KR102203738B1 - Topside Separator System having Bypass - Google Patents

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조경남
유진수
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Abstract

본 발명은 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저 유정으로부터 분출되는 혼합 유체를 탑사이드 분리기를 통해 액체와 기체로 분리하는데 있어서, 대량 슬러그(Severe slug)가 탑사이드 분리기로 유입되기 전에 이를 감지하여 대량 슬러그를 라이저 베이스 단에서 바로 해저 압축 펌프로 이동시키기 위한 바이패스부를 구비함으로써 탑사이드 분리기에 오버플로우(overflow)가 발생하는 것을 방지하여 분리 효율을 높일 수 있고, 대량 슬러그를 처리하기 위한 액상 처리 용적을 고려하지 않아도 되어 탑사이드 분리기의 설계 비용을 절감할 수 있는 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템은 탑사이드 분리기 전단 라이저 베이스 단에서 혼합 유체를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인; 바이패스라인과 연결되어 상기 혼합 유체가 유입되는 해저 압축 펌프; 탑사이드 분리기 전단 라이저와 상기 바이패스라인 중 어느 하나로 흐름을 전환시키는 게이트 밸브를 포함한다. The present invention relates to a topside separator system having a bypass portion, and more particularly, in separating a mixed fluid ejected from a subsea oil well into a liquid and a gas through a topside separator, a large amount of slug is provided on the top side. It is possible to increase separation efficiency by preventing overflow from occurring in the top-side separator by providing a bypass part for detecting this before entering the separator and moving a large amount of slug from the riser base end to the subsea compression pump. The present invention relates to a topside separator system having a bypass portion capable of reducing the design cost of a topside separator since it is not necessary to consider a liquid treatment volume for treating a large amount of slug.
A top-side separator system having a bypass portion according to the present invention comprises: a bypass line connected to bypass a mixed fluid at a riser base end of the top-side separator; A subsea compression pump connected to the bypass line through which the mixed fluid flows; The topside separator includes a front riser and a gate valve for diverting flow to one of the bypass lines.

Description

바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 시스템{Topside Separator System having Bypass}Topside Separator System having Bypass

본 발명은 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기(Topside Separator) 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 해저 유정으로부터 분출되는 혼합 유체를 탑사이드 분리기를 통해 액체와 기체로 분리하는데 있어서, 대량 슬러그(Severe slug)가 탑사이드 분리기로 유입되기 전에 이를 감지하여 대량 슬러그를 라이저 베이스 단에서 바로 해저 압축 펌프로 이동시키기 위한 바이패스부를 구비함으로써 탑사이드 분리기에 오버플로우(overflow)가 발생하는 것을 방지하여 분리 효율을 높일 수 있고, 대량 슬러그를 처리하기 위한 액상 처리 용적을 고려하지 않아도 되어 탑사이드 분리기의 설계 비용을 절감할 수 있는 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a topside separator system having a bypass unit, and more particularly, in separating a mixed fluid ejected from a subsea oil well into a liquid and a gas through a topside separator, a large amount of slug (Severe slug) ) Before flowing into the topside separator, and a bypass part for moving large amounts of slugs directly from the riser base to the subsea compression pump prevents overflow in the topside separator, thereby improving separation efficiency. The present invention relates to a top-side separator system having a bypass portion capable of reducing the design cost of a top-side separator because it can be increased and the liquid treatment volume for treating a large amount of slug is not considered.

국제적인 급격한 산업화 현상과 공업이 발전함에 따라 석유와 같은 자원의 사용량은 점차 증가하고 있으며, 이에 따라 오일의 안정적인 생산과 공급이 전 지구적인 차원에서 대단히 중요한 문제로 떠오르고 있다.As the international rapid industrialization and industry develop, the use of resources such as petroleum is gradually increasing, and accordingly, stable production and supply of oil is emerging as a very important issue at a global level.

이러한 이유로 최근에는 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 군소의 한계 유전(marginal field)이나 심해 유전의 개발이 경제성을 가지게 되었다. 따라서, 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 이러한 유전의 개발에 적합한 시추설비를 구비한 다양한 시추선이 개발되고 있다.For this reason, in recent years, the development of marginal fields or deep-sea oil fields, which have been neglected due to lack of economics, has become economical. Accordingly, with the development of subsea mining technology, various drilling vessels equipped with drilling facilities suitable for the development of such oil fields have been developed.

