NO20130164A1 - Anordning og framgangsmåte for reduksjon i avleiring i en dødvannssone i en fluidledning - Google Patents

Abstract

Det beskrives en avleiringsdempende eller -hindrende anordning ved en radiell innsnevrlng (12) l en rørledning (1), hvor minst en spiralformet strømningsstyring (2) er anordnet i et rørledningsparti (1a) oppstrøms innsnevringen (12), idet strømningsstyringen (2) rager radiell innover fra en rørvegg (11) og med en lengderetning skråstilt relativt rørledningens (1) senterakse (S). Det beskrives også en framgangsmåte for å dempe eller å hindre avleiring i en dødsone (31) i en fluidstrøm (3) nedstrøms en innsnevring (12) i en rørledning (1).

Description

ANORDNING OG FRAMGANGSMÅTE FOR REDUKSJON I AVLEIRING I EN DØDVANNS-SONE I EN FLUIDLEDNING

Det beskrives en avleiringsdempende eller -hindrende anordning ved en radiell innsnevring i en rørledning.

Det beskrives også en framgangsmåte for å dempe eller å hindre avleiring i en død-sone i en fluidstrøm nedstrøms en innsnevring i en rørledning.

Innen olje- og gassproduksjon skaper avleiringer (scaling) i produksjonsvæskestrøm-men til dels store problemer og krever kostbare tiltak for at rørledningenes transportkapasitet skal opprettholdes. Avleiringen dannes ved at krystalliserte stoffer som føl-ger produksjonsvæska, for eksempel karbonater, avsettes på flater i rørledningen. Det er allment kjent at avleiringene særlig oppstår i turbulente områder og i dødvannsso-ner, dvs. i områder der geometrien medfører at strømningshastigheten er redusert. Dette skyldes at avleiringsintensiteten styres av to prosesser som motvirker hverand-re, nemlig a) elektrokjemiske krefter som trekker krystallene mot rørledningsflatene, og b) væskestrømmen trekker på krystallene. I soner med sterk væskestrøm har de strømningsinduserte kreftene overtaket slik at avleiring hindres, mens de elektrokjemiske kreftene har overtaket der væskestrømmen er redusert, noe som kan resultere i avleiring.

Det er derfor en fordel om en rørledning i så liten grad som mulig tildanner dødvanns-soner, for eksempel ved at det i minst mulig grad forekommer skarpe innsnevringer som skaper turbulent strømning med tilgrensende stillestående væske. Selv om dette er kjent for en fagperson, vil rørledninger ofte være forsynt med slike kritiske innsnevringer, særlig i tilknytning til ventiler. I tillegg til at avleiringer ved en ventil virker inn på rørledningens transportkapasitet, kan avleiringer ved en ventil dessuten påvirke ventilens evne til å kunne stenge for væskestrømmen, og i verste fall kan avleiring i ventilen føre til at ventilen slutter å virke. Dette kan særlig være gjeldende for ventiler som svært sjelden stilles om. En dødvannssone opptrer særlig nedstrøms innsnevring en, dvs. på lesiden. Figur 1 illustrerer en simulering av strømningshastighet omkring lesiden av en innsnevring, dvs. nedstrøms innsnevringen.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe til veie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Begrepet "rørledning" benyttes i det vesentlige om enhver komponent som omslutter et parti av en strømningsbane for et fluid, idet begrepet ikke er begrenset til det som vanligvis faller inn under betegnelsen "rør", "rørledning" og lignende.

Oppfinnelsen tilveiebringer avleiringsdempende eller -hindrende midler anordnet ved et innsnevret parti av en rørledning, nærmere bestemt ved at nevnte midler tilveiebringer en periferistrømningshastighetskomponent for det fluidet som strømmer i rør-ledningen. Periferistrømningshastighetskomponenten sammen med en aktuell aksial-strømningshastighetskomponent tildanner en aktuell strømningshastighet for en gitt lokasjon. Den aktuelle strømningshastigheten tilveiebrakt i en typisk dødsone kan være 10-100 ganger strømningshastigheten i dødsonen når det innsnevrede partiet ikke er forsynt med avleiringsdempende eller -hindrende midler. Hvilken strømnings-hastighet som er nødvendig for å forhindre avleiring vil være avhengig av flere fakto-rer, for eksempel krystallenes kjemisk tiltrekningskraftpotensiale, fluidets viskositet og kjemiske sammensetning.

