KR101950672B1 - 다상 분리 시스템 - Google Patents
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Abstract
다상 유체 내의 가스 및 액체의 분리를 위한 시스템 및 방법이 본원에 제공된다. 본 방법은 다상 분리 시스템의 원형 분배 헤더 안으로 다상 유체를 유동시키는 단계와 상기 원형 분배 헤더 내에서 상기 다상 유체를 가스들과 액체들로 분리시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 또한 상기 원형 분배 헤더의 평면 위에 있는 원형 가스 헤더 안으로 상기 가스들을 유동시키는 단계와 상기 원형 분배 헤더의 평면 밑에 있는 원형 액체 헤더 안으로 상기 액체들을 유동시키는 단계를 포함한다. 본 방법은 가스 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 가스들을 유동시키는 단계와 액체 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 액체들을 유동시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 가스 출구 라인 내에서 동반된 액체들은 강수관을 통해서 상기 액체 출구 라인으로 유동한다.
Description
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 발명의 명칭이 다상 분리 시스템으로서, 2012년 7월 27일자 출원된 미국 특허 가출원 제 61/676,753 호의 유익을 청구하며, 그 전체는 본원에 참고로 합체되어 있다.
발명의 분야
본 기술은 생산 유체들 내의 가스 및 액체의 분리를 위해서 제공된다. 특히, 본 기술은 심해제 다숭 분리 시스템을 사용하여 생산 유체들을 가스 및 액체로 분리하기 위하여 제공된다.
이 단원은 본 기술의 예시적인 실시예들과 연계된 당기술의 여러 형태들을 도입하는 것으로 의도된다. 이러한 논의는 본 기술의 특정 형태의 더욱 양호한 이해를 촉진하도록 전체 윤곽을 제공할 때 보조하는 것으로 사료된다. 따라서, 이 단원은 가볍게 읽혀져야 하고 종래 기술의 인증으로서 읽혀져서는 안된다는 것을 이해해야 한다.
임의의 다수의 해저 분리 기술은 해저 유정으로부터 회수된 기름 및 가스의 양을 증가시키는데 사용될 수 있다. 그러나, 1500 미터 초과의 물 깊이에 있는 해저 분리는 환경적 조건으로 인하여 특히 도전적인 작업이 되고 있다. 물 깊이가 증가함에 따라서, 정수두(hydrostatic head)에 의해서 생성된 선체 상의 외압은 심해 처리를 위해 사용된 선박에 대해 필요한 벽 두께를 증가시킨다. 1500 미터 초과의 물 깊이에서, 이 벽 두께는 통상적인 중력 분리가 실용적이지 않는 범위까지 증가해야 한다. 또한, 큰 벽 두께를 갖는 선박은 제조하는데 도전적인 작업이 되고 있으며, 추가된 재료 및 하중은 경제 계획 뿐 아니라 유지관리에 대한 선박의 유용성에도 충격을 줄 수 있다.
결과적으로, 큰 직경의 분리기는 종종 그러한 깊이에서 사용될 수 없다.
예시적인 실시예는 다상 분리 시스템 내에 원형 분배 헤더 안으로 다상 유체를 공급하도록 구성된 입구 라인을 포함하는 다상 분리 시스템을 제공하고, 상기 원형 분배 헤더는 복수의 상부 라인들과 복수의 하부 라인들에 결합된다. 각각의 상부 라인은 원형 가스 헤더 안으로 가스들을 공급하도록 구성되고, 상기 원형 가스 헤더는 상기 원형 분배 헤더의 평면 위에 있는 제 2 평면에 있다. 각각의 하부 라인은 원형 액체 헤더 안으로 액체들을 공급하도록 구성되고, 상기 원형 액체 헤더는 상기 원형 분배 헤더의 평면 밑에 있는 제 3 평면에 있다. 상기 다상 분리 시스템은 또한 상기 원형 가스 헤더에 결합되고 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 가스들을 유동시키도록 구성되는 가스 출구 라인과, 상기 원형 액체 헤더에 결합되고 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 액체들을 유동시키도록 구성되는 액체 출구 라인을 포함한다. 상기 가스 출구 라인과 상기 액체 출구 라인은 동반된 액체들이 상기 가스 출구 라인으로부터 상기 액체 출구 라인으로 유동할 수 있게 하도록 구성된 강수관(downcomer)을 통해서 결합된다.
다른 예시적인 실시예는 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법을 제공한다. 상기 방법은 다상 분리 시스템의 원형 분배 헤더 안으로 다상 유체를 유동시키는 단계와 상기 원형 분배 헤더 내에서 상기 다상 유체를 가스들과 액체들로 분리시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 원형 분배 헤더의 평면 위에 있는 원형 가스 헤더 안으로 상기 가스들을 유동시키는 단계와 상기 원형 분배 헤더의 평면 밑에 있는 원형 액체 헤더 안으로 상기 액체들을 유동시키는 단계를 포함한다. 상기 방법은 가스 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 가스들을 유동시키는 단계와 액체 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 액체들을 유동시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 가스 출구 라인 내에서 동반된 액체들은 강수관을 통해서 상기 액체 출구 라인으로 유동한다.
