NO136264B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrorer et neddykket undervannsanlegg for å eliminere forbrenningsgasser under trykk som avgår fra olje- og gasseparerende anordninger i forbindelse med hydrokarbonproduk-sjonsbrdnner, hvilket anlegg omfatter i det minste én neddykket og vanntett brenner bestående av i det minste ett matekammer for en brennbar gassblanding, hvilket matekammer er omsluttet av et forbrenningskammer forsynt med antennelsesmidler for å initiere forbrenning inne i nevnte forbrenningskammer; i det minste ett brennermateror, hvis ene ende forer til fri luft, mens den andre ende er forbundet med matekammeret for brenneren ved hjelp av en divergerende passasje; i det minste én injektor som er tilkoblet for å motta brennbar gass under trykk fra en separeringsanordning og forlopende inne i brennermateroret oppstroms for den divergerende passasje; i det minste én avlopskanal forbundet med forbrenningskammeret for brenneren og forende til fri luft, samt midler for å justere strommen av brennbar gass gjennom injektoren til brennermateroret.

Slik undervannsforbrenning av gass som opptrer i forbindelse med flytende hydrokarbonfprbindelser, er aktuell når gassen som tilveiebringes ikke kan utnyttes kommersielt. Disse natur-gasser frembringes under provedrift såvel som under produksjonen. De separeres fra oljen ved borehullene og/eller lagringssentrene og blir vanligvis brent som en fakkel.

Den gassmengde som man således må kvitte seg med kan komme opp

i flere hundretusen kubikkmeter pr. dag. Volumer på noen titusener kubikkmeter pr. dag kan brennes ved hjelp av brennere installert på produksjonsplattformene. For storre mengder gass blir varmeutviklingen meget sterk, og variasjoner i vindretningen gjor fremgangsmåten farlig for produksjonsanlegget og for per-sonalet. Det blir da tvingende nodvendig å installere brenneren

i noen avstand fra produksjonsplattformen og konstruere en bærer for brenneren, vanligvis i form av en annen plattform-anordning hvis konstruksjonsomkostninger stiger meget raskt med okning av vanndybden.

Kan gassen ikke brukes på feltet og heller ikke samles opp for transport, blir den vanligvis innblåst i havvannet, idet man regner med en mere effektiv dispersjon enn ved ganske enkelt å sende gassen ut i atmosfæren, samtidig som det fåes en viss opplosning i havvannet. Denne fremgangsmåten kan imidlertid være direkte farlig, idet den i stille vær bevirker at der dannes sjikt av eksplosiv gassblanding, samtidig som havvannet forurenses.

En annen fremgangsmåte består i å fortynne de gassformige hydro-karbonf or bindelser i luften ved hjelp av en blanderanordning og så å sende opp i atmosfæren en ikke-brennbar blanding. Denne metode utelukker risiko for eksplosjon, men medforer bruk av omfattende materiale med betydelig energiforbruk, og krever okning av produksjonsplattformenes storrelse, samt forsterkning av disse, hvis man da ikke går til bygging av en separat plattform. Ved denne metode foreligger forovrig fremdeles risiko for forurensning av atmosfæren, særlig når gassen omfatter en betydelig andel av tunge hydrokarbonforbindelser. Når mengden av gassformige hydrokarbonforbindelser i atmosfæren er mindre enn 3%, er<*> risiko for eksplosjon praktisk talt lik null, men derimot bor forgiftningsterskeien tas i betraktning, idet denne er 0,2% for propan og 0,05% for pent an, hexan og héptan.

Anordningen for undervannsforbrenning ifblge oppfinnelsen tar hensyn til disse problemer, idet den unngår fri avgivelse av betydelige gassmengder uansett produksjonsplattformens forhold, og uten å medfore fare for anlegg eller personell. Dette opp-nås for et anlegg av det slag som er angitt i innledningen ved at det nevnte matekammer og forbrenningskammeret kommuniserer med hverandre ved hjelp av en rekke åpninger.