오일 또는 가스의 해저 채굴을 위해서는 해저 바닥에 유정을 형성하고, 해저 유정으로부터 오일 또는 가스를 운송하기 위해 해저 유정에 파이프 라인을 연결하며, 이러한 파이프 라인 및 라이저를 통해 해저 유정으로부터 분출되는 혼합 유체는 탑사이드 분리기에 의해 오일 및 가스로 분리된 후 각각 오일 파이프라인과 가스 파이프라인으로 배출되어 오일 및 가스 저장 시설 등으로 운송된다. 오일 또는 가스 저장 시설은 해상에 부유하는 FPSO 선박이 이용될 수 있으며, 이와 달리 별도의 육상 저장 시설 등으로 직접 운송할 수도 있다.For subsea mining of oil or gas, an oil well is formed at the bottom of the sea, and a pipeline is connected to the subsea well for transporting oil or gas from the subsea well, and the mixed fluid ejected from the subsea well through these pipelines and risers is After being separated into oil and gas by a top-side separator, they are discharged into oil and gas pipelines, respectively, and transported to oil and gas storage facilities. Oil or gas storage facilities may be used by FPSO vessels floating on the sea, and alternatively, they may be transported directly to separate onshore storage facilities.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 해저 유정의 혼합 유체를 탑사이드 분리기에 의해 오일과 가스로 분리하여 각각 압축하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도이다.1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a system in which a mixed fluid of a general subsea oil well according to the prior art is separated into oil and gas by a top-side separator and compressed.

종래 기술에 따른 혼합 유체 압축 시스템은 해저 유정(미도시)으로부터 파이프 라인(5)을 따라 유동하는 혼합 유체를 오일 및 가스로 분리할 수 있도록 탑사이드 분리기(10)가 구비되며, 탑사이드 분리기(10)로부터 각각 분리되어 배출되는 오일 및 가스는 각각 압축 펌프(20) 및 컴프레셔(30)로 전달된다. 탑사이드 분리기(10)에는 오일 및 가스가 각각 분리 배출되어 이동하도록 오일 파이프 라인(21)과 가스 파이프 라인(31)이 연결된다. 압축 펌프(20)는 오일 파이프 라인(21)을 통해 탑사이드 분리기(10)와 연결되고, 컴프레셔(300)는 가스 파이프 라인(31)을 통해 탑사이드 분리기(10)와 연결된다.The mixed fluid compression system according to the prior art is provided with a topside separator 10 to separate the mixed fluid flowing along the pipeline 5 from an undersea oil well (not shown) into oil and gas, and the topside separator ( The oil and gas separated and discharged from 10) are transferred to the compression pump 20 and the compressor 30, respectively. The oil pipeline 21 and the gas pipeline 31 are connected to the topside separator 10 so that oil and gas are separated and discharged, respectively. The compression pump 20 is connected to the topside separator 10 through an oil pipeline 21, and the compressor 300 is connected to the topside separator 10 through a gas pipeline 31.

탑사이드 분리기(10)로부터 분리 배출된 오일은 오일 파이프 라인(21)을 통해 압축 펌프(20)로 공급되고, 압축 펌프(20)에 의해 압축된다. 탑사이드 분리기(10)로부터 분리 배출된 가스는 가스 파이프 라인(31)을 통해 컴프레셔(30)로 공급되고, 컴프레셔(30)에 의해 압축된다.The oil separated and discharged from the top side separator 10 is supplied to the compression pump 20 through the oil pipeline 21 and is compressed by the compression pump 20. The gas separated and discharged from the top side separator 10 is supplied to the compressor 30 through a gas pipeline 31 and compressed by the compressor 30.

압축 펌프(20)와 컴프레셔(30)에 의해 각각 압축된 오일 및 가스는 도 1에 도시된 바와 같이 오일 및 가스가 각각 별도의 파이프 라인(22,32)을 통해 별도의 저장 시설로 운송될 수 있다.Oil and gas compressed by the compression pump 20 and the compressor 30, respectively, can be transported to separate storage facilities through separate pipelines 22 and 32, respectively, as shown in FIG. 1. have.