본 기술의 장점은 하기 상세한 설명과 첨부된 도면을 참조할 때 더욱 잘 이해할 수 있다.
도 1은 다상 분리 시스템을 사용하여 생산 유체들을 가스 스트림과 액체 스트림으로 분리하기 위한 시스템을 도시하는 블록도.
도 2는 다상 분리 시스템의 사시도.
도 3은 도 2의 다상 분리 시스템의 측면도.
도 4는 다상 유체 내의 가스 및 액체를 분리시키기 위한 방법을 도시하는 공정 흐름도.
도 5는 다른 다상 분리 시스템의 사시도.
도 6은 도 5의 다상 분리 시스템의 측면도.
도 7은 다른 다상 분리 시스템의 사시도.
도 8은 도 7의 다상 분리 시스템의 측면도.
도 1은 다상 분리 시스템을 사용하여 생산 유체들을 가스 스트림과 액체 스트림으로 분리하기 위한 시스템을 도시하는 블록도.
도 2는 다상 분리 시스템의 사시도.
도 3은 도 2의 다상 분리 시스템의 측면도.
도 4는 다상 유체 내의 가스 및 액체를 분리시키기 위한 방법을 도시하는 공정 흐름도.
도 5는 다른 다상 분리 시스템의 사시도.
도 6은 도 5의 다상 분리 시스템의 측면도.
도 7은 다른 다상 분리 시스템의 사시도.
도 8은 도 7의 다상 분리 시스템의 측면도.
하기 상세한 설명 단원에서, 본 기술의 특정 실시예들이 기술된다. 그러나, 하기 설명은 본 기술의 특정 실시예 또는 특정 용도에 한정되는 범위에서, 이는 단지 단순하게 예시적인 목적으로 의도된 것으로 예시적인 실시예의 설명을 제공한다. 따라서, 본 기술은 하기 기술된 특정 실시예에 제한되지 않고, 오히려 첨부된 청구범위의 진정한 정신 및 범주 내에 있는 모든 대안, 변형 및 등가물을 포함한다.
상술한 바와 같이, 기존의 대직경 분리기는 대략 1500 미터 초과의 깊이에서 기술적 도전에 직면한다. 따라서, 본원에 기술된 실시예들은 접근가능한 가스 액체 분리를 달성하고 잠재적인 유동 변동을 완화하면서 심해 처리 유닛에서 부여된 크기 및 하중 제한을 충족시킬 수 있는 신규 분리 시스템을 제공한다. 또한, 분리 시스템은 선박 코드 대신에 파이프 코드로 설계될 수 있고, 이는 비용 및 하중 절감을 제공할 수 있다. 주어진 압력 등급에 대한 많은 경우에, 파이프에 대해 필요한 벽 두께는 대응 선박에 대해 필요한 벽 두께보다 작다.
본원에 기술된 실시예에 따라서, 컴팩트한, 해저 다상 분리 시스템이 특히 심해 북극 환경에서 해저 유정 생산을 개선하는데 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 해저 다상 분리 시스템은 생산 유체를 가스상, 기름상, 액상 및 고상으로 분리시키도록 구성되는 4상 해저 분리기(four phase subsea separator)이다. 다시 말해서, 해저 분리는 단상 스트림을 생성하는데 사용될 수 있다. 이는 다상 펌프와 비교하여 더욱 효율적이고 더욱 큰 압력차를 달성할 수 있는 단상 펌프의 사용을 허용할 수 있다. 단상 스트림을 펌핑하기 위하여, 하나의 단상 펌프는 충분할 수 있다. 대조적으로, 다상 스트림을 펌핑하기 위하여, 일련의 다상 펌프들은 특히 높은 부스팅 적용(boosting application)에 대해서 동일한 압력차를 달성하는데 사용될 수 있다.
본원에 기술된 분리 공정은 생산 유체로부터 액상 유체의 대량 제거를 달성하는데 사용될 수 있다. 액상 유체의 제거는 본원에서 물 제거로 칭해지며, 이는 염류 또는 혼합성 유체와 같이 다른 오염물들을 갖는 물을 포함하는 것으로 이해할 수 있다. 이러한 다량의 물 제거는 실질적으로 순수한 기름 및/또는 가스 스트림이 표면으로 보내지는 것을 허용함으로써 유동 보증 문제를 완화시킬 수 있다. 실질적으로 순수한 이들 스트림들은 메탄 포접(methane clathrate)과 같은 작은 양의 수화물을 형성하고, 따라서 막힘 또는 유동 제한과 같은 위험성을 낮출 것이다. 추가로, 부식 문제들도 감소되거나 또는 제거될 수 있다. 모래 및 물의 부산물 스트림은 그 때 전용 처분 구역, 저장소, 해저 등의 수선 상부에 배치될 수 있다.
