NO164619B

NO164619B - Overvaakningssystem for flerfaset petroleumsstroem, samt tilhoerende fremgangsmaate.

Info

Publication number: NO164619B
Application number: NO881514A
Authority: NO
Inventors: Gregory John Hatton
Original assignee: Texaco Development Corp
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1988-04-07
Publication date: 1990-07-16
Also published as: NO164619C; US4760742A; EP0286259B1; EP0286259A3; DE3852835D1; NO881514D0; EP0286259A2; DK194188A; JPS63316011A; DK194188D0; CA1319277C; NO881514L

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører overvåkingssystemer og fremgangsmåter generelt, og nærmere bestemt et overvåkingssystem og en fremgangsmåte for en flerfaset petroleumsstrøm.

I samsvar med oppfinnelsen overvåker et overvåkingssystem gass-strømningsmengden, væskestrømmengden og prosentandelen vanninnhold i væsken i en flerfaset petroleumsstrøm. Petroleumsstrømmen stratifiseres ved å bevirke den til å strømme ned en helning ved en forutbestemt vinkel i forhold til horisontalen. Den stratifiserte strøm strømmer inn i én gassfelle fra hvilke væsken slippes ut ved et væskeutgangsrør som er forbundet til et annet parti av rørledningen. En gassakkumulator er forbundet til stratifiseringsrøret og til gassfellen og oppsamler gassen fra disse. Et gassutslippsrør-er forbundet til akkumulatoren og til det andre parti av rørledningen og tillater gassen og strømme fra akkumulatoren til rørledningen. En gass-strømningsmengdemåler er forbundet til gassutgangsrøret og gir et signal som korresponderer med gass-strømningsmengden. En væske-strømningsmengdemåler er forbundet til væskeutgangsrøret og gir et signal for væske-strømningsmengden. En prosentandel-vanninnholdmåler er forbundet til væskeutgangsrøret og gir et signal som korresponderer med prosentandelen-vanninnhold i væsken som slippes ut fra fellen.

Formål og fordeler ved oppfinnelsen vil tydeligere fremkomme i det etterfølgende ved en betraktning av den detaljerte beskrivelse som følger, gitt sammen med de vedlagte tegning-er, hvori en utførelse av oppfinnelsen er illustrert gjennom et eksempel.

Tegningen er delvis skjematisk og delvis et forenklet blokkdiagram av et flerfaset overvåkingssystem oppbygd i samsvar med den foreliggende oppfinnelsen.

Med henvisning til figuren, strømmer en flerfaset petroleums-produksjonsstrøm i et undervannsrør 4. Røret 4 er nominelt i dette eksempel et rør med diameter 10 cm. Petroleumsstrømmen fra røret 4 mates inn 1 et annet rør 7 som også har diameter på 10 cm, men det er hellende nedad ved en forutbestemt vinkel 1 forhold til horisontalen i området fra 10" til 80°. Det skal bemerkes at alle vinkler er 1 forhold til horisontalen, og kan være den samme, men det er ikke nødvendig at vinklene faktisk er de samme. I det foreliggende eksempel benyttes en foretrukket vinkel på 22,5 grader. Røret 7 er forbundet til et rør 14 med diameter 25 cm med en egnet kopling 17. Røret 14 funksjonerer som en gassfelle. Enden av røret 14 er forbundet til et rør 21 med diameter 7,6 cm gjennom koplingen 5 og røret 21 forløper i horisontalplanet. Røret 21 er forbundet ved nok en kopling 5 til en adapter-kopling 25 med 2 diametere, som i sin tur er forbundet til et rør 32 med 10 cm diameter. Røret 32 er forbundet til rørledningen 38 ved en kopling 5 og rørledningen 38 forløper i horisontalplanet, men er ikke ved det samme nivå som inngangsrørledningen 4.