이러한 혼합 유체의 처리 과정 중에, 대량 슬러그(severe slug)가 갑자기 유입될 수 있는데, 이는 유정의 생산이 지속되면서 생산압력이 떨어짐에 따라 발생하는 현상으로 라이저의 길이의 수 배에 해당하는 대량의 액상이 탑사이드 분리기로 단번에 유입되어 탑사이드 분리기의 오버플로우를 일으켜서 분리 효율을 급감시킬 수 있다. 이를 고려하여 탑사이드 분리기의 액상 처리 용적을 크게 하면 압력 용기의 설계 비용이 크게 증가해야 하는 문제가 있었다.During the processing of such mixed fluids, a large amount of slug may suddenly be introduced, which is a phenomenon that occurs as the production pressure decreases as the production of oil wells continues, and is a large amount of liquid that is several times the length of the riser. It flows into this top-side separator at once and causes overflow of the top-side separator, which can drastically reduce the separation efficiency. Considering this, if the liquid treatment volume of the topside separator is increased, there is a problem that the design cost of the pressure vessel must be greatly increased.

국내등록특허 제10-1121243호Domestic Registration Patent No. 10-1121243

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 대량 슬러그(Severe slug)가 탑사이드 분리기로 유입되기 전에 이를 감지하여 대량 슬러그를 라이저 베이스 단에서 바로 해저 압축 펌프로 이동시키기 위한 바이패스부를 장착함으로써, 탑사이드 분리기에 오버플로우(overflow)가 발생하는 것을 방지하여 분리 효율을 높일 수 있고, 대량 슬러그를 처리하기 위한 액상 처리 용적을 고려하지 않아도 되어 탑사이드 분리기의 설계 비용을 절감할 수 있는 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 시스템을 제공하는 것이다. The present invention was invented to solve the problems of the prior art, and an object of the present invention is to detect a large amount of slug before flowing into the top side separator and move the large amount of slug directly from the riser base end to the submarine compression pump. By installing a bypass part to prevent overflow in the topside separator, separation efficiency can be increased, and the design cost of the topside separator does not have to consider the liquid treatment volume for processing large amounts of slug. It is to provide a topside separator system having a bypass portion that can reduce the amount.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 해저 유정으로부터 분출되는 오일 및 가스가 혼합된 혼합 유체를 분리하는 탑사이드 분리기에 있어서, 상기 탑사이드 분리기 전단 라이저 베이스 단에서 상기 혼합 유체를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인; 상기 바이패스라인 후단에 연결되어 상기 혼합 유체가 유입되는 해저 압축 펌프; 상기 탑사이드 분리기 전단 라이저와 상기 바이패스라인 중 어느 하나로 흐름을 전환시키는 게이트 밸브가 장착되는 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention for achieving the above object, in a top-side separator for separating a mixed fluid in which oil and gas ejected from a subsea oil well is mixed, the mixed fluid is supplied at a riser base end in front of the top-side separator. A bypass line connected to pass; A subsea compression pump connected to a rear end of the bypass line and through which the mixed fluid flows; There is provided a top-side separator system having a bypass portion to which a gate valve for diverting flow to one of the top-side separator front riser and the bypass line is mounted.

상기 게이트 밸브는 상기 탑사이드 분리기 전단 라이저와 상기 바이패스라인이 서로 연결 부분을 기준으로 그 후단에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 밸브를 더 포함할 수 있다. The gate valve may further include first and second valves respectively installed at rear ends of the top side separator front riser and the bypass line based on a connection portion to each other.

상기 라이저 전단 파이프라인에 설치되어서 운송되는 혼합 유체를 감지하기 위한 센서부를 더 구비할 수 있다. A sensor unit may be further provided to detect the mixed fluid transported by being installed in the pipeline in front of the riser.

상기 센서부는 상기 라이저 전단 파이프라인에 상기 라이저의 높이의 1/5 ~ 1/20 간격으로 배치되고, 총 배치길이는 상기 라이저 높이의 3배 가량인 것이 바람직하다. It is preferable that the sensor unit is disposed in the riser front-end pipeline at intervals of 1/5 to 1/20 of the height of the riser, and the total arrangement length is about three times the height of the riser.