다량의 물 제거는 또한 결과적으로 저장소에 작용하는 정수두를 감소시키고, 따라서 저장소 구동 및 생산을 증가시킨다. 추가로, 분리 공정은 유동 라인 인프라구조를 감소시키고, 수선 상부 물 처리 설비들의 수를 감소시키고, 전력 및 펌핑 요구량을 감소시키고, 증가하는 워터 컷트(water cut)로 인하여 생산 속도가 감소하는 도전을 받는 병목없는 기존 설비들을 감소시키는데 사용될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "슬러그(slug)"는 생산 유체 내에 동반된 소체적의 유체를 지칭하며 종종 예를 들어 파이프라인에서 가스 유동에 의해서 운반된 액체 구역과 같은 생산 유체보다 높은 밀도를 가진다. 슬러그들은 생산 유체의 유동 특성에 영향을 미칠 수 있다. 또한, 슬러그 배출 파이프라인은 해저의 가스 액체 취급 용량, 수선 상부 또는 파이프라인 출구에 있는 육지 처리 설비에서 과부하를 유도할 수 있다. 따라서, 본원에 기술된 실시예들에 따라서, 하나 이상의 해저 다상 슬러그 캐처들은 생산 유체들이 배출 파이프라인에 진입하기 전에 생산 유체로부터 슬러그들을 흡수 또는 제거하는데 사용될 수 있다.
도 1은 다상 분리 시스템(108)을 사용하여 생산 유체(102)를 가스 스트림(104)과 액체 스트림(106)으로 분리시키기 위한 시스템(100)을 도시하는 블록도이다. 생산 유체(102)는 천연 가스, 기름, 염수 및 모래와 같은 고형 불순물의 혼합물을 포함하는 탄화수소 유체일 수 있다. 생산 유체(102)는 화살표 "112"로 표시된 바와 같이 해저 유정(110)으로부터 얻어질 수 있다. 생산 유체(102)는 해저 위치로부터 탄화수소를 생산하도록 구성되는 임의의 유형의 해저 생산 시스템(미도시)을 사용하여 해저 유정(110)으로부터 얻어질 수 있다.
일 실시예에서, 생산 유체(102)는 화살표 "114"로 표시된 다상 분리 시스템(108) 안으로 유동할 수 있다. 다상 분리 시스템(108)은 생산 유체(102)로부터 가스 및 액체의 다량 분리를 달성하도록 구성되는 임의의 유형의 선박일 수 있다. 또한, 다상 분리 시스템(108)은 생산 유체(102)로부터 슬러그를 제거할 수 있다. 다상 분리 시스템(108)은 해저 환경 내에서 실행될 수 있다.
다상 분리 시스템(108) 내에서, 생산 유체(102)는 각각 화살표 "116" 및 "118"로 표시된 바와 같이 가스 스트림(104)과 액체 스트림(106)으로 분리될 수 있다. 가스 스트림(104)은 천연 가스를 포함할 수 있고, 액체 스트림(106)은 물, 기름 또는 모래와 같은 다른 잔여 불순물을 포함할 수 있다. 다상 분리 시스템(108)에 대한 디자인 뿐 아니라, 다상 분리 시스템(108)이 분리된 가스 스트림(104)과 분리된 액체 스트림(106)의 품질에 영향을 미칠 수 있는 메카니즘이 도 2 내지 도 8을 참조하여 기술된다.
일부 실시예에서, 가스 스트림(104)은 화살표 "122"에 의해서 표시된 바와 같이 하류 설비(120)로 유동한다. 하류 설비(120)는 예를 들어 가스 압축기, 가스 처리 설비, 가스 광택 장치 등 또는 가스 파이프라인과 같은 임의의 유형의 하류 가스 처리 설비를 포함할 수 있다. 또한, 액체 스트림(106)은 화살표 "126"로 표시된 바와 같이, 하류 설비(124)로 유동할 수 있다. 하류 설비(124)는 예를 들어, 가열 시스템, 화학 분사 시스템, 정전 코어레서(electrostatic coalescer) 등, 파이프 분리기 또는 기름 물 분리를 위한 사이클론 또는 액체 배출 파이프라인과 같은 물 예비처리 또는 융합 설비를 포함할 수 있다.
도 1의 블록도는 시스템(100)이 도 1에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 임의의 수의 추가 구성요소들은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 시스템(100) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 다상 분리 시스템(108)은 액체/액체 분리를 달성하여, 실질적으로 순수한 2개의 기름 및 물 스트림을 하류 설비(124)에 전달하도록 설계될 수 있다. 추가로, 다상 및 단상 디샌더는 다상 분리 시스템(108)의 상류 및/또는 하류에 배치될 수 있다.
