NO20131438A1 - Fremgangsmåte og system for å fjerne avsetninger inne i et rør eller rørledning - Google Patents

Description

Tittel:

Fremgangsmåte og system for å fjerne avsetninger inne i et rør eller rørledning Teknisk felt: Oppfinnelsen angår et apparat og en fremgangsmåte som fjerner avsetninger på innsiden og/eller utsiden av rørvegger slik angitt i den innledende del av de uavhengige krav.

Bakgrunnsteknikk:

Rørledninger som benyttes for å transportere produkter slik som petroleum, gass eller andre fluider kan bli hindret eller bli ineffektiv ved oppsamling av avsetninger på rørveggene. Avsetningene kan være eksternt materiale, avfall eller naturlige avfallsprodukter slik som for eksempel parafin, kalsium, leire, hydrater, avskalling, naftenat og asfaltener. For å fjerne disse uønskede avsetninger krever rør eller rørledninger generelt rensning, testing eller justering. En kjent teknikk for å oppnå slik fjerning er å benytte en såkalt pigg (engelsk: «pig» som er en forkortelse av Pipe Inspection Gauge). Piggen er utformet for å gi en tett tilpasning inne i røret og å fremkalle bevegelse langs røret ved å føre inn trykksatt fluid bak piggen. I løpet av bevegelsen fjernes avsetninger fra innerflaten ved skraping eller børsting, eller simpelthen ved å trykke avsetningene foran seg mens den beveger seg til et punkt hvor den kan fjernes sammen med de frigjorte avsetningene. Slike mono-retningsbestemte pigger som beveges langs med fluidstrømmen kan sette seg fast når de møter store mengder av avsetninger på rørveggen, og dermed danne en permanent plugg i rørledningen. Eksempler på tradisjonell mono-retningsbestemte pigger kan finnes beskrevet i GB 2'141'201 A eller FR 2'630'934 Al. Nylig har toveis-retningsbestemte pigger vist å være egnet for fjerning av avsetninger inne i undervanns-hydrokarbon-produksjons-rørledninger, se WO 2012/093079 Al. Av andre publikasjoner som omhandler avsetninger på rørledninger kan det nevnes patentpublikasjon WO 2010/087724 Al hvor det er beskrevet en fremgangsmåte for å måle tykkelsen av avsetning på innerveggen av en struktur som leder fluidstrøm av hydrokarboner.

Fjerning av avsetninger er spesielt viktig innen olje- og gassindustrien. Alvorlige problemer oppstår når hydrokarbon-fluider beveges langs undervanns-rørledninger ved store dyp og i kaldt vann. Slike problemer kan innbefatte dannelsen av hindringer i rørledningen i form av hydrater eller andre avsetninger slik som is, leire og avfall (for eksempel asfaltener, sand). Det initialt varme brønnfluidet kjøles ned av kaldt sjøvann, for derved å skape kondensasjon, presipitering og hydrat- og leiredannelse/-krystallisering. Under er det beskrevet et ikke-uttømmende antall av kjente fremgangsmåter som ofte benyttes for å fjerne den uønskede leire- og hydratdannelsen, eller å hindre en slik dannelse:

• Tilføre kjemikaler (slik som avleiringshemmende korrosjonsinhibitorer (engelsk: antiscaling corrosion inhibitors), leireinhibitorer, metanol eller mono-etylenglykol MEG) til brønnfluidene. • Benytte direkte elektrisk oppvarming (DEH), dvs. å anordne elektriske kabler langs med rørledningen for å opprettholde brønnfluidene ved en temperatur over temperaturen der leire («wax appearance temperature» - WAT) felles ut. Et typisk arrangement er en ekstra kabel som er plassert «piggy back» eller ved produksjonsrøret med en effekt på flere megawatt (typisk 30-40 MW). • Termisk isolering i form av anvendelse av termisk isolasjon rundt rørledningen og/eller grave rørledningen ned i sjøbunnen. Et alternativ er rør-i-rør-konfigurasjon eller tykt lag av PP (fast polypropylen-skum) eller PP (skum) eller PUR (polyuretan) ekstrudert rundt rørenes ytre flate. • Steindumping og oppmuldring av rørledninger, hovedsakelig utført for å isolere rørene ytterligere, for derved å holde strømmen varm.

• Benyttelse av en pigg som beskrevet ovenfor.