상기 센서부에는 압력을 감지하기 위한 압력센서와 보이드 분율 센서가 포함될 수 있다. The sensor unit may include a pressure sensor and a void fraction sensor for sensing pressure.

상기 보이드 분율 센서는 전기 임피던스 방식이나 감마선 방식인 것이 바람직하다. The void fraction sensor is preferably an electric impedance method or a gamma ray method.

상기 센서부에서 감지된 신호를 분석하여 상기 게이트 밸브를 제어하고 상기 바이패스라인 후단에 설치된 상기 해저 압축 펌프에 감지신호를 보내는 제어부를 더 구비할 수 있다. The control unit may further include a control unit that analyzes a signal sensed by the sensor unit to control the gate valve and transmits a detection signal to the subsea compression pump installed at a rear end of the bypass line.

상기 제어부는 상기 센서부의 감지 신호를 기반으로 액체 처리 용적의 양을 계산하여 탑사이드 분리기의 용량에 초과되는 유량만을 상기 바이패스라인으로 유출되도록 제어할 수 있다. The control unit may control the flow rate exceeding the capacity of the top-side separator to flow out to the bypass line by calculating the amount of the liquid processing volume based on the sensing signal of the sensor unit.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 해저 유정으로부터 분출된 오일 및 가스가 혼합된 혼합 유체를 처리하는 방법에 있어서, 라이저 전단 파이프라인에 설치된 센서부에서 상기 파이프라인 내에 대량 슬러그가 존재하는지를 감지하고, 상기 센서부의 감지신호를 제어부에 보내어 대량 슬러그 여부를 판단하여, 대량 슬러그로 감지되면 상기 탑사이드 분리기 전단 라이저에 설치된 밸브는 닫고, 바이패스라인에 설치된 밸브는 열어서 대량 슬러그를 해저 압축 펌프로 우회시킨 후, 상기 해저 압축 펌프의 유출량을 증가시켜 대량 슬러그를 압축하여 탑사이드 분리기의 오일 배출 라인으로 운송하는 혼합 유체를 처리하는 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, in a method for processing a mixed fluid in which oil and gas ejected from an undersea oil well is mixed, a sensor unit installed in a pipeline before a riser detects whether a large amount of slug is present in the pipeline, and the The sensor unit sends a detection signal to the control unit to determine whether a large amount of slug is detected, and if it is detected as a large amount of slug, the valve installed on the riser of the top side separator is closed, and the valve installed on the bypass line is opened to divert the large amount of slug to the submarine compression pump. , A method of treating a mixed fluid conveyed to an oil discharge line of a topside separator by compressing a large amount of slug by increasing an outflow amount of the subsea compression pump is provided.

본 발명에 의하면, 탑사이드 분리기 전단 라이저 베이스 단에 바이패스부를 장착함으로써, 대량 슬러그로 인한 탑사이드 분리기에 오버플로우(overflow)가 발생하는 것을 방지하여 분리 효율을 높일 수 있고, 대량 슬러그를 처리하기 위한 액상 처리 용적을 고려하지 않아도 되어 탑사이드 분리기의 설계 비용을 절감하는 효과가 있다. According to the present invention, by installing a bypass part on the riser base end of the top side separator, it is possible to prevent overflow from occurring in the top side separator due to a large amount of slug, thereby increasing separation efficiency, and to process large amount of slugs. There is an effect of reducing the design cost of the topside separator since it is not necessary to consider the liquid treatment volume for the purpose.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 해저 유정의 혼합 유체를 분리하여 액체/기체를 각각 압축하는 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 구성도.1 is a conceptual diagram schematically showing the configuration of a system for compressing liquid/gas by separating a mixed fluid of a general subsea oil well according to the prior art.
2 is a block diagram of a topside separator having a bypass unit according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, in adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements have the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 구성도이다. 2 is a block diagram of a topside separator having a bypass portion according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 바이패스부를 구비한 탑사이드 분리기 시스템은 해저 유정으로부터 분출되는 오일과 가스가 혼합된 혼합 유체를 더욱 효율적으로 분리하기 위한 시스템으로서, 탑사이드 분리기(100), 바이패스라인(500), 해저 압축 펌프(200), 게이트 밸브(600)를 포함하여 구성된다. A topside separator system having a bypass unit according to an embodiment of the present invention is a system for more efficiently separating a mixed fluid in which oil and gas ejected from a subsea oil well, and a topside separator 100, a bypass It comprises a line 500, a subsea compression pump 200, and a gate valve 600.

