータ、前記入力ストリームのパラメータ、又は両方のパラメータを測定する段階であって,前記パラメータが前記遠心圧縮機に対するサージライン又はサージマージンに対応している段階と、
    前記パラメータが第1の予め定められた点を超えたとき、導入される液体の量を増大することによって前記遠心圧縮機の圧縮機サージを低減する段階と、
    前記パラメータが第2の予め定められた点を超えたとき、導入される液体の量を低減する段階と、を含む、
    ことを特徴とする方法。
  10. 前記液体は、前記遠心圧縮機の入力で導入される、
    請求項9に記載の方法。
  11. 前記圧縮システムからの単相ストリームを通す段階を更に含む、
    請求項9又は10に記載の方法。
  12. 前記パラメータを測定する段階は、吸引圧力、吐出圧力、吸引流れ、吐出流れ、及び圧力比のうちの少なくとも1つを測定する段階を含む、
    請求項9ないし11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 前記液体は、生産水、液体炭化水素、腐食防止剤、処理液、希釈剤、薬液、掘削流体、及び水圧破砕流体のうちの少なくとも1つを含む、
    請求項9ないし12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記パラメータは、前記多相吐出ストリーム中の液体の量である、
    請求項13に記載の方法。
  15. 前記液体を少なくとも部分的に該液体の密度に基づいて選択する段階を更に含む、
    請求項10ないし14のいずれか1項に記載の方法。
  16. ガスを含む入口ストリームを通すように構成された入口と、
    前記入口ストリームを受け入れ、ある量の液体を含む液体ストリームを前記入口ストリームに導入し、前記液体ストリーム及び前記入口ストリーム更に霧化液体を含む多相入力ストリームを生成するように構成された流体注入デバイスと、
    前記多相入口ストリームを受け入れて圧縮し、吐出ストリームを通すように構成された遠心圧縮機と、
    前記遠心圧縮機を駆動するように構成されたドライバと、
    前記吐出ストリームを通すように構成された吐出部と、
    前記流体注入デバイスで前記入口ストリームの中に導入される液体の前記量を調節するように構成された液体ストリーム注入コントローラと、を備えている、
    ことを特徴とする圧縮機システム。
  17. 前記流体注入デバイスは、液体を、圧縮機入口と圧縮機段間位置との少なくとも一方に注入するように構成される、
    請求項16に記載の圧縮機システム。
  18. フロー混合器を更に含み、
    前記流体注入デバイスは、液体を前記フロー混合器の上流、前記フロー混合器の中、又は、両方に注入するように構成される、
    請求項16又は17に記載の圧縮機システム。
  19. 前記吐出ストリームから同伴液体を除去するように構成された吐出ストリーム調整デバイスを更に含む、
    請求項18に記載の圧縮機システム。
  20. 前記パラメータが第1の予め定められた点を超えたとき、導入される液体の前記量を増大することによって前記遠心圧縮機のための圧力比を増大する段階と、
    前記パラメータが第2の予め定められた点を超えたとき、導入される液体の前記量を低減することによって前記圧力比を低減する段階と、
    を特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の方法。
  21. 前記パラメータが第1の予め定められた点を超える時に、導入される液体の前記量を増大する段階と、
    前記パラメータが第2の予め定められた点を超える時に、導入される液体の前記量を低減する段階と、
    を特徴とする請求項9ないし15のいずれか1項に記載の方法。
JP2017549637A 2015-03-26 2016-02-12 圧縮機システムを制御する方法及び圧縮機システム Pending JP2018509559A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562138748P 2015-03-26 2015-03-26
US62/138,748 2015-03-26
PCT/US2016/017701 WO2016153626A1 (en) 2015-03-26 2016-02-12 Method of controlling a compressor system and compressor system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018509559A true JP2018509559A (ja) 2018-04-05

Family

ID=55456915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017549637A Pending JP2018509559A (ja) 2015-03-26 2016-02-12 圧縮機システムを制御する方法及び圧縮機システム

Country Status (7)

Country Link
US (2) US10215184B2 (ja)
EP (1) EP3274590B1 (ja)
JP (1) JP2018509559A (ja)
AU (2) AU2016236054B2 (ja)
CA (1) CA2980893C (ja)
SG (1) SG11201705462RA (ja)
WO (1) WO2016153626A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6085300A (ja) * 1983-08-26 1985-05-14 ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ 段間の液体噴射を制御する装置及び方法
WO2003089770A1 (en) * 2002-04-15 2003-10-30 Mee Industries, Inc. Water injection for gas turbine inlet air
JP2013512089A (ja) * 2009-11-25 2013-04-11 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー スラグサプレッサ及び/又は噴霧化装置を用いた遠心湿式ガス圧縮又は膨張
US20130118205A1 (en) * 2010-07-19 2013-05-16 Bp Alternative Energy International Limited Separation of a gas mixture

