NO169613B - Separatoranordning for vaeske og gass. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en separatoranordning for væske og gass, beregnet til å bringes til et ønsket sted og å neddykkes til en stilling nær en neddykket gassrørledning, for å separere intermittente ansamlinger av væske fra gassen i rørledningen, omfattende i det minste en hul, langstrakt og fortrinnsvis sirkulærsylindrisk separator-trykkbeholder, idet denne eller disse har i det minste et innløp for å motta, fra nevnte rørledning, væske og gass som skal separeres, i det minste et gassutløp for å lede separert gass til en annen rørledning, og flere væskeutløp for væske som er separert fra væsken og gassen i separatorbeholderen, og flere sammenkoblede, langstrakte og fortrinnsvis sirkulærsylindriske samlebeholdere for oppsamling av væske, i innbyrdes avstand og side ved side, hovedsakelig i samme plan, ved hjelp av forbindelsesrør tilkoblet hver samlebeholder, idet hver samlebeholder er forbundet med væskeutløpene til den overliggende, tverrgående, hovedsakelig horisontalt ragende separatorbeholder, ved hjelp av avløpsrør, slik at under bruk vil væske som er utseparert i hver separatorbeholder strømme nedover gjennom væskeutløpene og avløpsrørene, inn i samlebeholderne, og mellom samlebeholderne gjennom forbindel-sesrørene, for utligning av væskenivået.

Naturgass som kommer fra undervanns brønner på steder fjernt fra land og på betydelige dybder under vannflaten føres fortrinnsvis via neddykkede rørledninger til et utleverings-eller oppsamlingssted på land. En naturgass som i økende grad finnes og produseres på denne måte er våt naturgass, som er naturgass som under visse forhold i rørledningen inneholder flytende hydrokarbonblanding. Gassen som således transporteres under trykk langs rørledningen inneholder noen ganger ansamlinger av væske, hvilken væske må separeres fra gassen og oppsamles for lagring på et eller annet trinn før bruken av naturgassen.

Vanligvis Skjer denne separering og oppsamling ved hjelp av separatorer som befinner seg på land. Disse konvensjonelle separatorere er store, og omfatter flere lange, parallelle rør som er sammenkoblet ved hjelp av manifolder. På grunn av deres store dimensjoner og fleksible konstruksjon opptar separatorene stor plass og krever betydelig understøttelse i mange punkter, hvilket gjør at de er uegnet til bruk på andre steder enn på land.

Dersom en stor separator trengs offshore der vannet har betydelig dybde er det meget kostbart å anordne en slik installasjon på en fast plattform over vannet, uansett utformning av separatoren. For å unngå de meget store utgifter med å anbringe en separator på en slik fast, offshore plattform, er det ønskelig å komme frem til en separatoranordning som er kompakt og stiv, slik at den kan bringes ut på sjøen og neddykkes til en stilling på sjøbunnen eller på fundamenter på sjøbunnen, nær brønnhodet eller rørledningen.

US-patent 2990796 viser en separatoranordning med en øvre beholder og en nedre beholder. Disse holdes på plass i forhold til hverandre ved hjelp av rør, som rager vertikalt mellom beholderne. Alle de øvrige rørforbindelser i anordningen forløper i bend, slik at de har liten evne til å bevirke avstivning. Et bøyd rør utgjør den eneste forbindelse mellom den nedre beholder og en større, underliggende samlebeholder.

I "Oil & Gas Journal", datert 19. sept. 1983, sidene 95 - 100, er det omtalt en separatoranordning som ikke er beregnet til å anbringes på sjøbunnen. Anordningen omfatter en øvre separatorbeholder som er forbundet med flere underliggende samlebeholdere via rør som er uegnet til å oppta slike påkjenninger som vil oppstå ved flytting av anordningen, og beholderne er derfor anbrakt i en avstivende ramme.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en separatoranordning som angitt innledningsvis, og som kjennetegnes ved at hvert avløpsrør inneholder et indre rør med mindre diameter og større lengde, og ragende med hver ende inn i den respektive beholder, med sin øvre ende ragende høyere enn den øvre enden til avløpsrøret, slik at fortrengt gass kan strømme oppover gjennom det indre rør, mens væske kan strømme nedover gjennom rommet mellom avløpsrøret og det indre rør, og at avløpsrørene rager hovedsakelig vinkelrett på planet som samlebeholderne befinner seg langs.