Oppfinnelsens hovedtrekk såvel som en rekke ytterligere trekk

og detaljer vil fremgå avden efterfolgende beskrivelse og av tegningene, hvor

Fig. 1 viser skjematisk anordning i et undervannsområde som kan være i salt- eller ferskvann, av en produksjonsplattform 1 for hydrokarbonforbindelser, på hvilken plattform det, ved

siden av bronnhodene og oppsamlingsanlegget (ikke vist), be-finner seg et prosessanlegg omfattende en hoytrykksseparator 2 med et hoytrykksgassuttak 3 og et uttak 4 for ufullstendig

avgasset olje samt en lavtrykksseparator 5 med et lavtrykks-gassuttak 6 og et uttak 7 for lagringsolje.

Undervanns-forbrenningsanlegget er festet til en bærer 8 på plattformen 1. En stort sett vertikal matekanal 9 er i den ovre ende forbundet med fri luft gjennom en åpning 10. I denne kanal munner suksessivt ut forst i liten avstand fra åpningen lo, en tilforselsledning 11 for luft som avgis fra en hjelpe-startvifte 12, og så en ledning 13 for tilforsel av den gass som avgis fra lavtrykks-separatoren 5. I den nedre ende har kanalen en blandesone 14 som omfatter to deler, en ovre konvergerende del 15 og derpå folgende divergerende del 16. Ved innlopet til den konvergerende del og i dennes akse er det anordnet et injeksjonsror 17 for den gass som avgis fra hoy-trykks-separatoren 2. Denne injektors posisjon er regulerbar langs kanalens akse.

Matekanalen 9 munner nedentil ut i et matekammer 18 for en brenner 19, hvilken brenner videre omfatter et forbrenningskammer 20 utenfor matekammeret, fra hvilket det er adskilt av en vegg 21, perforert av flere åpninger 22.

Forbrenningskammeret 20 er ved hjelp av ikke viste samle-kanaler forbundet med en utlopskanal til fri luft 23 for forbrent gass.

Fig. 2 viser et skjema for å illustrere virkemåten av for-brenningsanlegget ifolge fig. 1. Videre er vist et styre- og sikringssenter 24, som mottar indikasjoner fra styreorganene 25 for forbrenningen og sender impulser til ventilene på

separatorene 26, 27, 28, til hjelpeviften 12 og til tennorganet 29.

Figurene 3 - 6a viser forskjellige typer av brennere egnet for de forskjellige sammensetninger av gass og for forskjellige forekommende undervannsforhold og alt efter som det arbeides i fersk eller mer eller mindre salt vann og/eller mer eller mindre urolig eller strommende vann. Alle brennerne er imidlertid varianter av den som er definert i beskrivelsen av fig. 1, og omfatter således et matekammer og et forbrenningskammer som kommuniserer innbyrdes ved hjelp av et antall slisser eller åpninger i en mellomliggende skillevegg e.l.

I de forskjellige utforelser ifolge fig. 3,3a, 4,4a,5,5a og 6, 6a har brenneren et ytre hus 19 vanligvis av form som en avkortet kjegle mellom to lett buede ender. Den ovre ende som har storre diameter enn nedre ende, omfatter en aksial mate-åpning 9' forbundet til mateledningen og flere utlop 23 for forbrent gass forbundet til den (ikke viste) oppsamler for forbrent gass.

I fig. 3 og 3a består skillet mellom mate- og forbrenningskamrene av en sylindervegg 21C med samme akse som brennerens ytre skall 19C, idet denne sylinder utgjores av et sett fliser 31 av ildfast materiale, hvis sammenstøtende kanter 31' danner slisser 22C for brenneren. Flisene 31 er festet til ovre og nedre ende. 1 fig. 4 og 4a består skillet mellom mate- og forbrenningskamrene av et med brennerens ytre skall 19D koaksialt ror 21D som i den ovre og nedre ende er forbundet med skallet. Roret omfatter åpninger 22D som utgjor like mange brennåpninger. Et gitter 32 som hindrer returflamme, er anbragt nær brenner-åpningen. Matekammeret 18D er delt i flere seksjoner ved hjelp av platevegger 33 med åpninger 34 som lar seksjonene kommuni-sere innbyrdes.