De avleiringsdempende eller -hindrende midlene må være anordnet oppstrøms det innsnevrede partiet av rørledningen, eksempelvis en ventil som skal beskyttes, og midlene kan være tildannet som ett eller flere spiralformet, langstrakt element som med sin lengderetning er anordnet i rørledningens aksielle retning og rager fra rørled-ningens vegg i radiell retning innover mot rørledningens senter. Det spiralformede, langstrakte elementet kan tildanne en vegg som deler rørledningen i flere løp. Rørled-ningspartiet vil dermed tildanne to strømningsløp som snor seg i rørledningspartiets aksielle retning. Alternativt kan de avleiringsdempende eller -hindrende midlene være tildannet som radielle forhøyninger som rager i radiell retning innover fra rørledning-ens vegg, idet et sentrumsparti av rørledningen har et gjennomgående fritt løp.

I et første aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt en avleiringsdempende eller

-hindrende anordning ved en radiell innsnevring i en rørledning, kjennetegnet ved at minst én spiralformet strømningsstyring er anordnet i et rørledningsparti oppstrøms

innsnevringen, idet strømningsstyringen rager radielt innover fra en rørvegg og med en lengderetning skråstilt relativt rørledningens senterakse.

Strømningsstyringen kan tildanne en vegg som tilveiebringer to adskilte strømningsløp i rørledningspartiet.

Strømningsstyringens minste diameter kan maksimalt lik den radielle innsnevringens diameter.

Strømningsstyringen(e)s stigning kan være avtakende i retning mot innsnevringen.

I et andre aspekt vedrører oppfinnelsen mer spesifikt en framgangsmåte for å dempe eller å hindre avleiring i en dødsone i en fluidstrøm nedstrøms en innsnevring i en rør-ledning, hvor fluidstrømmen oppviseren aksialstrømningshastighet, kjennetegnet ved at framgangsmåten omfatter følgende trinn: ved hjelp av minst én strømningsstyring å tilveiebringe en periferistrømnings-hastighet i det minste på en leside av innsnevringen.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser en grafisk framstilling av en fluidstrøms simulerte, resulterende strømningshastighet ved en innsnevring i en rørledning, idet nedre del a) viser den resulterende strømningshastigheten uten avleiringsdempende eller -hindrende tiltak, og øvre del b) viser effekten av å tilveiebringe avleiringsdempende eller -hindrende midler ifølge oppfinnelsen oppstrøms innsnevringen; Fig. 2 viser i perspektiv og delvis gjennomskåret et parti av en rørledning forsynt med en første utførelse av oppfinnelsen, idet en diametral, spiralformet vegg strekker seg i aksial retning i et parti av rørledningen; og Fig. 3 viser i perspektiv og delvis gjennomskåret et parti av en rørledning forsynt med en andre utførelse av oppfinnelsen, idet flere radielle forhøy-ninger som rager innover fra en rørvegg, strekker seg i aksial retning i et parti av rørledningen.

På tegningene angir henvisningstallet 1 en rørledning omfattende en innsnevring 12 i et strømningsløp 13 for en fluidstrøm 3. På en leside 121 av innsnevringen 12, dvs. nedstrøms innsnevringen 12, er det tilveiebrakt en dødsone 31 i fluidstrømmen, dvs. en sone hvor en strømningshastighet VTer tilnærmet lik null ifølge kjent teknikk (se

figur la).

I en første utførelse av oppfinnelsen (se figur 2) er det tilveiebrakt et avleiringsdempende eller -hindrende middel i form av en spiralformet strømningsstyring 2 som ti I— danner en diametral vegg som snor seg i aksial retning i et rørledningsparti la opp-strøms innsnevringen 12. Den strømningsstyrende veggen 2 og en rørvegg 11 avgrenser to atskilte strømningsløp 13, 13' som på grunn av strømningsstyringens 2 spiralform tilveiebringer en strømningshastighetskomponent VPi rørledningens 1 peri-feriretning. Nedstrøms strømningsstyringen 2 avtar periferistrømningshastigheten VPgradvis, og strømningsstyringen 2 anordnes derfor i umiddelbar nærhet av innsnevringen 12. Vektorsummen av periferihastigheten VPog en aksialstrømningshastighet VA utgjør i enhver lokasjon i rørledningen 1 en resulterende strømningshastighet VT.

