NO165890B - Fremgangsmaate ved selektiv separasjon av oljefraksjoner. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for selektiv separasjon av gass- og væskefraksjoner fra reservoar eller andre hydrokarbon-gass/væskeblandinger ved ekspansjon i ekspansj onsturbiner.

En lignende prosess er kjent fra US patent nr. 4.155.729. Ifølge dette patent kjøles gass fra brønnhodet i varmevekslere og derved reduseres trykket før det ekspanderes i første trinn. Kjølingen utføres med en kjølevæske, f.eks. freon, som fordamper og må komprimeres på nytt ved elektrisk drevne kompressorer.

Med brønnhoder på havbunnen må energien for disse frembringes

på stedet på en plattform eller et oljeutvinningsfartøy,

hvilket krever dieselmaskiner og brennstoff-forbruk.

Oppfinnelsen tilstreber å spare total kompresjonskraft, unngå ytterligere kjøling under andre ekspansjonstrinn og redusere apparatur (vekt og overflate) samt brennstoff ved å gjøre maksimal bruk av den foreliggende trykkenergi i reser-voaret.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at gassen føres gjennom en knockout-beholder uten utvendig kjøling til en første ekspansjonsturbin og etter kondensatseparasjon føres dampen til en andre ekspansjonsturbin, fra denne føres den til en første kompressor, plassert på og drevet av akselen til den andre turbin og føres etter kompresjon til en andre kompressor anordnet på og drevet av akselen til den første turbin.

Den ønskede hydrokarbonspaltning av reservoarvæsken i gass-og væskefraksjoner kan oppnås ved at selektiv kondensat- og gass-separasjon oppnås etter det første ekspansjonstrinn eller de første trinn gjennom flash-fordampning og avkjøling.

Det er også mulig at ytterligere selektiv hydrokarbon-separasjon oppnås etter det første ekspansjonstrinn eller trinnene gjennom et rektifiserings-nykokingstrinn. Derved oppnås mer kondensat etter ekspansjonsfasen som videre i betydelig grad inneholder mer av de tunge hydrokarbonbestand-deler og derved er renere. I tillegg kreves ved denne alterna-tive utførelsesform mindre kompresjonskraft for å føre den lette hydrokarbongass tilbake til prosessens gassrekompresjons-del.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til de vedlagte tegninger, hvor det i fig. 1 vises et prosessdiagram for en første utførelsesform

av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, og i

fig. 2 prosessdiagrammet for en andre utførelsesform ifølge

oppfinnelsen.

Ifølge fig.l føres reservoarvæske gjennom en knockout-beholder direkte fra brønnhodet ved et trykk på f.eks. 22289 kPa gjennom det skjematisk viste brønnhode 1 og reduseres i trykk til ca. 10.886 kPa gjennom brønnhode-spjeldventilen 2. Kondensat skilles fra gassen i innløpsgass-vaskeren 3 og tas til en konsensatseparator 4. Gass fra innløpsgass-vaskeren 3 føres til den første ekspansjonsturbin 5, og denne gass/damp ekspanderes der fra 10886 til ca. 5890 kPa.

Energi dannet av denne turbin absorberes i nærvær av en kompressor 6 anordnet på og drevet av ekspansjonsturbinen 5. Væske kondensert i ekspansjonsturbinen (ca. 3 vekt%) skilles fra i en tank 7. Væske tas ut fra tanken og føres til kondensat i separatoren 4. Damp separert i tanken 7 kombinderes med damp fra stabiliseringsdelen av kondensatseparatoren 4, hvoretter den kombinerte strøm kjøles og kondenseres partielt ved varmeveksel mot kjølevann i veksleren 8. Væske kondensert i varmeveksleren 8 fjernes i en tank 9 og den fra-skilte damp kjøles videre i to parallelle vekslere 10 og 11 til ca. -6°C. Kondensatet fra tanken 9 føres igjen til kondensatseparatoren 4. For å unngå is- og hydrat-dannelse ved den lave temperatur, injiseres glykol i sprøyteringer plassert over rørfoliene på begge vekslere 10, 11 (bare tilførselsledning 12 for glykol er vist).

Alternativt kan molekylsikter eller metanolsystemer brukes for å oppnå den ønskede dehydratiseringsgrad. I visse tilfeller er molekylsiktprinsippet langt mer effektivt enn metanol eller glykol ettersom det eliminerer: 1. Glykol og/eller metanol-sammensetnings og lagrings-utstyr. 2. Forenkler regenereringsutstyr og reduserer derved vedlikeholdsbehov.