탑사이드 분리기(100)는 해저 유정으로부터 분출되는 혼합 유체를 공급받아 오일 및 가스로 분리하여 배출하는 장치로서, 혼합 유체를 이송할 수 있는 해저 유정의 파이프라인(400)을 걸쳐 라이저(300)와 연결된다.The top side separator 100 is a device that receives a mixed fluid ejected from an undersea oil well, separates it into oil and gas, and discharges it, and the riser 300 and the riser 300 over the pipeline 400 of an undersea oil well capable of transporting Connected.

해저 유정으로부터 분출되는 혼합 유체는 파이프 라인(400) 및 라이저(300)를 통해 탑사이드 분리기(100)로 공급되고, 탑사이드 분리기(100)에 의해 오일 및 가스로 분리 배출된다. 탑사이드 분리기(100)로부터 분리 배출된 오일은 오일 배출 라인(110)을 따라 탑사이드 압축 펌프(미도시)로 전달된다. 탑사이드 분리기(100)로부터 분리 배출된 가스는 가스 배출 라인(120)을 따라 컴프레셔(미도시)로 전달된다.The mixed fluid ejected from the subsea oil well is supplied to the topside separator 100 through the pipeline 400 and the riser 300, and is separated and discharged into oil and gas by the topside separator 100. The oil separated and discharged from the topside separator 100 is delivered to a topside compression pump (not shown) along the oil discharge line 110. The gas separated and discharged from the top side separator 100 is delivered to a compressor (not shown) along the gas discharge line 120.

바이패스라인(500)은 탑사이드 분리기(100)의 전단 라이저(300) 베이스 단에서 혼합 유체를 바이패스하도록 연결되는 라인으로, 혼합 유체는 탑사이드 분리기(100)를 거치지 않고 바로 바이패스라인(500)을 통해 해저 압축 펌프(200)로 전달될 수 있다. The bypass line 500 is a line connected to bypass the mixed fluid at the base end of the front riser 300 of the top side separator 100, and the mixed fluid is directly bypassed without passing through the top side separator 100. 500) may be delivered to the subsea compression pump 200.

해저 압축 펌프(200)는 바이패스라인(500)을 통해 배출된 오일을 공급받고, 공급받은 오일을 압축하여 배출하는 장치로서, 드레인 라인(drain line; 210)을 통해 탑사이드 분리기(100)의 오일 배출 라인(110)과 연결된다. The subsea compression pump 200 is a device that receives the oil discharged through the bypass line 500 and compresses and discharges the supplied oil, and is a device of the top side separator 100 through a drain line 210. It is connected to the oil discharge line 110.

해저 압축 펌프(200)로 유입된 대량 슬러그는 해저 압축 펌프(200)의 유출량을 증가시켜 효율적으로 압축하게 되고, 압축된 대량 슬러그는 탑사이드 분리기(100)를 거치지 않고 드레인 라인(210)을 통해 바로 탑사이드 분리기(100)의 오일 배출 라인(110)으로 배출됨으로써 탑사이드 분리기(100)의 분리 효율을 향상시킬 수 있고, 대량 슬러그를 처리하기 위한 액상 처리 용적을 고려하지 않아도 되어 탑사이드 분리기(100)의 설계 비용을 절감할 수 있다. The bulk slug introduced into the subsea compression pump 200 is efficiently compressed by increasing the outflow of the subsea compression pump 200, and the compressed mass slug is compressed through the drain line 210 without going through the topside separator 100. As it is discharged directly to the oil discharge line 110 of the topside separator 100, the separation efficiency of the topside separator 100 can be improved, and the liquid treatment volume for treating a large amount of slug does not need to be considered, so the topside separator ( 100) design cost can be reduced.