Avløpsrørene for væske og de indre rør i disse danner således en meget stiv forbindelse mellom separatorbeholderen og samlebeholderne. Anordningen kan derfor gis en slik stivhet at den kan fraktes og senkes uten fare for store deforma-sjoner eller brudd, selv om den ikke er avstivet av noen ramme.

Bruken av de sideveise rør eller forbindelses- og samlerørene samt avløpsrørene som konstruksjonselementer medfører at et ytre rammeverk for separatoranordningen i henhold til oppfinnelsen kan utelates eller ha mindre stivhet enn hva som eller ville ha vært nødvendig.

Fortrinnsvis har separator- og samlebeholderne sylindrisk form, og fortrinnsvis er samlebeholderne anordnet parallelt med hverandre. Samlebeholderne er hensiktsmessig slik anordnet at under drift er deres lengdeakser noe skrådd nedover mot en ende, i retning av væskeutløpet som befinner seg ved eller nær denne ende. Fortrinnsvis er væskeutløpet utløpsrør som munner ut fra hver av de nevnte ender til samlebeholderne. Alternativt er væskeutløpene utløpsåpninger i hver av samlebeholderne, gjennom bunnene til disse, i væske-kommunikasjon med de øverste ender av de respektive forbindelsesrør.

Hensiktsmessig understøttes den øvre ende av det indre rør i separatorbeholderen av hovedsakelig vertikalt anbragte plater som virker som ledeplater eller virveloppløsere, for å minske innholdet av gass i væsken som strømmer nedover. Fortrinnsvis er den nedre ende av det indre rør utvidet eller har en flens, for å minske innholdet av væske i den fortrengte gass som stiger opp gjennom det indre rør fra samlebeholderen. Fortrinnsvis er avløpsrørene og de sideveise rør korte, for anbringelse av beholderne nær hverandre, for å oppnå, høy stivhet. Anordningen kan omfatte en ramme, på hvilken beholderne befinner seg, hvilken ramme er utstyrt med midler for å plassere anordningen på sjøbunnen. Fortrinnsvis omfatter anordningen ballastanordninger som kan aktiveres for å muliggjøre at anordningen kan senkes ned til ønsket sted under vannflaten, hvilke ballastanordninger kan være anordnet i rammen.

Hensiktsmessig danner innløpet og utløpene til separatorbeholderen åpninger gjennom sideveggen til denne, idet væskeut-løpene befinner seg ved bunnflaten av separatorbeholderen, mens gassutløpet befinner seg ved den øvre flate av separatorbeholderen, og innløpet for væske og gass befinner seg på et sted på overflaten av separatorbeholderen mellom væskeutløpet og gassutløpet.

Alternativt omfatter anordningen to separator-trykkbeholdere i innbyrdes avstand side ved side, i samme plan, idet hver separatorbeholder er tilkoblet hver samlebeholder via avløpsrør. Hensiktsmessig befinner et innløp for væske og gass seg ved en ende av hver separatorbeholder, og et gassutløp befinner seg ved eller nær den annen ende av hver separatorbeholder.

For bedre forståelse av den foreliggende oppfinnelse, og for å vise hvordan denne kan bringes til anvendelse, henvises det som eksempler til de vedføyde tegninger, der: Fig. 1 skjematisk og i perspektiv viser en separatoranordning for væske og gass, i henhold til en utførelsesform av den foreliggende oppfinnelse. Fig. 2 viser, sett fra siden og delvis i snitt, anordningen i fig. 1, og viser anordningen operativt tilknyttet en sjøbunn.

Fig. 3 viser et snitt etter linjen A-A i fig. 2.

Fig. 4 viser skjematisk og i perspektiv en separatoranordning for væske og gass i henhold til en annen utførelsesform av

oppfinnelsen.

Fig. 5 viser, sett fra siden og delvis i snitt, anordningen i fig. 4, sammen med en ramme, og viser anordningen i operativ tilknytning til en sjøbunn.

Som vist på de vedføyde tegninger kan en separatoranordning for væske og gass, generelt med henvisningstallet 1, bringes til ønsket sted og senkes til en stilling nær en neddykket gassrørledning (ikke vist) på en sjøbunn 2, for å benyttes til å separere intermittente ansamlinger av væske, slik som en blanding av flytende hydrokarboner, fra naturgass i rørledningen.