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1385318A (en) 1920-03-06 1921-07-19 Jens William Egidius Elling Wet centrifugal compressor
US2280845A (en) 1938-01-29 1942-04-28 Humphrey F Parker Air compressor system
US2786626A (en) 1952-08-07 1957-03-26 Gulf Oil Corp Process for the compression of gases
US4918931A (en) 1989-09-05 1990-04-24 Mydax Corporation Compressor slugging prevention method for a refrigeration system
FR2774137B1 (fr) 1998-01-28 2000-02-18 Inst Francais Du Petrole Dispositif de compression de gaz humide comportant un etage de compression/separation integrees
NL1011383C2 (nl) * 1998-06-24 1999-12-27 Kema Nv Inrichting voor het comprimeren van een gasvormig medium en systemen die een dergelijke inrichting omvatten.
JP2000097197A (ja) 1998-09-18 2000-04-04 Hitachi Ltd 遠心圧縮機水噴射システム
US6268074B1 (en) * 1999-04-05 2001-07-31 General Motors Corporation Water injected fuel cell system compressor
US6773235B2 (en) 1999-12-31 2004-08-10 Shell Oil Company Rotodynamic multi-phase flow booster pump
US6398518B1 (en) * 2000-03-29 2002-06-04 Watson Cogeneration Company Method and apparatus for increasing the efficiency of a multi-stage compressor
US6463740B1 (en) * 2000-08-10 2002-10-15 Phillips Petroleum Company Compressor starting torque converter
GB2369935B (en) * 2000-11-30 2005-07-20 Richard Julius Gozdawa Gas turbomachinery generator
GB0124614D0 (en) 2001-10-12 2001-12-05 Alpha Thames Ltd Multiphase fluid conveyance system
US6669088B2 (en) * 2001-11-09 2003-12-30 William J. Veeneman Multi-merchant gift registry
GB2382847A (en) * 2001-12-06 2003-06-11 Alstom Gas turbine wet compression
US6826926B2 (en) 2002-01-07 2004-12-07 Carrier Corporation Liquid injection for reduced discharge pressure pulsation in compressors
AU2003257385A1 (en) 2002-07-14 2004-02-09 Rerum Cognitio Gesellschaft Fur Marktintegration Deutscher Innovation Und Forschungsprodukte Mbh Method for compressing the working fluid during a water/steam combination process
WO2007000390A1 (de) * 2005-06-27 2007-01-04 Alstom Technology Ltd Verfahren zur erhöhung der aerodynamischen stabilität einer arbeitsfluidströmung eines verdichters
FR2899288B1 (fr) 2006-03-30 2008-06-13 Total Sa Procede et dispositif pour la compression d'un fluide multiphasique
US7712301B1 (en) * 2006-09-11 2010-05-11 Gas Turbine Efficiency Sweden Ab System and method for augmenting turbine power output
US9267504B2 (en) * 2010-08-30 2016-02-23 Hicor Technologies, Inc. Compressor with liquid injection cooling
JP5480792B2 (ja) * 2010-12-09 2014-04-23 株式会社日立製作所 ガスタービンシステム及びガスタービンの加湿制御方法
CN202520580U (zh) * 2012-04-17 2012-11-07 溧阳德维透平机械有限公司 离心式压缩机
GB201211937D0 (en) 2012-07-03 2012-08-15 Caltec Ltd A system to boost the pressure of multiphase well fluids and handle slugs
NO337108B1 (no) 2012-08-14 2016-01-25 Aker Subsea As Flerfase trykkforsterkningspumpe
US10794401B2 (en) * 2017-03-28 2020-10-06 Uop Llc Reactor loop fouling monitor for rotating equipment in a petrochemical plant or refinery

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6085300A (ja) * 1983-08-26 1985-05-14 ゼネラル・エレクトリツク・カンパニイ 段間の液体噴射を制御する装置及び方法
WO2003089770A1 (en) * 2002-04-15 2003-10-30 Mee Industries, Inc. Water injection for gas turbine inlet air
JP2013512089A (ja) * 2009-11-25 2013-04-11 エクソンモービル アップストリーム リサーチ カンパニー スラグサプレッサ及び/又は噴霧化装置を用いた遠心湿式ガス圧縮又は膨張
US20130118205A1 (en) * 2010-07-19 2013-05-16 Bp Alternative Energy International Limited Separation of a gas mixture

Also Published As

Publication number Publication date
CA2980893C (en) 2019-09-24
US20190145419A1 (en) 2019-05-16
AU2018271401B2 (en) 2019-07-11
SG11201705462RA (en) 2017-10-30
EP3274590B1 (en) 2020-12-30
CA2980893A1 (en) 2016-09-29
AU2016236054A1 (en) 2017-07-27
AU2018271401A1 (en) 2018-12-20
US10215184B2 (en) 2019-02-26
EP3274590A1 (en) 2018-01-31
US20160281724A1 (en) 2016-09-29
US10989212B2 (en) 2021-04-27
AU2016236054B2 (en) 2018-11-15
WO2016153626A1 (en) 2016-09-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5763667B2 (ja) スラグサプレッサ及び/又は噴霧化装置を用いた遠心湿式ガス圧縮又は膨張
EP1198673A1 (en) Multi-phase flow pumping means and related methods
JP6542380B2 (ja) 湿潤ガス圧縮
Fabbrizzi et al. An experimental investigation of a single stage wet gas centrifugal compressor
Xu et al. Multiphase performance and internal flow pattern of helico-axial pumps
JP2018509559A (ja) 圧縮機システムを制御する方法及び圧縮機システム
Vigdal et al. Variable inlet guide vane effect on centrifugal compressor performance in wet gas flow
Gülich et al. Influence of the medium on performance
RU200842U1 (ru) Устройство воспроизведения расходов газожидкостных потоков
RU112960U1 (ru) Струйная насосная установка
Bakken et al. An Experimental Investigation on Hysteresis in a Wet Gas Compressor
Musgrove et al. Measured Effects of Liquid Distribution on Compressor Performance during Wet Gas Ingestion
RU2234380C1 (ru) Устройство регулируемое для аэрозольной обработки химреагентами внутренней поверхности газопровода
RU116190U1 (ru) Струйная насосная установка

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170922

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180723

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180719

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181018

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20190218