도 2는 다상 분리 시스템(200)의 사시도이다. 다상 분리 시스템(200)은 다상 유체를 원형 분배 헤더(204) 안으로 공급하도록 구성된 입구 라인(202)을 포함할 수 있다. 다상 유체는 액체 및 가스 구성요소들 모두를 포함하는 임의의 유형의 유체일 수 있다. 예를 들어, 다상 유체는 해저 유정으로부터의 생산 유체일 수 있다. 원형 분배 헤더(204)는 다수의 상부 라인(206)과 다수의 하부 라인(208)에 결합될 수 있다. 상부 라인(206)과 하부 라인(208)은 원형 분배 헤더(204)에 직각일 수 있다.
각각의 상부 라인(206)은 다상 유체 내의 가스를 원형 가스 헤더(210) 안으로 공급할 수 있다. 원형 가스 헤더(210)는 원형 분배 헤더(204) 위에 있고 원형 분배 헤더(204)와 실질적으로 평행한 제 2 평면에 있을 수 있다. 또한, 각각의 하부 라인(208)은 다상 유체 내의 액체들을 원형 액체 헤더(212) 안으로 공급할 수 있다. 원형 액체 헤더(212)는 원형 분배 헤더(204) 밑에 있고 원형 분배 헤더(204)와 실질적으로 평행하다.
가스 출구 라인(214)은 원형 가스 헤더(210)에 결합되고 다상 분리 시스템(200)으로부터 가스들을 유동시키도록 구성될 수 있다. 액체 출구 라인(216)은 원형 액체 헤더(212)와 결합되고 다상 분리 시스템(200)으로부터 액체들을 유동시키도록 구성될 수 있다. 가스 출구 라인(214)과 액체 출구 라인(216)은 강수관(218)을 통해서 결합될 수 있다. 강수관(218)은 직각으로 또는 경사 각도로 구성될 수 있다.
강수관(218)은 가스들 내에 동반된 액체들이 가스 출구 라인(214)으로부터 액체 출구 라인(216)으로 유동할 수 있게 한다. 또한, 강수관(218)은 액체 내에 동반된 가스들이 액체 출구 라인(216)으로부터 가스 출구 라인(214)으로 유동할 수 있게 한다. 그러나, 일부 실시예에서, 가스 및 액체의 분리는 원형 분배 헤더(204)와 직각인 상부 라인(206)과 하부 라인(208)에서 충분할 수 있다. 이 경우에, 강수관(218)은 다상 분리 시스템(200)으로부터 분리될 수 있다.
도 2의 개략도는 다상 분리 시스템(200)이 도 2에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 임의의 수의 추가 구성요소들은 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 다상 분리 시스템(200) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 기름/물 분리 섹션은 원형 액체 헤더에 결합될 수 있거나, 또는 기름/물 분리 섹션은 강수관을 통해서 원형 분배 헤더에 결합될 수 있고, 그리고 액체 출구 라인(216)은 액체상에서 잔류 시간을 증가시키고 기름/물 분리를 달성하기 위하여 선택적인 밀봉 강수관과 함께 또는 선택적인 밀봉 강수관 없이 연장될 수 있다. 이는 하류 기름/물 분리 단계 및 설비의 개선 또는 제거를 허용할 수 있다. 또한, 액체 출구 라인(216)은 다상 분리 시스템(200)으로부터 기름과 물을 유동시키기 위한 분리 출구 라인들을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2의 다상 분리 시스템(200)의 측면도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 원형 분배 헤더(204)는 입구 라인(202)과 동일 평면에 있을 수 있다. 따라서, 다상 유체는 원형 분배 헤더(204) 안으로 직접 유동할 수 있다. 원형 분배 헤더(204)의 구성으로 인하여, 다상 유체는 초기에는 원형 분배 헤더(204) 내의 2개의 유동 경로를 따라서 분배되고, 결과적으로 원형 분배 헤더(204)에 걸쳐 유동할 때 다상 유체의 속도를 감소시킨다. 일부 실시예에서, 이러한 다상 유체의 속도 감소는 다상 유체 내의 임의의 슬러그들을 분산시킨다. 또한, 원형 분배 헤더(204)는 다상 유체 내의 가스 및 액체의 초기 다량 분리를 실행하도록 구성되는 성층 섹션으로 작용할 수 있다.
상부 라인(206)은 원형 분배 헤더(204)에 직각이고 원형 분배 헤더(204)를 원형 가스 헤더(210)에 결합시킬 수 있다. 하부 라인(208)은 원형 분배 헤더(204)에 직각이고 원형 분배 헤더(204)를 원형 액체 헤더(212)에 결합시킬 수 있다. 원형 가스 헤더(210)와 원형 액체 헤더(212)는 원형 분배 헤더(204)에 평행할 수 있다.
일부 실시예에서, 원형 가스 헤더(210)는 원형 가스 헤더(210) 내의 가스들로부터 동반된 액체를 제거하도록 구성된 방출 분리 섹션으로서 작용한다. 또한, 일부 실시예에서, 원형 액체 헤더(212)는 원형 액체 헤더(212) 내의 액체들로부터 동반된 가스들을 제거하도록 구성된 액체 탈가스 섹션으로서 작용한다.