게이트 밸브(600)는 탑사이드 분리기(100)의 전단 라이저(300)와 바이패스라인(500) 중 어느 하나로 흐름을 전환시키는 밸브로서, 탑사이드 분리기 전단 라이저(300)와 바이패스라인(500)이 서로 연결되는 부분을 기준으로 그 후단에 각각 설치되는 제 1 밸브(610) 및 제 2 밸브(620)를 포함할 수 있다. The gate valve 600 is a valve for converting the flow to one of the front riser 300 and the bypass line 500 of the top side separator 100, and the top side separator front riser 300 and the bypass line 500 A first valve 610 and a second valve 620 that are respectively installed at the rear ends of the connected portions may be included.

제 1 밸브(610)는 바이패스라인(500)의 분기지점과 탑사이드 분리기(100) 사이에 장착되되, 바이패스라인(500)의 분기지점과 가까운 곳에 설치되는 것이 바람직하며, 제 2 밸브(620)는 바이패스라인(500)이 분기되는 지점에 장착되어 대량 슬러그가 통과할 수 있도록 구성할 수 있다. The first valve 610 is mounted between the branch point of the bypass line 500 and the top side separator 100, and is preferably installed near the branch point of the bypass line 500, and the second valve ( The 620 may be mounted at a point where the bypass line 500 is branched and configured to allow a large amount of slug to pass.

바이패스라인(500)이 라이저(300) 베이스 단에서 분기되는 이유는 파이프라인(400)과 라이저(300)가 연결되는 라이저 베이스 단이 꺽인 형상적인 요인으로 인해 액체 비율(liquid holdup)이 높아 해저 압축 펌프(200)의 효율을 극대화 할 수 있기 때문이다. 또한 탑사이드 플랫폼(150)과의 거리가 짧아서 드레인 라인(210)의 길이를 줄일 수 있는 장점이 있다. The reason why the bypass line 500 is branched from the base end of the riser 300 is due to a shape factor in which the riser base end to which the pipeline 400 and the riser 300 are connected is bent, and the liquid holdup is high. This is because the efficiency of the compression pump 200 can be maximized. In addition, since the distance from the top side platform 150 is short, the length of the drain line 210 can be reduced.

센서부(700)는 라이저(300)의 전단 파이프라인(400)에 설치되어 대량 슬러그가 유입되는지를 감지하기 위한 장치로서, 상기 센서부(700)의 배치 간격은 라이저(300) 높이의 1/5 ~ 1/20 간격으로 배치되고, 총 배치 길이는 라이저(300) 높이의 3배 가량인 것이 바람직하다. The sensor unit 700 is a device installed in the front end pipeline 400 of the riser 300 to detect whether a large amount of slug is introduced, and the arrangement interval of the sensor unit 700 is 1/ of the height of the riser 300. It is arranged at intervals of 5 to 1/20, and the total arrangement length is preferably about three times the height of the riser 300.

또한, 센서부(700)에는 압력을 감지하기 위한 압력 센서와 보이드 분율을 검사하기 위한 보이드 분율 센서가 포함될 수 있다. 보이드 분율은 파이프라인의 각 단면적 중에서 증기가 차지하고 있는 단면적의 비율로서, 대량 슬러그가 발생할 경우 보이드 분율은 거의 0 으로 감지되고, 압력 센서의 값은 점차 증가하는 경향을 보임으로써 대량 슬러그를 감지할 수 있다. 보이드 분율은 전기 임피던스 방식이나 감마선 방식을 이용하여 측정할 수 있다. In addition, the sensor unit 700 may include a pressure sensor for sensing pressure and a void fraction sensor for inspecting a void fraction. The void fraction is the ratio of the cross-sectional area occupied by steam among each cross-sectional area of the pipeline. When a large amount of slug occurs, the void fraction is detected as almost zero, and the value of the pressure sensor tends to increase gradually. have. The void fraction can be measured using an electrical impedance method or a gamma ray method.

제어부(800)는 센서부(700)에서 감지된 신호를 분석하여 게이트 밸브(600)를 제어하고 바이패스라인(500) 후단에 설치된 해저 압축 펌프(200)에 감지신호를 보내어 유출량을 제어할 수 있다. The controller 800 analyzes the signal detected by the sensor unit 700 to control the gate valve 600 and transmits a detection signal to the subsea compression pump 200 installed at the rear end of the bypass line 500 to control the amount of outflow. have.