3. Reduserer betydelig plassbehov.

4. Utnytter spillvarme-energi for regenerering.

Flytende hydrokarboner kondenseres i disse to vekslere og glykolen fjernes fra dampen i en tank 13 og den separerte damp ekspanderes i den andre ekspansjonsturbinen 14, f.eks. fra 5720 til 2895 kPa. Energi frembragt av ekspansjonsturbinen absorberes i kompressoren 15, montert på utløpsakselen av turbinen 14 og drives av denne. Væske som er kondensert i ekspansjonsturbinen (ca. 10 vekt%) fjernes fra dampen i en tank 16 og pumpes av pumpen 17 sammen med flytende hydrokarboner fra tanken 13 og oppvarmes i varmeveksleren 11 ved å kjøle en del av tilførsels-strømmen. Damp fra tanken 16 komprimeres i to trinn av den første kompressor 15 og den annen kompressor 6 opp til ca. 5408 kPa og transporteres deretter til injeksjonskompressorer (ikke vist). En mellomkjøler 18 er anordnet mellom henholdsvis den første og andre kompressor 15 og 6.

Fordeler ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er:

Betydelig reduksjon i lav og middels kompresjonskraft ved

å utnytte energi fra ekspansjonsturbinen. I et spesielt tilfelle spares over 30%, hvilket kommer opp i 4000 hp.

Unngåelse av utvendig kjølesystem ved å utnytte det andre ekspansjonstrinn til å gi den nødvendige kjøling. I et .spesielt tilfelle spares 6200 hp mekanisk kjøling. Fyringsgass-besparelse ved å utnytte turbo-ekspander utvunnet energi istedenfor tilføring av ytterligere kompresjons-energi som krever betydelige mengder fyringsgass. I et spesielt tilfelle ble gassbesparelser over 0,11 x IO<6> m<3> pr. dag oppnådd.

Vedlikehold av ekspansjonsturbin-kompressorkjeder er ytterst enkle sammenlignet med vanlige kjølekompressorer. De roterende deler er meget lette og den sentrale bærende hodedel med både turbin og kompressor-rotorer festet kan lett tas fra hverandre for inspeksjon eller reparasjon. Den roterende hodeenhet kan lett erstattes i løpet av 4 til 6 timer uten behov for å tas vesentlig fra hverandre sammenlignet med 3 til 5 dager for et rotor-skifte for kjølekompressorer.

En plassbesparelse vil oppnås.

Vekten av turbinkompressor-enhetene er betydelig mindre enn de motordrevne kompressorer i den vanlige fremgangsmåte.

Ingen gearboks og fleksible koplinger er nødvendig for turbinkompressor-enhetene. Reservedeler for disse elementer behøver ikke bringes.

En annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er illustrert på fig. 2. De to turbinkompressor-sett er bibeholdt, men kondensat-stabiliseringen bestående av flash-tromler og kompressor er erstattet med rekoker-rektifiseringer, og et betydelig redusert kompresjonssystem.

Væske fra innløpsgassvaskeren 3 slippes ned til 6345 kPa

og kombineres med damp fra kompressoren 24 som skal beskrives senere. Den kombinerte strøm kjøles gjennom vann i kjøleren 19 og kombineres med tofase-strømmen fra veksleren 11 og strømmer til middelstrykk-separatoren 20 som virker ved 6200 kPa. Damp fra middelstrykk-separatoren 20 strømmer til innløpet av veksleren 8. Væske fra middelstrykk-separator kombineres med væsker fra tromler 7 og 9 og slippes ned til rektifikator 21

som virker ved 27 50 kPa. Avdamp-rektifikator 21 komprimeres med kompressoren 24 og kommer sammen med væske fra vaskeren 3 som forut beskrevet. Sumpene fra rektifikatoren 21 strømmer til mellomkokeren 22 for å gi rekokervarme til rektifiseringen og gi kjøling av sump-produktet som tømmes ut gjennom ledningen 23. I tillegg er rekokeren 25 anordnet for å tilføre ytterligere rekoker-ytelse om nødvendig.

Fordeler ved denne andre utførelsesform av fremgangsmåten er: Unngåelse av to kompresjonstrinn fører til en enklere prosess.

Redusert vedlikehold på grunn av eliminering av roterende maskineri.

Besparelse av plass og vekt.

Utnyttelse av spillvarme-energi for rekokerytelse.

Besparelse av fyringsgass på grunn av reduksjon av kompresj onskraft.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte ved selektiv separasjon av gass- og væskefraksjoner fra reservoar eller andre hydrokarbongass/væske-blandinger ved ekspansjon i ekspansjonsturbiner, karakterisert ved at gassen føres gjennom en knockout-beholder uten utvendig kjøling til en første ekspansjonsturbin (5) og etter kondesatseparasjon føres dampen til en andre ekspansjonsturbin (14), derfra føres den til en første kompressor (15) anordnet på og drevet av akselen til den andre turbin (14), og føres etter kompresjon til en andre kompressor (6) anordnet på og drevet av akselen til den første turbin (5).

2 . Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at etter ekspansjonstrinnene utføres konsendatseparasjon ved flash-fordampning.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at etter ekspansjonstrinnene utføres kondesatseparasjon ved rektifisering-rekoking.