도 4는 다상 유체 내의 가스 및 액체를 분리시키기 위한 방법(400)을 도시하는 공정 흐름도이다. 여러 실시예에서, 도 2와 도 3에 대해서 기술된 다상 분리 시스템(200)은 방법(400)을 실행하는데 사용된다.
본 방법은 다상 유체가 다상 분리 시스템의 원형 분배 헤더 안으로 유동하는 블록(402)에서 개시된다. 다상 유체는 다상 분리 시스템의 입구 라인을 경유하여 원형 분배 헤더 안으로 유동할 수 있다.
블록(404)에서, 다상 유체는 원형 분배 헤더 내의 가스 및 액체로 분리된다. 원형 분배 헤더는 가스 및 액체의 초기 다량 분리를 허용하는 성층 섹션일 수 있다. 그러나, 임의의 양의 액체는 가스들 내에 동반될 수 있고, 임의의 양의 가스들은 액체들 내에 동반될 수 있다. 또한, 원형 분배 헤더는 다상 유체 내에 있는 임의의 슬러그들을 분산시킬 수 있다.
블록(406)에서, 가스들은 원형 분배 헤더의 평면 위에 있는 원형 가스 헤더 안으로 유동할 수 있다. 가스들은 원형 분배 헤더에 직각인 다수의 상부 라인들을 경유하여 원형 가스 헤더 안으로 유동할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 가스들의 속도 및 압력은 상부 라인들 중에서 가스들을 분할함으로써 낮추어진다.
블록(408)에서, 액체들은 원형 분배 헤더의 평면 밑에 있는 원형 액체 헤더 안으로 유동한다. 액체들은 원형 분배 헤더에 직각인 다수의 하부 라인들을 경유하여 원형 액체 헤더 안으로 유동할 수 있다. 다양한 실시예에서, 액체들의 속도 및 압력들은 하부 라인들 중에서 액체들을 분할시킴으로써 낮추어진다.
블록(410)에서, 가스들은 가스 출구 라인을 경유하여 다상 분리 시스템으로부터 유동한다. 가스들은 가스 배출 라인 또는 임의의 다른 유형의 하류 설비로 이송될 수 있다. 블록(412)에서, 액체들은 액체 출구 라인을 경유하여 다상 분리 시스템으로부터 유동한다. 액체들은 액체 배출 라인 또는 임의의 다른 유형의 하류 설비로 이송될 수 있다.
가스들과 액체들이 다상 분리 시스템으로부터 유동할 때, 가스 출구 라인 내에 동반된 액체들은 강수관을 통해서 액체 출구 라인으로 유동한다. 또한, 액체 출구 라인 내에 동반된 가스들은 강수관을 통해서 가스 출구 라인으로 유동하도록 허용된다.
도 4의 공정 흐름도는 본 방법(400)의 단계들이 임의의 특정 순서로 실행되는 것을 표시하거나 또는 본 방법(400)의 모든 단계들이 모든 경우에 포함되어야 한다는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 도 4에 도시되지 않은 임의의 수의 추가 단계들이 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 본 방법(400) 내에 포함될 수 있다.
도 5는 다른 다상 분리 시스템(500)의 사시도이다. 다상 분리 시스템(500)은 다상 유체가 다상 분리 시스템(500) 안으로 유동할 수 있게 하도록 구성된 입구 라인(502)을 포함할 수 있다. 입구 라인(502)은 다상 유체의 속도를 낮추고 다상 유체를 분배 헤더(506) 안으로 공급하도록 구성되는 다수의 분할부(504)를 포함할 수 있다.
분배 헤더(506)는 다수의 상부 핑거부(finger;508)과 다수의 하부 핑거부(510) 사이에서 다상 유체를 분할하도록 구성될 수 있다. 각각의 상부 핑거부(508)는 분배 헤더(506) 위에 배치되고 실질적으로 분배 헤더와 평행한 제 1 평면에 있는 대응 상부 파이프(512)로 공급하도록 상향으로 각도형성된다. 각각의 하부 핑거부(510)는 분배 헤더(506) 밑에 배치되고 분배 헤드와 실질적으로 평행한 제 2 평면에 있는 대응 하부 파이프(514) 안으로 공급하도록 아래로 각도형성된다. 또한, 각각의 상부 파이프(512)는 강수관(516)을 통해서 대응 하부 파이프(514)에 결합될 수 있다. 강수관(516)은 상부 파이프(512)와 하부 파이프(514)에 직각으로 구성되거나 또는 경사 각도일 수 있다.
각각의 하부 파이프(514)는 하부 파이프(514) 내의 액체들의 속도 및 압력을 낮추도록 구성되는 팽창 구역(518)을 포함할 수 있다. 이는 액체들 내의 동반 가스들이 강수관(516)을 경유하여 대응하는 상부 파이프(512)로 상승할 수 있게 한다.