Alternativt kan anordningen være innrettet til å fløtes til det ønskede sted. Anordningen kan benyttes for å separere gass fra olje. Anordningen i utførelsesformen i fig. 1 til 3 omfatter i det minste en hul, langstrakt separator-trykkbeholder 3, som fortrinnsvis har sylindrisk form. Denne separatorbeholder 3 har i det minste et innløp 4, i dette tilfelle to slike innløp 4, for tilførsel av væske og gass som skal separeres fra en rørledning.

Som vist i fig. 2 og 3 rager innløpet eller hvert innløp 4 for væske og gass gjennom sideflaten til separatorbeholderen 3, og er hovedsakelig T-formet sett ovenfra, idet de to utløpsåpninger 5 munner ut hovedsakelig koaksialt med lengdeaksen til separatorbeholderen 3.

Separatorbeholderen 3 har også i det minste et gassutløp 6, i dette tilfelle to slike gassutløp 6, for å avgi separert gass til en annen rørledning. Gassutløpet eller hvert gassutløp 6 passerer gjennom den øvre flate av separatorbeholderen 3. Flere væskeutløp 7 for væske som er separert fra væsken og gassen i separatorbeholderen 3 rager fra den nedre flate av beholderen 3, slik som vist 3. Innløpene 4 for væske og gass befinner seg således på en sted på overflaten av separatorbeholderen 3 mellom væskeutløpet 7 og gassutløpene 6. Anordningen i utførelsesformen i fig. 1 til 3 omfatter også flere hule, langstrakte trykkbeholdere 8 for væskeoppsamling, hvilke også fortrinnsvis har sylindrisk form. Disse samlebeholdere 8 er alle hovedsakelig stivt sammenkoblet, i innbyrdes avstand og side ved sidé, hovedsakelig i samme plan, fortrinnsvis parallelt med hverandre, av sideveise rør 9. Dessuten er samlebeholderne 8 alle hovedsakelig stivt tilkoblet væskeutløpene 7 til den overliggende, tverrgående, hovedsakelig horisontalt ragende separatorbeholder 3, ved hjelp av oppover ragende avløpsrør 10. De sideveise rør 9 og avløpsrørene 10 danner strukturell sammenkobling og gir kommunikasjon for fluidstrøm mellom beholderne 3 og 8, slik at under drift vil væske som er utseparert i separatorbeholderen 3, på grunn av tyngdekraften eller ekspansjon av gassen i det indre av separatorbeholderen 3, strømme nedover fra beholderen 3 gjennom væskeutløpene 7 og de kommuniserende avløpsrør 10, inn i samlebeholderne 8 og fra en samlebeholder 8 til en annen, gjennom de sideveise rør 9, for utligning av væskenivået. Anvendelsen av sideveise rør 9 og avløpsrør 10 med liten lengde og forholdsvis stor diameter som konstruksjonselementer minsker stivhetskravene til det ytre rammeverk i konstruksjonen, og øker i stor grad stivheten til den resulterende konstruksjon.

Når anordningen skal kunne fløtes kan oppdriften økes ved bruken av beholdere 3 og 8 med forholdsvist stort volum, hvilket gjør at anordningen kan flyte for å slepes på vannflaten til ønsket sted. Alternativt kan flytetanker være anordnet på eller festet til anordningen. De sideveise rør 9 og avløpsrørene 10 har liten lengde for at beholderne 3 og 8 skal være anbragt nær hverandre for å oppnå større stivhet, hvilket øker den kompakte natur til anordningen og evnen til å slepes når anordningen kan flyte.

For å muliggjøre neddykking og nedsenking av anordningen til sjøbunnen nær et brønnhode for naturgass eller nær en neddykket rørledning for naturgass kan anordningen omfatte ballastanordninger, slik som tanker som om ønskelig kan fylles for å senke anordningen. Dessuten omfatter anordningen en ramme 11 som beholderne 3 og 8 befinner seg på. Samlebeholderne 8 kan være festet til rammen 11 på hvilken som helst passende måte, slik som ved hjelp av salstøtter 12 og holdestropper 13, slik som vist i fig. 2. Dessuten er rammen 12 utstyrt med midler, slik som en styrehylse som kan følge en styrevaier for mon-tering på en styretapp 14 med en sperreanordning for å holde anordningen på fundamenter 15 festet til sjøbunnen 2, f.eks. ved hjelp av peler. Alternativt kan anordningen faststøpes til peler.