Flere ulemper kan knyttes til benyttelse av pigger. Et pigg-system omfatter typisk en piggutskytningsstasjon og en mottaksstasjon, der hver omfatter en sammenstilling av isoleringsventiler, en innfangningstønne (engelsk: trap barrel), en inngangsluke og en omløpsventil, noe som sørger for at en operatør kan skyte ut en pigg (ved hjelp av et fartøy) sikkert inn i rørledningen og å fange den opp på den andre enden. Innfangningstønnene er normalt avstengt ved én ende og plassert utenfor hovedrørledningen. Systemet har en tendens til å ta opp et stort volum og er tungt. Pigger skytes også ut fra en toppside-anlegg (plattform eller land) og to kostbare produksjonsrør er derfor nødvendig (pigg-sløyfe) i stedet for kun én. I tillegg må brønnstrømproduksjonen i mange tilfeller reduseres for ikke å påtrykke for høyt trykk på piggen. Som nevnt ovenfor har det nylig blitt publisert en toveis-retningsbestemt pigg-apparat som overvinner disse ulempene. Dette pigg-apparatet beskrevet i WO 2012/093079 A2 omfatter en pigg anordnet for bevegelse inne i et rør og inkluderer et rørformet legeme som har en langsgående akse som sammenfaller med sentralaksen til røret og en gjennomgående åpning som tillater fluider i røret å strømme gjennom legemet. Pigg-apparatet omfatter også fremdriftsinnretning anordnet og konfigurert for å tilføre en drivkraft på piggen for å tillate piggen å bevege seg på innsiden av rørdelen, uavhengig av fluidstrømmen. Imidlertid er det med dette systemet fortsatt nødvendig med en bevegbar pigg på innsiden av røret og fremdriftsinnretning for å oppnå de nødvendige piggbevegelsene, noe som gir et høyt kompleksitetsnivå som kan være kostbart og tungvint. Selv de nye toveis-retningsbestemte pluggoperasjonene basert på plugging vil måtte håndtere risikoen for operasjonelle utfordringer slik som pigg-hindring grunnet for høy avsetningsdannelse.

Med unntak av pigg-apparatet beskrevet i WO 2012/093079 A2 har de tiltak som i dag tas for å hindre dannelse av hydrat og leire-avsetninger klare begrensninger når det gjelder transportavstand. Jo lengre røret er, jo høyere er kostnaden.

Et enkelt og pålitelig system for å sikre undervannstransport av hydrokarboner over lengre avstander er å tillate såkalt «kaldstrøm». Dersom brønnstrømfluidene, rørledningsveggen og det omgivende sjøvannet er ved samme eller lignende temperatur dannes det ikke leire-avsetninger på innsiden av rørveggflaten, men transporteres derimot problemfritt sammen med brønnfluidet. Kaldstrøm oppnås normalt ved å tillate brønnstrømmen å bli avkjølt til omgivende sjøvannstemperatur simpelthen ved varmeveksling gjennom rørledningsveggen. Imidlertid vil vesentlig hydrat- og leiredannelse finne sted i rørledningsdelen der kjølingen skjer. Denne relativt korte avkjølingsdelen, typisk 1000 meter eller mindre, vil derfor måtte gjennomgå avsetningsfjerningsoperasjoner oftere, for eksempel ved bruk av de ovenfor nevnte piggene, beskrevet i WO 2012/093079 A2, eller ved statisk å påføre den relevante delen for oppvarming over en kort tidsperiode, som beskrevet i WO 2009/051495.

Det er derfor et behov for et apparat og en fremgangsmåte som fjerner avsetninger spesielt på de områder beliggende på innsiden av rørdelveggene der det oppstår for store mengder med avsetninger, for eksempel rundt om avkjølingsdelene ved bruk av «kaldstrøm»-prosessen, og både overvinner ulempene og oppnår videre fordeler sammenlignet med den kjente teknikk.

Sammendrag av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er fremsatt ogkarakterisert vedde selvstendige krav, mens de uselvstendige krav beskriver andre særegenheter av oppfinnelsen.