각각의 상부 파이프(512)는 공통 가스 헤더(520) 안으로 공급될 수 있다. 가스 헤더(520)는 가스들 내의 액적들과 같은 동반 액체들이 합쳐져서 강수관(516)을 경유하여 대응하는 하부 파이프(514)로 떨어질 수 있게 하기 위하여 상부 파이프(512) 내의 가스들의 속도를 낮추도록 구성될 수 있다.
다상 분리 시스템(500)은 또한 액체들을 수집하고 액체 출구 라인(524)을 경유하여 다상 분리 시스템(500)으로부터 액체들을 유동시키기 위한 액체 헤더(522)를 포함할 수 있다. 또한, 가스 헤더(520)는 다상 분리 시스템(500)으로부터 가스들을 유동시키기 위한 가스 출구 라인(526)을 포함할 수 있다.
도 5의 개략도는 해저 다상 분리 시스템(500)이 도 5에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 표시하도록 의도된 것은 아니다. 추가로, 임의의 수의 추가 구성요소들이 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 해저 다상 분리 시스템(500) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하부 파이프(514)는 액체상에서의 잔류 시간을 증가시키고 기름/물 분리를 달성하기 위하여 선택형 밀봉 강수관과 함께 또는 선택형 밀봉 강수관없이 연장될 수 있다. 이는 하류 기름/물 분리 단계 및 설비의 개선 또는 제거를 허용할 수 있다. 분리된 기름 및 물 출구들은 다상 분리 시스템(500)으로부터 기름과 물을 유동시키기 위해 액체 헤더(522)에 포함될 수 있다.
도 6은 도 5의 다상 분리 시스템(500)의 측면도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 분할부(504)는 입구 라인(502)과 동일 평면에 있을 수 있다. 따라서, 다상 유체는 입구 라인(502)으로부터 분할부(504) 안으로 직접 유동할 수 있다. 그러나, 다상 유체는 분할부들(504) 중에서 분할되기 때문에, 다상 유체의 속도는 감소된다. 일부 실시예에서, 다상 유체의 속도에서의 감소는 다상 유체 내의 임의의 슬러그들을 분산시킬 수 있다.
분배 헤더(506)는 또한 입구 라인(502)과 동일 평면에 있을 수 있다. 따라서, 다상 유체는 분할부(504)로부터 분배 헤더(506) 안으로 직접 유동할 수 있다. 분배 헤더(506) 내에서, 다상 유체는 상부 핑거부(508)와 하부 핑거부(510) 중에서 분할될 수 있다. 이는 다상 유체의 속도를 추가로 감소시킬 수 있다.
일부 실시예에서, 분배 헤더(506)는 다상 유체 내의 가스 및 액체의 초기 다량 분리를 실행하도록 구성되는 성층 섹션이다. 따라서, 가스들은 상부 핑거부(508) 안으로 유동하고 액체들은 하부 핑거부(510) 안으로 유동할 수 있다. 가스들은 상부 핑거부(508)로부터 대응하는 상부 파이프(512)로 유동하고 액체들은 하부 핑거부(510)로부터 대응하는 하부 파이프들(514)로 유동할 수 있다. 일부 실시예에서, 상부 파이프들(512)은 하부 파이프들(514)에 평행하다.
도 7은 다른 다상 분리 시스템(700)의 사시도이다. 다상 분리 시스템(700)은 다상 유체가 다상 분리 시스템(700) 안으로 유동할 수 있게 하도록 구성된 입구 라인(702)을 포함할 수 있다. 입구 라인(702)은 다상 유체의 속도를 낮추고 다상 유체를 분배 헤더(706) 안으로 공급하도록 구성된 다수의 분할부(704)를 포함할 수 있다.
분배 헤더(706)는 분배 헤더와 동일 평면에 있는 다수의 파이프들(708) 중에서 다상 유체를 분할시키도록 구성된다. 각각의 파이프(708)는 다상 유체의 속도 및 압력을 낮추도록 구성된 팽창 구역(710)을 포함할 수 있다. 다상 유체는 각각의 상부 핑거부(712)와 대응하는 하부 파이프(714) 사이에서 분할된다.
각각의 상부 핑거부(712)는 분배 헤더(706)의 평면 위에 배치된 제 2 평면에 있고 상기 분배 헤더의 평면과 실질적으로 평행한 대응하는 상부 파이프(716) 안으로 공급될 수 있다. 각각의 하부 파이프(714)는 분배 헤더(706)와 동일 평면에 있을 수 있다. 또한, 각각의 상부 파이프(716)는 강수관(720)을 통해서 대응하는 하부 파이프(714)에 결합될 수 있다. 강수관(720)은 직각 (도시됨) 또는 경사각으로 구성될 수 있다.