I fig. 5 og 5a er parallelle ror 35 som er regelmessig fordelt og festet til innerveggen av er ror 36, fort gjennom ende-veggene av matekammeret og er i hver ende åpne utenfor kammeret.

I fig. 6 og 6a består skillet mellom mate- og forbrenningskamrene av et sylindrisk.bur 37 hvis stenger består av parallelle ror 38 som er fort gjennom ovre og nedre ende av brennerens ytre skall 19F, til hvilket de er tettende festet med åpninger utad. Disse ror er anordnet så tett at avstandene mellom dem danner like mange forbrenningsslisser 37F. Denne utformning er spesielt egnet til bruk i anlegg som er utsatt for store variasjoner i de avgitte mengder , idet nemlig flammeområdet varierer med den avgitte gassmengde. I den viste utformning består buret av ror med sirkulært tverrsnitt, men forskjellige former av tverrsnittet kan velges alt efter de spesielle forbrenningsproblemer som må loses. Ror med ovalt tverrsnitt eller bestående av en ringseksjon begrenset av to sammenfoyningskurver, fortrinnsvis i form av en sirkel-bue, kan med fordel anvendes når man må regne med en reduksjon av antall forbrenningsslisser. Andre Ibsninger omfatter flere ror for sirkulasjon av kjolevann, kombinert med an-vendelse av fyllmasse av ildfast materiale. Derved kan hensyn tas til de motstridende krav om å anordne store volum for mate- og forbrenningskamrene, og samtidig å redusere over-flaten av brennåpningene, og i dette tilfelle særlig antallet slisser. De foreslåtte konstruktive trekk har muliggjort oppnåelse av et forhold på mere enn 10 mellom maksimal og minimal avgitt gassmengde.

Generelt sett opptar brennerens mate- og forbrenningskamre

det rom som omgir matekammeret. Brennerens ytre skall blir da det samme som mate- og forbrenningskammerets skall, og vanligvis er dette ytre skall forsynt med kjoleribber (ikke vist).

Alt efter sammensetningen av den gass som skal forbrennes og egenskapene av det omgivende vann,, kan f or brenning skammer et efter valg forsynes med ikke viste radiatorelementer. Anordning av slike elementer er særlig gunstig for gass med hoyt metaninnhold og med lite innhold av tunge produkter.

Forbrenningskamrene på de beskrevne typer av brennere kan - efter valg forsynes med ror (ikke vist) for kjoling ved varmeveksling med omgivende vann.

Nedsenkning av.brenneranordningen for gass slik den her er beskrevet i forskjellige utformninger, gir anordningen en tilsynelatende redusert vekt, som kan fastsettes alt efter den anbringelsesteknikk man tenker å bruke.

De forskjellige utformninger av enhetsuttak for 100.000 m 3pr. dag av brennbar gass med varmeevne fra 6 til 15 "thermies"/ni<o >forer til konstruksjon av brennere med 3 til 4 meter diameter og 3 til 6 meter hoyde, idet dybden under vannflaten kan være inntil ca. 5o meter, alt. efter de lokale forhold.

Virkemåten av anlegget ifolge oppfinnelsen muliggjor omdannelse av betydelige mengder av gassformige hydrokarbonforbindelser som i denne tilstand er kilde til forurensning og eksplosjonsfare, til noytral gass som sendes ut i atmosfæren ved en tem-peratur som kan være under 100°C.

Under drift forbruker ikke anlegget noen tilfort energi, idet de mengder luft som kreves for forbrenningen suges inn ved atmosfærisk induksjon.

En hjelpevifte på noen titall kilowatt er forutsatt, for det forste for å tillate start av forbrenningen med lavt forbruk av hoytrykksgass, idet den atmosfæriske induksjon da har en dårlig virkningsgrad, og for det annet for å befri anlegget for enhver brennbar blanding efter at forbrenningen er stoppet og således unngå all eksplosjonsfare. Denne utfeining kan foretas enten med luft eller med en noytral gass så som C02-

For en gitt dimensjon av brenneren kan dens kapasitet okes

ved å erstatte den vanlige sylindriske oppbygning av trykkgass-injektor ved inntaket til blandekammeret med en konvergent/ divergent oppbygning.