Et gassakkumulatorrør 44 er forbundet til røret 7 ved f orbindelsesrør 47 til 50. Som vist i figuren er for-bindelsesrørene 47, 48 og 49 forholdsvis nært sammen, mens forbindelsesrøret 50 er plassert lengre fra. Et forbind-elsesrør 55 forbinder røret 14 til akkumulatorrøret 44 på en måte slik at forbindelsesrøret 55 er lokalisert nær den øvre ende av røret 14. Det skal bemerkes at røret 44 forløper over og hovedsakelig parallelt med lengdeaksen til rørene 7 og 14.

Akkumulatorrøret 44 har et rør 59 som er forbundet til et 90° albuerør 64 som i sin tur er forbundet til et rør 70 med diameter 10 cm. Igjen på grunn av 90° fittingen 64 og det faktum at utløpsfittingen 59 er vinkelrett til lengdeaksen av røret 44, er lengdeaksen til røret 70 hovedsakelig parallell med aksen til røret 44 og rørene 14 og 7.

Røret 70 er forbundet til nok et rør med diameter 10 cm ved koplingen 5 slik at lengdeaksen til røret 74 er hovedsakelig horisontal. Røret 74 er forbundet til et 90<*> albuerør 64 som i sin tur er forbundet til et rør 78, som har inngang inn i rørledningen 38. Som en indikasjon på fysisk størrelse, er lengden av det hellende rør 7 og 14 som transporterer væske omtrentlig 7,6 meter. Gassakkumulatorrøret 44 er omtrentlig 5,2 meter langt. Det hellende parti av gassrøret 70 er omtrentlig 1,5 meter i lengde, mens det horisontale parti er omtrentlig 3,2 meter. Alle vinkler benyttet i det foran-stående eksempel er 22,5°, men som bemerket ovenfor kan vinkelen ligge i området fra 10° til 80°.

En konvensjonell gass-strømningsmåler 100 gir et signal som korresponderer med gass-strømningsmengden, mens en konvensjonell væskestrømningsmåler 105 gir et signal representativt for væskestrømningsmengden. En måler 11 for prosentandelen vanninnhold, som kan være av en konvensjonell kapasitiv type, gir et signal som korresponderer med prosentandelen vanninnhold av væsken som strømmer i røret 21. Signalene fra målerene 100, 105 og 111 føres til en konsoll og registrer-ingsutstyr 120 på offshore-plattformen (ikke vist) for inspeksjon og registrering.

I drift strømmer en flerfaset petroleumsstrøm i røret 4 ned gjennom rørene 7 og 14 ved hjelp av tyngden. På grunn av helningen nedad på røret og turbulensen i den strømmende strøm, begynner gass og bryte fri fra væsken og stiger til oversiden av røret 7 og 14 og entrer deretter akkumulatoren 44 ved hjelp av forbindelsesrørene 47 til 50 og forbindelses-røret 55. Væsken fortsetter ned gjennom røret 7 og avgir fortsatt gass, til hvor det når røret 21. På grunn av den reduserte diameter til røret 21 og det faktum at det er horisontalt, ansamles væsken i røret 14 som videre gjør det lettere for gassen å akkumulere i det øvre parti av røret 14. Den innfangede gass entrer akkumulatorrøret 44 via for-bindelsesrøret 55 slik at fluid som strømmer gjennom røret 21 er hovedsakelig fullstendig væske. Etterhvert som gassen bygger seg opp i akkumulatoren 44 presser den gass til utslipp gjennom røret 70 som deretter føres gjennom røret 74 og deretter ned til røret 78 og tilbake inn i petroleums-strømmen gjennom utgangsrøret 38.

Oppfinnelsen som beskrevet ovenfor er et system og en metode for å overvåke gass-strømningsmengden, væskestrømningsmengden og prosentandel vanninnhold i en flerfaset petroleumsstrøm.