각각의 하부 파이프(714)는 액체 내에 동반된 가스들이 강수관(720)을 통해서 대응하는 상부 파이프(716)까지 상승할 수 있게 하도록 구성된다. 각각의 상부 파이프(716)는 공통 가스 헤더(722) 안으로 공급될 수 있다. 가스 헤더(722)는 동반된 액적이 합쳐져서 임의의 강수관(720)을 경유하여 임의의 하부 파이프(714)로 하강할 수 있게 하기 위하여 가스들의 속도를 낮추도록 구성될 수 있다.
다상 분리 시스템(700)은 하부 파이프(714)로부터 액체들을 수집하고 액체 출구 라인(726)을 경유하여 다상 분리 시스템(700)으로부터 액체를 유동시키기 위한 액체 헤더(724)를 포함할 수 있다. 또한, 가스 헤더(722)는 다상 분리 시스템(700)으로부터 가스들을 유동시키기 위한 가스 출구 라인(728)을 포함할 수 있다.
도 7의 개략도는 해저 다상 분리 시스템(700)이 도 7에 도시된 모든 구성요소들을 포함하는 것을 표시하도록 의도된 것이 아니다. 추가로, 임의의 수의 추가 구성요소들이 특정 이행형태의 상세사항에 따라서 해저 다상 분리 시스템(700) 내에 포함될 수 있다. 예를 들어, 하부 파이프(714)는 액체상에서의 잔류 시간을 증가시키고 기름/물 분리를 달성하기 위하여 선택형 밀봉 강수관과 함께 또는 선택형 밀봉 강수관 없이 연장될 수 있다. 이는 하류 기름/물 분리 단계들과 설비의 개선 또는 제거를 허용할 수 있게 한다. 분리된 기름 및 물 출구들은 다상 분리 시스템(700)으로부터 기름 및 물을 유동시키기 위한 액체 헤더(724)에 포함될 수 있다.
도 8은 도 7의 다상 분리 시스템(700)의 측면도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 분할부(704)는 입구 라인(702)과 동일 평면에 있을 수 있다. 따라서, 다상 유체는 입구 라인(702)으로부터 분할부(704) 안으로 직접 유동할 수 있다. 그러나, 다상 유체는 분할부들(704) 중에서 분할되기 때문에, 다상 유체의 속도는 감소된다. 일부 실시예에서, 다상 유체의 그러한 속도 감소는 다상 유체 내에서 임의의 슬러그들을 분산시킨다.
분배 헤더(706)는 또한 입구 라인(702)과 동일 평면에 있을 수 있다. 따라서, 다상 유체는 분할부(704)로부터 분배 헤더(706) 안으로 직접 유동할 수 있다. 분배 헤더(706) 내에서, 다상 유체는 파이프들(703) 중에서 분할될 수 있다. 파이프들(708) 내에서, 다상 유체는 팽창 구역(710)을 통해서 유동하여, 결과적으로 다상 유체의 압력 및 속도를 감소시킨다.
다상 유체는 각각의 상부 핑거부(712)와 대응하는 하부 파이프(714) 사이에서 분할될 수 있다. 이는 다상 유체의 속도를 추가로 감소시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 분배 헤더(706)는 다상 유체 내의 가스 및 액체의 초기 다량 분리를 실행하도록 구성된 성층 섹션으로서 작용한다. 따라서, 가스들은 상부 핑거부(712) 안으로 유동하고, 액체들은 하부 파이프(714)에서 잔류할 수 있다. 또한, 가스들은 상부 핑거부(712)로부터 대응하는 상부 파이프(716)로 유동할 수 있다. 일부 실시예에서, 상부 파이프(716)는 하부 파이프(714)와 평행하다.
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본 기술은 다양하게 수정 및 대안 형태로 변경될 수 있고, 상술한 실시예들은 단지 예를 통해서 제시되었다. 그러나, 본 기술은 본원에 개시된 특정 실시예에 국한되도록 의도된 것이 아님을 이해해야 한다. 사실, 본 기술은 첨부된 청구범위의 진정한 정신 및 범주 내에 있는 모든 대안, 변형, 등가물을 포함한다.