즉, 제어부(800)는 라이저(300) 베이스 단의 액체 비율을 1 에 가깝게 유지시키면서 센서부(700)로부터 들어오는 신호를 기반으로 액체 처리 용적(liquid surge volume)의 양을 계산하여 탑사이드 분리기(100)의 용량에 초과되는 유량만을 바이패스라인(500)을 통해 유출되도록 할 수 있다.That is, the control unit 800 maintains the liquid ratio at the base end of the riser 300 close to 1 and calculates the amount of the liquid surge volume based on the signal received from the sensor unit 700, and the top side separator ( Only the flow rate exceeding the capacity of 100) may be discharged through the bypass line 500.

본 발명의 일 실시례에 따른 대량 슬러그를 처리하는 방법을 기술하면 다음과 같다. A method of processing a large amount of slug according to an embodiment of the present invention will be described as follows.

라이저(300) 전단 파이프라인(400)에 설치된 센서부(700)에서 상기 파이프라인 내에 대량 슬러그가 존재하는지를 감지하고, 상기 센서부(700)의 감지신호를 제어부(800)에 보내어 대량 슬러그 여부를 판단하여, 대량 슬러그로 감지되면 상기 탑사이드 분리기(100) 전단 라이저(300)에 설치된 제 1 밸브(610)는 닫고 바이패스라인(500)에 설치된 제 2 밸브(620)는 열어서 대량 슬러그를 해저 압축 펌프(200)로 우회시킨 후, 상기 해저 압축 펌프(200)의 유출량을 증가시켜 대량 슬러그를 압축하여 탑사이드 분리기(100)의 오일 배출 라인(110)으로 운송함으로써 탑사이드의 저장 시설에 저장될 수 있다. The sensor unit 700 installed in the pipeline 400 in front of the riser 300 detects whether a large amount of slug exists in the pipeline, and sends a detection signal of the sensor unit 700 to the control unit 800 to determine whether a large amount of slug is present. If it is determined that it is detected as a large amount of slug, the first valve 610 installed in the front riser 300 of the top side separator 100 is closed, and the second valve 620 installed in the bypass line 500 is opened to subsea the large amount of slug. After bypassing with the compression pump 200, a large amount of slug is compressed by increasing the outflow of the subsea compression pump 200 and transported to the oil discharge line 110 of the top side separator 100, thereby storing it in a storage facility at the top side. Can be.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention are not intended to limit the technical idea of the present invention, but to explain the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

100: 탑사이드 분리기 200: 해저 압축 펌프
300: 라이저 400: 파이프라인
500: 바이패스 라인 600: 게이트 밸브
610: 제 1 밸브 620: 제 2 밸브
700: 센서부 800: 제어부 100: topside separator 200: subsea compression pump
300: riser 400: pipeline
500: bypass line 600: gate valve
610: first valve 620: second valve
700: sensor unit 800: control unit

Claims (9)