Claims

1. System for overvåking av en flerfaset petroleumsstrøm som strømmer i en rørledning, karakterisert ved stratifiseringsinnretnlnger (7) forbundet til et oppstrøms-parti (4) av rørledningen for å stratifisere petroleums-strømmen ved å bevirke strømmen til å strømme ned en helning ved en forutbestemt vinkel i forhold til horisontalen; en gassfelle (14) forbundet til stratifiseringsinnretningen; væskeutslippsinnretninger (21, 32) forbundet til fellen og til et nedstrømsparti (38) av rørledningen for å tillate væske å strømme fra fellen til nedstrømspartiet av rør-ledningen; en akkumulator (44) forbundet til stratifiseringsinnretningen (7) og til fellen (14) for å akkumulere gass fra stratifiseringsinnretningen og fra fellen; gassutslippsinnretninger (70,74) forbundet til akkumulatoren og til nedstrømspartiet (38) av rørledningen for å tillate gass å slippe ut fra akkumulatorinnretningen til nedstrøms-partiet av rørledningen; en første strømningsmåler (100) forbundet til gassutslipps-innretningen (70,74) for å gi et signal representativt for gass-strømningsmengden; en andre strømningsmåler (105) forbundet til væskeutslippsinnretningen (21, 32) for å gi et signal representativt for væskestrømningsmengden; og innretninger (111) forbundet til væskeutslippsinnretningen (21, 32) for å gi et signal representativt for prosentandelen vanninnhold i væsken.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at helningen gitt ved stratifiseringsinnretningen (7) ligger i området fra 10° til 80° i forhold til horisontalen.

3. System ifølge krav 2, karakterisert ved at stratifiseringsinnretningen (7) er en rørlengde.

4. System ifølge krav 3, karakterisert ved at gassfellen (14) er en rørlengde av vesentlig større diameter enn stratifiseringsinnretnings-røret (7).

5. System ifølge krav 4, karakterisert ved at akkumulatoren (44) er forbundet til stratifiseringsinnretningen (7) og til fellen (14) ved en serie rør (47-50) som er noe mindre i diameter enn stratifiseringsinnretnings-røret (7).

6. System ifølge krav 5, karakterisert ved at akkumulatoren (44) innbefatter et rør større i diameter enn stratifiseringsinnretnings-røret (7), men mindre i diameter enn felleinnretnings-røret (14).

7. System ifølge krav 6, karakterisert ved at væskeutslippsinnretninger (21, 32) innbefatter et første rør (21) ordnet 1 en horisontal stilling og forbundet til fellen (14) og hvilke diameter er mindre enn diameteren til stratifiseringsinnretnings-røret (7), og et andre rør (32) som forbinder det første rør (21) til nedstrømspartiet (38) av rørledningen og som har den samme diameter som rør-ledningen.

8. System ifølge krav 7, karakterisert ved at gassutslippsinnretninger (70, 74) innbefatter en første rørlengde (70) forbundet til akkumulatorrøret (44) og som har den samme diameter som rørledningen, og en andre rør-lengde (74) ordnet i en horisontal stilling og forbundet til den første rørlengde (70) og til nedstrømspartiet (38) av rørledningen.

9. Fremgangsmåte for overvåking av en flerfaset petroleumsstrøm som strømmer i en rørledning, karakterisert ved trinnene: Petroleumsstrømmen stratifiseres ved å bevirke strømmen til å strømme ned en helning i et rør (7) ved en forutbestemt vinkel i forhold til horisontalen; gass fanges fra strømmen ved å anvende en gassfelle (14); væsken tillates å slippe ut fra gassfellen (14) til et nedstrømsparti (38) av rørledningen; gass akkumuleres fra stratifiseringsrøret og gassfellen med en akkumulator (44); gassen tillates å slippe ut fra akkumulatoren til nedstrøms-partiet (38) av rørledningen; strømningsmengden av gassen måles etterhvert som gassen slippes ut fra akkumulatoren (44) og gir et signal representativt for gass-strømningsmengden; strømningsmengden for væsken måles etterhvert som væsken slipper ut fra gassfellen og gir et signal representativt for væskestrømningsmengden; og prosentandelen vanninnhold i væsken måles etterhvert som væsken slipper ut fra gassfellen å gir et signal som korresponderer med prosentandelen vanninnhold i væsken.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at helningen gitt ved stratifiseringsrøret ligger i området fra 10" til 80" i forhold til horisontalen.