I en andre utførelse av oppfinnelsen (se figur 3) er det tilveiebrakt flere avleiringsdempende eller -hindrende midler i form av spiralformede strømningsstyringer 2, 2' som rager innover fra rørveggen 11 og i det vesentlige jevnt fordelt i et strøm-ningsløps 13 periferi. Strømningsstyringene 2, 2' oppviser en høyde, dvs. en innvendig diameter DMin, som er maksimalt lik innsnevringens innvendige diameter DFR. På figur 3 rager strømningsstyringene 2, 2' lenger inn i strømningsløpet 13 enn innsnevringen 12.

Når det tilveiebringes en fluidstrøm 3 i rørledningen 1, påfører strømningsstyringen(e) 2, 2' fluidstrømmen 3 en periferihastighetskomponent VP. Dette fører til at det på innsnevringens 12 leside 121 tilveiebringes en resulterende strømningshastighet VTsom er langt høyere enn på en innsnevrings 12 leside 121 hvor rørledningen 1 ikke er forsynt med strømningsstyring(er) 2, 2', se figur la i sammenligning med figur lb.

Periferistrømningshastigheten VPpå innsnevringens 12 leside 121 påvirkes blant annet av fluidets 3 strømningshastighet ved inngangen til rørledningsparti la som er forsynt med strømningsstyring(er) 2, 2', avstanden mellom strømningsstyringen(e) 2, 2' og innsnevringens 12 leside 121, differansen mellom innsnevringens 12 og strømnings-styringen(e)s 2, 2' innvendige diametre, strømningsstyringen(e)s 2, 2' stigning P, særlig stigningen P ved strømningsstyringen(e)s 2, 2'nedstrøms ende, og fluidets 3 viskositet.

De strømningshastigheter som er indikert i figurene er eksempler på hvordan strøm-ningsstyringen^) 2, 2' gir en positiv effekt på strømningshastigheten nedstrøms innsnevringen 12. Den strømningshastigheten som er nødvendig for å hindre avleiring tilveiebringes fra forsøk og erfaring med brønnfluider med forskjellige kjemiske sam- mensetninger, og strømningsstyringen(e)s 2, 2' utforming, for eksempel stigningsgrad P, velges ut fra hvilken radiell strømningshastighetskomponent PR en vil oppnå ved en spesifikk fluidstrømning.

Claims (5)

1. Avleiringsdempende eller -hindrende anordning ved en radiell innsnevring (12) i en rørledning (1),karakterisert vedat minst én spiralformet strømningsstyring (2) er anordnet i et rørledningsparti (la) opp-strøms innsnevringen (12), idet strømningsstyringen (2) rager radielt innover fra en rørvegg (11) og med en lengderetning skråstilt relativt rørledningens (1) senterakse (S).

2. Avleiringsdempende eller -hindrende anordning i henhold til krav 1, hvor strømningsstyringen (2) tildanneren vegg som tilveiebringer to adskilte strømningsløp (13, 13') i rørledningspartiet (la).

3. Avleiringsdempende eller -hindrende anordning i henhold til krav 1, hvor strømningsstyringens (2<1>) minste diameter (DMin) er maksimalt lik den radielle innsnevringens (12) diameter (DFR).

4. Avleiringsdempende eller -hindrende anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 1-3, hvor strømningsstyringen(e)s (2, 2') stigning er avtakende i retning mot innsnevringen (12).

5. Framgangsmåte for å dempe eller å hindre avleiring i en dødsone (31) i en fluidstrøm (3) nedstrøms en innsnevring (12) i en rørledning (1), hvor fluid-strømmen (3) oppviser en aksialstrømningshastighet (VA),karakterisert vedat framgangsmåten omfatter følgende trinn: ved hjelp av minst én spiralformet strømningsstyring (2) å tilveiebringe en periferistrømningshastighet (VP) i det minste på en leside (121) av innsnevringen (12).