Claims (27)
- 다상 분리 시스템으로서,
상기 다상 분리 시스템 내의 원형 분배 헤더 안으로 다상 유체를 공급하도록 구성된 입구 라인으로서, 상기 원형 분배 헤더는 다수의 상부 라인들과 다수의 하부 라인들에 결합되는, 상기 입구 라인;
원형 가스 헤더 안으로 가스들을 공급하도록 구성된 각각의 상부 라인으로서, 상기 원형 가스 헤더는 상기 원형 분배 헤더의 평면 위에 있는 제 2 평면에 있는, 상기 각각의 상부 라인;
원형 액체 헤더 안으로 액체들을 공급하도록 구성된 각각의 하부 라인으로서, 상기 원형 액체 헤더는 상기 원형 분배 헤더의 평면 밑에 있는 제 3 평면에 있는, 상기 각각의 하부 라인;
상기 원형 가스 헤더에 결합되고 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 가스들을 유동시키도록 구성된 가스 출구 라인; 및
상기 원형 액체 헤더에 결합되고 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 액체들을 유동시키도록 구성되는 액체 출구 라인을 포함하고,
상기 가스 출구 라인과 상기 액체 출구 라인은 동반된 액체들이 상기 가스 출구 라인으로부터 상기 액체 출구 라인으로 유동할 수 있도록 구성된 강수관(downcomer)을 통해서 결합되는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 다수의 상부 라인들과 상기 다수의 하부 라인들은 상기 원형 분배 헤더에 직각인, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원형 가스 헤더는 상기 가스들로부터 동반된 액체들을 제거하도록 구성된 액적 분리 섹션을 포함하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원형 액체 헤더는 상기 액체들로부터 동반된 가스들을 제거하도록 구성된 액체 탈가스 섹션을 포함하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다상 분리 시스템은 해저 환경 내에서 실행되는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원형 분배 헤더는 상기 다상 유체 내의 액체들로부터 가스들을 분리하도록 구성된 성층 섹션(stratification section)을 포함하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제2항에 있어서,
상기 다상 분리 시스템은 슬러그 캐쳐(slug catcher)를 포함하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 평면과 상기 제 3 평면은 상기 분배 헤더의 평면에 평행한, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 강수관은 동반된 가스들이 상기 액체 출구 라인으로부터 상기 가스 출구 라인으로 유동할 수 있도록 구성되는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 다상 유체는 해저 유정으로부터의 생산 유체들을 포함하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 입구 라인의 상류에는 디샌더(desander)가 위치하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 액체 출구 라인의 하류에는 디샌더가 위치하는, 다상 분리 시스템. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 원형 액체 헤더에 결합되고 상기 액체들을 기름 및 물로 분리시키도록 구성되는 기름/물 분리 섹션;
상기 기름/물 분리 섹션에 결합되고 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 기름을 유동시키도록 구성되는 기름 출구 라인; 및
상기 기름/물 분리 섹션에 결합되고 상기 다상 분리 시스템으로부터 물을 유동시키도록 구성되는 물 출구 라인을 포함하는, 다상 분리 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 기름/물 분리 섹션은 강수관을 통해서 상기 원형 분배 헤더에 결합되는, 다상 분리 시스템. - 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법으로서,
다상 분리 시스템의 원형 분배 헤더 안으로 다상 유체를 유동시키는 단계;
상기 원형 분배 헤더 내에서 상기 다상 유체를 가스들과 액체들로 분리시키는 단계;
상기 원형 분배 헤더의 평면 위에 있는 원형 가스 헤더 안으로 상기 가스들을 유동시키는 단계;
상기 원형 분배 헤더의 평면 밑에 있는 원형 액체 헤더 안으로 상기 액체들을 유동시키는 단계;
가스 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 가스들을 유동시키는 단계; 및
액체 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 액체들을 유동시키는 단계를 포함하고,
상기 가스 출구 라인 내에서 동반된 액체들은 강수관을 통해서 상기 액체 출구 라인으로 유동하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항에 있어서,
상기 원형 분배 헤더에 직각인 다수의 상부 라인들을 통해서 상기 원형 가스 헤더 안으로 상기 가스들을 유동시키는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 16 항에 있어서,
상기 다수의 상부 라인들로 상기 가스들을 분할시킴으로써 상기 가스들의 속도와 압력을 낮추는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 원형 분배 헤더에 직각인 다수의 하부 라인들을 통해서 상기 원형 액체 헤더 안으로 상기 액체들을 유동하는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 18 항에 있어서,
상기 다수의 하부 라인들로 상기 액체들을 분할함으로써 상기 액체들의 속도와 압력을 낮추는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 강수관을 통해서 상기 액체 출구 라인 내의 동반 가스들을 상기 가스 출구 라인으로 유동시키는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 다상 분리 시스템은 해저 환경 내에서 실행되는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 다상 분리 시스템은 슬러그 캐처를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 원형 분배 헤더의 성층 섹션 내에서 상기 다상 유체를 상기 가스들과 상기 액체들로 분리하는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 다상 분리 시스템으로부터 하류 액체 처리 설비 또는 가스 배출 라인으로 상기 가스들을 유동하는 단계; 및
상기 다상 분리 시스템으로부터 하류 가스 처리 설비 또는 액체 배출 라인으로 상기 액체들을 유동하는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 액체들은 잔류 고형 입자들을 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
상기 액체 출구 라인을 통해 상기 다상 분리 시스템으로부터 유동된 액체들을 기름 및 물로 분리하는 단계;
기름 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 기름을 유동시키는 단계; 및
물 출구 라인을 통해서 상기 다상 분리 시스템으로부터 상기 물을 유동시키는 단계를 포함하는, 다상 유체 내의 액체들과 가스들의 분리 방법. - 삭제
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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