Som vist mere detaljert i fig. 3 inneholder hvert avløpsrør 10 et indre rør 16 som har liten diameter og stor lengde, liggende koaksialt i avløpsrøret og ragende med hver ende inn i beholderne 3 og 8. På denne måte er det dannet en ytre, ringformet strømningskanal 17 mellom ytterflaten av det indre rør 16 og innerflaten av avløpsrøret 10, for strømning av væske fra separatorbeholderen 3 inn i den respektive samlebeholder 8. Dessuten danner det indre av det indre rør 16 en indre strømningskanal 18 for fortrengt gass, slik at denne kan strømme oppover fra samlebeholderen 8 og inn i separatorbeholderen 3, f.eks. når væske som strømmer inn i samlebeholderen 8 fortrenger gass som befinner seg i denne.

Som vist i fig. 2 og 3 understøttes den øvre ende av det indre rør 16 i separatorbeholderen 3 av hovedsakelig vertikalt stående plater 19 som virker som ledeplater eller virveloppløsere, for å minske at gass strømmer ned i væsken. Den nedre ende av det indre rør 16 kan være utvidet eller ha en flens 20, for å minske innholdet av væske i den fortrengte gass som stiger gjennom det indre rør 16 fra samlebeholderen 8.

Anordningen kan anbringes slik i nærheten av rørledningen, og/eller den innbyrdes beliggenhet til separatorbeholderen 3 og samlebeholderne 8 kan være slik, at lengdeaksene til samlebeholderne 8 er noe skrådd nedover mot en ende 21, for å fremme bevegelsen av oppsamlet væske mot enden 21. For å fjerne den oppsamlede væske fra samlebeholderne 8 er endene 21 til denne hensiktsmessig utstyrt med væskeutløp 22. Alternativt kan utløpene 22 befinne seg i bunnen av hver beholder 8. Dessuten kan disse utløp 22 omfatte en ventil som kan åpnes og lukkes i avhengighet av væskenivået i samlebeholderne 8, for å fjerne væske fra disse på hvilken som helst passende måte, f.eks. til en rørledning.

Om nødvendig kan rammen 11 være laget hul for å danne ballastkammere som kan fylles med luft for å øke oppdriften til anordningen under fløting samt fylles med vann for ballast, og for å motstå det ytre trykk, når anordningen neddykkes og senkes til ønsket sted på sjøbunnen.

Separatoren for væske og gass i henhold til den annen utfør-elsesform vist i fig. 4 og 5 er i utgangspunktet lik utførel-ses formen i fig. 1 til 3, og like deler er gitt de samme hen-visningstall og vil ikke bli beskrevet i detalj. I anordningen vist i fig. 4 og 5 er imidlertid de sideveise rør 9 utelatt, og er erstattet av et samlerør 23 som rager hovedsakelig horisontalt i et lavere nivå enn bunnene til samlebeholderen 8, samt flere forbindelsesrør 24. Disse forbindelsesrør 24 rager oppover og forbinder røret 23 med utløpsåpningene, en i hver samlebeholder 8, gjennom bunnen til disse, slik som vist i fig. 5, for å utligne væskenivået i beholderne 8 og for oppsamling.

For dette formål kan røret 23 og forbindelsesrørene 24 ha større diameter enn ellers, slik at det felles utløp kan lede væsken ut fra beholderne 8. I anordningen vist i fig. 4 og 5 er således utløpene 22 ved de nedre ender av beholderne 8 ikke nødvendige, men utløpsåpningene i bunnen til hver beholder 8 kommuniserer med de øverste ender av forbindelses-rørene 24.

Dessuten har anordningen vist i fig. 4 og 5 en eller flere, i dette tilfelle to separatorbeholdere 3 i innbyrdes avstand, side ved side, i samme plan. Hver samlebeholder 8 er tilkoblet hver beholder 3 via de respektive avløpsrør 10. I denne utførelsesform har hver separatorbeholder 3 et innløp 4a for væske og gass som befinner seg ved en ende av beholderen, for tilførsel av en blanding av væske og gass som skal separeres via en felles tilførselsledning B. Et gassutløp 6a er anordnet i hver beholder 3, ved eller nær den ende av beholderen 3 som er fjernest fra innløpet 4a. Utløpene 6a er hensiktsmessig koblet slik at det er dannet et felles utløp C for separert gass.

Ved bruk av anordningen i henhold til oppfinnelsen kan for hver utførelsesform væske fortrenges av gass, forutsatt at stigerøret for væske fra røret 23 er koblet til en beholder på overflaten, idet strømningene fra denne reguleres slik at det opprettholdes et tilstrekkelig lavt trykk i denne beholder.