Især angår oppfinnelsen et fluidstrømprosesseringsanlegg og en fremgangsmåte for pigg-fri fjerning av leire og hydrat-avsetninger i hydrokarbonproduksjons-strømningsrørene eller rørledningene. Anlegget omfatter minst ett avkjølingsstrømningsrør og avkjølingsinnretning anordnet for å avkjøle fluidet i avkjølingsstrømningsrøret / -ene over en avkjølingsseksjon inntil fluidet oppnår en temperatur ved eller nær avkjølingsstrømningsrørets omgivelsestemperatur / omgivende temperatur, for derved å redusere vesentlig eller fjerne muligheten for at avsetningene vil feste seg til innerveggene til strømningsrørene. Anlegget omfatter videre minst ett kjøretøy anordnet på minst ett av det minst ene avkjølingsstrømningsrøret, hvor hvert kjøretøy, eller noen av kjøretøyene, omfatter minst én hylse / segment som er konfigurert til å omslutte i det minst delvis den ytre omkretsen av avkjølingsstrømningsrøret, avsetningsfierningsinnretning ved eller nær den ytre omkretsen av avkjølingsstrømningsrøret, idet avsetningsfjerningsinnretningen er konfigurert til å fjerne avsetninger beliggende på innerveggen av avkjølingsstrømningsrøret, og en fremdriftsenhet som er konfigurert til å kjøre kjøretøyet toveis på avkjølingsstrømningsrøret. Avkjølingsseksjonen er definert som det område av avkjølingsrøret/-ene der det gjennomgående fluidet gjennomgår en avkjøling på grunn av den påtvungne avkjølingsmekanismen, noe som vil bli forklart i mer detalj under.

Det oppfinneriske anlegget bør være egnet for undervanns-hydrokarbonproduksjon, men kan også med fordel være egnet for dekk-side produksjon eller produksjon på land.

Minst ett av de minst ett kjøretøy er fortrinnsvis gjenopprettbar, for eksempel ved bruk av en ROV ved undervanns-produksjon, slik som ved kopling av det respektive kjøretøyet til den ytre omkretsen av det respektive avkjølingsstrømningsrøret ved bruk av en hengslet påklemmingsteknikk, ved magneter, etc.

Videre kan avsetningsfjerningsinnretningen omfatte oppvarmingsinnretning som er konfigurert til å varme opp innerveggene til avkjølingsstrømningsrøret, for derved å tillate oppvarmingsindusert fjerning av avsetninger. Oppvarmingsinnretningen kan med fordel konfigureres til å varme opp innerveggen ved varmepulser av endelig varighet for å unngå smelting av avsetningene som skal frigjøres. Varigheten av varmepulsene er fortrinnsvis satt til å være tilstrekkelig lenge til å frigjøre en hoveddel av avsetningen fra innerveggen innenfor avkjølingsseksjonen. Samtidig er varigheten fortrinnsvis tilstrekkelig kort, og/eller intensiteten fortrinnsvis tilstrekkelig lav, til å unngå noe vesentlig smelting av en hoveddel av avsetningen innenfor avkjølingsseksjonen. Alternativt, eller i tillegg, til oppvarmingsinnretningen kan avsetningsfjerningsinnretningen omfatte vibrasjonsinnretning som er konfigurert til å forårsake vibrasjoner at innerveggen til avkjølingsstrømningsrøret, for derved å tillate vibrasjonsindusert fjerning av avsetninger. I sistnevnte tilfelle ligger frekvensene til en hoveddel av vibrasjonene som skapes av vibrasjonsinnretningen fortrinnsvis innenfor det ultrasoniske området. Formuleringen «en hoveddel» betyr i dette dokumentet en del som utgjør mer enn 50 % av det totale frekvensområdet.

Den induserte frigjøringen av avsetninger kan også oppnås ved å tillate minst ett av det minst ene kjøretøy å krysse den de aktuelle del(er) av avkjølingsstrømningsrøret med en forhåndsbestemt hastighet og en forhåndsbestemt innstilling av oppvarmingen og/eller vibrasjonen. For eksempel, for å oppnå gunstig varmeeksponering er kjøretøyet /-ene innstilt med en kontinuerlig varmeeffekt og en konstant hastighet, eller med en kontinuerlig varmeeffekt og en variabel hastighet. Den sistnevnte parameter kan også fungere som et alternativ, eller et tillegg, til enhver innstilling / justering av oppvarmingspulsvarighetene i løpet av en optimaliseringsprosedyre.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen er frem driftsenheten selvforsørgende, for eksempel ved hjelp av én eller flere dedikerte batterier koplet til mekaniske systemer basert på tannstang mellom strømningsrørene, vinsj systemer, dedikerte hjul på kjøretøyene, etc. Fremdriftssystemet kan også være en magnetkraft generert inne i kjøretøyet ved et dedikert magnetismesystem. En slik fremdriftsenhet kan omfatte posisjoneringspropeller (thrusters) slik som posisjoneringspropeller som normalt benyttes i ROV.

I enda en fortrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter anlegget videre dedikert ladningsinnretning for kjøretøyet /-ene, for eksempel ved benyttelse av navlestrenger og/eller dedikert(e) stasjon(er) fordelt nær til eller på avkjølingsstrømningsrørene som kan tilveiebringe blant annet kraft og kommunikasj onssignaler.