For de forskjellige anlegg som kan realiseres med de beskrevne brennertyper eller disses varianter, er det mulig å foye til en gjenvinningsanordning for termisk energi i uttaksledningen for de brente gasser. Eksempelvis kan denne energi brukes til oppvarming eller levering av industriel damp eller ferskvann eller transformeres til elektrisk energi for plattformens eller andre anleggs behov.

Utenfor produksjonsfeltene for hydrokarbonforbindelser kan ifolge de foreslåtte utfbrelser og spesielt ifolge den i fig. 8 viste, brukes overalt hvor der sokes oppnådd hoy termisk effekt, for eksempel for de vanndampgeneratorer som spesielt tjener til produksjon av elektrisk energi, til oppvarming og/eller industriell benyttelse.

Claims (8)

1. Neddykket undervannsanlegg for å eliminere forbrenningsgasser under trykk som avgår fra olje- og gasseparerende anordninger i forbindelse med hydrokarbonproduksjonsbronner, hvilket anlegg omfatter i det minste én neddykket og vanntett brenner (19) bestående av i det minste ett matekammer (18) for en brennbar gassblanding, hvilket matekammer er omsluttet av et forbrenningskammer (20) forsynt med antennelsesmidler for å initiere forbrenning inne i nevnte forbrenningskammer (20)j i det minste ett brennermateror (9), hvis ene ende forer til fri luft mens den andre ende er forbundet med matekammeret (18) for brenneren ved hjelp av en divergerende passasje (16)» i det minste én injektor (17) som er tilkoblet for å motta brennbar gass under trykk fra en separeringsanordning og forlopende inne i brennermateroret (19) oppstroms for den divergerende passasje (16)> i det minste én avlopskanal (23) forbundet med forbrenningskammeret (20) for brenneren og forende til fri luft, samt midler for å justere strommen av brennbar gass gjennom injektoren til brennermateroret, karakterisert ved at nevnte matekammer (18) og forbrenningskammer (20) kommuniserer med hverandre ved hjelp av en rekke åpninger (22).

2. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at veggene (21C) i matekammeret, som er anordnet i forlengelsen av matekanalen (9'), består av et sett fliser (31) e.l. av ildfast materiale mellom hvis tilstotende kanter brennerens slisser (22C) er dannet.

3. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at brennerens matekammer utgjores av et ror (21D) plasert i forlengelsen av matekanalen (9<1>), idet hull (22D) fordelt over roret utgjor brennerens åpninger.

4. Anlegg som angitt i krav 3, karakterisert ved at matekammeret (18 i) er delt i to eller flere seksjoner ved hjelp av platevegger (33), etterlatende åpninger (34) som tillater innbyrdes kommunikasjon mellom seksjonene, idet et gitter (32) som hindrer returflammer er plasert nær brennerens åpninger.

5. Anlegg som angitt i krav 3, karakterisert ved at ror gjennomstrømmet av en væske er festet til den rorformede brenners innervegg, idet et gitter som hindrer returflammer er plasert nær brennerens åpninger.

6. Anlegg som angitt i krav 1, karakterisert ved at matekanalen (9") munner ut i et matekammer hvis side-vegger består av ror (38) gjennomstrommet av en væske, idet disse ror er anbragt efter en sylinderflate så tett at rorene (38) danner et bur (37) hvor mellomrommet (37F) mellom til-støtende ror utgjor brennerens åpninger.

7. Anlegg som angitt i krav 5-6, karakterisert ved at de ror (38) som gjennomstrommes av en væske har sirkulært tverrsnitt. ,

8. Anlegg som angitt i kravene 5, 6 og 7, karakterisert ved at kjolevæsken er den væske som .•brenneren er neddykket i og som ved varmeveksling sirkulerer i rorene (38) som gjennomløper forbrenningskammeret fra seksjon til seksjon og er åpne i endene.