Når væsken således er fortrengt fra beholderne 8 skjer en liten strømning av gass, begrenset av reguleringsutstyr på overflaten. Det trengs ikke utstyr eller ventiler for å regulere væskenivået under vann.

Anordningen kan omfatte en ramme 11, som vist i fig. 5.

Claims (9)

1. Separatoranordning (1) for væske og gass, beregnet til å bringes til et ønsket sted og å neddykkes til en stilling nær en neddykket gassrørledning, for å separere intermittente ansamlinger av væske fra gassen i rørledningen, omfattende i det minste en hul, langstrakt og fortrinnsvis sirkulærsylindrisk separator-trykkbeholder (3), idet denne eller disse har i det minste et innløp (4) for å motta, fra nevnte rørledning, væske og gass som skal separeres, i det minste et gassutløp (6) for å lede separert gass til en annen rørled-ning, og flere væskeutløp (7) for væske som er separert fra væsken og gassen i separatorbeholderen (3), og flere sammenkoblede, langstrakte og fortrinnsvis sirkulærsylindri-

ske samlebeholdere (8) for oppsamling av væske, i innbyrdes avstand og side ved side, hovedsakelig i samme plan, ved hjelp av forbindelsesrør (23, 24;9) tilkoblet hver samlebeholder, idet hver samlebeholder (8) er forbundet med væskeutløpene til den overliggende, tverrgående, hovedsakelig horisontalt ragende separatorbeholder (3), ved hjelp av avløpsrør (10), slik at under bruk vil væske som er utseparert i hver separatorbeholder (3) strømme nedover gjennom væskeutløpene (7) og avløpsrørene (10), inn i samlebeholderne (8), og mellom samlebeholderne gjennom forbindelsesrørene (23,24;9), for utligning av væskenivået,karakterisert ved at hvert avløpsrør (10) inneholder et indre rør (16) med mindre diameter og større lengde, og ragende med hver ende inn i den respektive beholder (3,8), med sin øvre ende ragende høyere enn den øvre enden til avløpsrøret (10), slik at fortrengt gass kan strømme oppover gjennom det indre rør (16), mens væske kan strømme nedover gjennom rommet (17) mellom avløpsrøret (10) og det indre rør (16), og at avløpsrørene (10) rager hovedsakelig vinkelrett på planet som samlebeholderne (8) befinner seg langs.

2. Anordning som angitt i krav 1,karakterisert ved at samlebeholderne (8) er anordnet parallelt med hverandre.

3. Anordning som angitt i krav 1 eller 2,karakterisert ved at samlebeholderne (8) er slik anordnet at under bruk er deres lengdeakser skrådd noe nedover mot en ende (21) i retning av væskeutløpet (22,23,24), som befinner seg ved eller nær den nevnte ende.

4. Anordning som angitt i krav 3,karakterisert ved at væskeutløpet er utløpsrør (22) som munner ut fra hver nevnte ende (21) av samlebeholderne (8).

5. Anordning som angitt i ett av kravene 1 - 4, karakterisert ved at de indre rør (16) befinner seg koaksialt i avløpsrørene (10).

6. Anordning som angitt i krav 5,karakterisert ved at den øvre ende til det indre rør (16) understøttes i separatbeholderen (3) av hovedsakelig vertikalt stående plater (19) som virker som ledeplater eller virvelbegrensere, for å minske innhold av gass som strømmer nedover i væsken.

7. Anordning som angitt i krav 5 eller 6,karakterisert ved at den nedre ende til det indre rør (16) er utvidet eller har en flens, for å gjøre innholdet av væske i den fortrengte gass som stiger gjennom det indre rør fra akkumulatorbeholderen (8) så lite som mulig.

8. Anordning som angitt i hvilket som helst av kravene 1-7,karakterisert ved at innløpet (4) og utløpet (6,7) til separatorbeholderen (3) går gjennom sideveggen til denne, idet væskeutløpene (7) befinner seg i bunnflaten til separatorbeholderen, og gassutløpet (6) befinner seg i den øvre flate av separatorbeholderen, og innløpet for væske og gass befinner seg på et sted på overflaten av separatorbeholderen mellom væskeutløpene (7) og gassutløpet.

9. Anordning som angitt i krav 8,karakterisert ved at et innløp (4a) for væske og gass befinner seg ved en ende av hver separatorbeholder og et utløp (6a) for gass befinner seg ved eller nær den annen ende av hver separatorbeholder.