해저 유정으로부터 분출되는 오일 및 가스가 혼합된 혼합 유체를 분리하는 탑사이드 분리기에 있어서,
상기 탑사이드 분리기에서 분리된 오일을 배출시키는 오일 배출라인;
상기 탑사이드 분리기 전단 라이저 베이스 단에서 상기 혼합 유체를 바이패스하도록 연결되는 바이패스라인;
상기 바이패스라인 후단에 연결되어 상기 혼합 유체가 유입되는 해저 압축 펌프; 및
상기 탑사이드 분리기 전단 라이저와 상기 바이패스라인 중 어느 하나로 흐름을 전환시키는 게이트 밸브;를 포함하여,
상기 탑사이드 분리기 용량 초과분은 상기 바이패스 라인 및 해저 압축펌프를 통해 상기 탑사이드 분리기를 우회하여 오일 배출라인으로 공급되는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템. In a topside separator for separating a mixed fluid in which oil and gas ejected from a subsea oil well are separated,
An oil discharge line for discharging the oil separated by the top side separator;
A bypass line connected to bypass the mixed fluid at a front end of the top side separator and a riser base end;
A subsea compression pump connected to a rear end of the bypass line and through which the mixed fluid flows; And
Including; a gate valve for diverting the flow to any one of the top side separator front riser and the bypass line,
The topside separator system having a bypass portion is supplied to an oil discharge line by bypassing the topside separator through the bypass line and the subsea compression pump. 제 1 항에 있어서,
상기 게이트 밸브는 상기 탑사이드 분리기 전단 라이저와 상기 바이패스라인이 서로 연결 부분을 기준으로 그 후단에 각각 설치되는 제 1 및 제 2 밸브를 더 포함하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템.The method of claim 1,
The gate valve further comprises first and second valves respectively installed at a rear end of the topside separator front riser and the bypass line based on a connection portion to each other. 제 1 항에 있어서,
상기 라이저 전단 파이프라인에 설치되어서 운송되는 혼합 유체를 감지하기 위한 센서부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템.The method of claim 1,
A top-side separator system having a bypass portion, characterized in that it further comprises a sensor unit for detecting the mixed fluid transported by being installed in the riser front-end pipeline. 제 3 항에 있어서,
상기 센서부는 상기 라이저 전단 파이프라인에 상기 라이저의 높이의 1/5 ~ 1/20 간격으로 배치되고, 총 배치길이는 상기 라이저 높이의 3배인 것을 특징으로 하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템.The method of claim 3,
The sensor unit is arranged at intervals of 1/5 to 1/20 of the height of the riser in the riser front pipeline, and the total arrangement length is three times the height of the riser, and a topside separator system having a bypass unit. 제 3 항에 있어서,
상기 센서부에는 압력을 감지하기 위한 압력센서와 보이드 분율 센서가 포함되는 것을 특징으로 하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템.The method of claim 3,
A top-side separator system having a bypass portion, characterized in that the sensor portion includes a pressure sensor and a void fraction sensor for detecting pressure. 제 5 항에 있어서,
상기 보이드 분율 센서는 전기 임피던스 방식이나 감마선 방식인 것을 특징으로 하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템. The method of claim 5,
The void fraction sensor is an electric impedance method or a gamma ray method, characterized in that the top-side separator system having a bypass portion. 제 3항 내지 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 센서부에서 감지된 신호를 분석하여 상기 게이트 밸브를 제어하고 상기 바이패스라인 후단에 설치된 상기 해저 압축 펌프에 감지신호를 보내는 제어부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템. The method according to any one of claims 3 to 6,
A top-side separator system having a bypass unit, characterized in that further comprising a control unit for controlling the gate valve by analyzing the signal detected by the sensor unit and transmitting a detection signal to the subsea compression pump installed at the rear end of the bypass line . 제 7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 센서부의 감지 신호를 기반으로 액체 처리 용적의 양을 계산하여 탑사이드 분리기의 용량에 초과되는 유량만을 상기 바이패스라인으로 유출되도록 제어하는, 바이패스부를 갖는 탑사이드 분리기 시스템. The method of claim 7,
The control unit calculates the amount of the liquid treatment volume based on the detection signal of the sensor unit and controls only the flow rate exceeding the capacity of the top side separator to flow out to the bypass line. 해저 유정으로부터 분출된 오일 및 가스가 혼합된 혼합 유체를 처리하는 방법에 있어서,
라이저 전단 파이프라인에 설치된 센서부에서 상기 파이프라인 내에 대량 슬러그가 존재하는지를 감지하고,
상기 센서부의 감지신호를 제어부에 보내어 대량 슬러그 여부를 판단하여,
대량 슬러그로 감지되면 탑사이드 분리기 전단 라이저에 설치된 밸브는 닫고, 바이패스라인에 설치된 밸브는 열어서 대량 슬러그를 해저 압축 펌프로 우회시킨 후,
상기 해저 압축 펌프의 유출량을 증가시켜 대량 슬러그를 압축하여 탑사이드 분리기의 오일 배출 라인으로 운송하는, 혼합 유체를 처리하는 방법.In the method of treating a mixed fluid in which oil and gas ejected from a subsea oil well are mixed,
A sensor unit installed in the pipeline before the riser detects whether a large amount of slug is present in the pipeline,
Sending the sensing signal of the sensor unit to the control unit to determine whether a large amount of slug,
If it is detected as a large amount of slug, the valve installed on the riser of the top side separator is closed, and the valve installed in the bypass line is opened to divert the large amount of slug to the submarine compression pump.
A method of treating a mixed fluid, compressing a large amount of slug by increasing an outflow amount of the subsea compression pump and transporting it to an oil discharge line of a top side separator.
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