I enda en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter anlegget flere kjøretøy på hver av det minst ene avkjølingsstrømningsrøret, idet hvert av kjøretøyene er betjent i dedikerte seksjon(er) på dets respektive avkjølingsstrømningsrør.

I enda en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter anlegget videre en innmatingsstrømningsrør som kan koples for fl uidgj enn omgang med et fluidreservoar, samt et utførsel sstrømningsrør, idet det minst ene avkjølingsstrømningsrøret kopler innmatingsstrømningsrøret med utførselsstrømningsrøret for fluidgjennomgang.

Avkjølingsstrømningsrøret /-ene som utgjør avkjølingsseksjonen kan konfigureres ble flere måter slik som i parallell, helisk / i spiral, forhøyet eller en kombinasjon derav. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter anlegget flere avkjølingsstrømningsrør, for eksempel anordnet i det vesentlige parallelle med hverandre og / eller stablet vertikalt. De flere avkjølingsstrømningsrør kan koples til innmatingsstrømningsrøret og utførselsstrømningsrøret via henholdsvis en innløpsmanifold og en utløpsmanifold, der hvert av de flere avkjølingsstrømningsrør omfatter kjøretøyet eller kjøretøyene.

I enda en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er anlegget under bruk understøttet av sjøbunnen under et vannlegeme og koplet i fluidkommunikasjon med én eller flere undervannsfluidreservoarer for produksjon av en hydrokarbon-inneholdende strøm med en temperatur som er høyere enn den omgivende sjøvannstemperaturen. Anlegget kan være beliggende direkte på sjøbunnen, eller være løftet over sjøbunnen ved hjelp av en rammestruktur, eller en kombinasjon derav.

I enda en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter anlegget videre et tilbakeføringsline som benyttes for eksempel for å øke produksjonen og/eller å mate inn frøpartikler. Tilbakeføringslinen er i denne utførelsen koplet for fluid mellom utførselsstrømningsrøret og innmatingsstrømningsrøret tilgrensende inntaket til avkjølingsstrømningsrøret /-ene. Tilbakeføringslinen kan med fordel også omfatte pumpeinnretning og ventilinnretning, hvorav en del av strømmen i utførselsstrømningsrøret kan mates inn til strømmen oppstrøms det minst ene avkjølingsstrømningsrøret. På denne måten vil kaldere fluid i utførselsstrømningsrøret som forlate avkjølingsstrømningsrøret /-ene virke som et avkjølingsmiddel for det varmere fluidet i innmatingsstrømningsrøret som går inn i avkjølingsstrømningsrøret /-ene. En gunstig effekt av å mate en del av de avkjølte fluidene inn i den varme brønnstrømmen i innmatingsstrømningsrøret før den går inn i avkjølingsstrømningsrøret /-ene oppnås ved å introdusere relativt tørr hydrat-frøpartikler inn i strømmen. Disse tørre partiklene er i realiteten fortetnings-frøpartikler for gasshydrater som danner kjerner for videre partikkelvekst. Inerte og tørre hydratpartikler er derfor suspendert i væskefasen når brønnstrømmen går inn i avkjølingsseksjonen, noe som medfører mindre avsetning i avkjølingsstrømningsrøret /-ene. Tørre hydrater er ikke så problematisk som klebende hydratslam eller våt hydrat dannet på vannmolekyler. Tilbakeføringslinen kan alternativt bli utstyrt med en innvendig pigg i henhold til den kjente teknikk, for eksempel som beskrevet i WO 2012/093079. I tilfelle av undervannshydrokarbonproduksjon er den ideelle fluidtemperaturen inne i avkjølingsstrømningsrøret /-ene (dvs. for å oppnå den ovenfor nevnte gunstige effekt) innenfor 1-3°C høyere enn omgivelsestemperaturen, der sistnevnte er typisk 4°C (standard sjøbunntemperatur). Merk imidlertid at temperaturen kan være mer eller mindre enn 4°C på visse områder.

I enda en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er minst en av de ovenfor nevnte kjøretøy benyttet for å betjene / kjøre én eller flere pumper inne i avkjølingsseksjonen og/eller inne i tilbakeføringslinen.

I enda en foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter kjøretøyet /-ene videre én eller flere vegg-rensende innretninger anordnet i kontakt med den ytre omkretsen av kjøretøyets /-ene respektive avkjølingsstrømningsrør.

Som nevnt over angår oppfinnelsen også en fremgangsmåte for piggfri fjerning av leire- og hydratavsetninger i undervannshydrokarbonproduksjonsstrømningsrørene. Fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: - avkjøle fluidet i et avkjølingsstrømningsrør over en avkjølingsseksjon inntil fluidet oppnår en temperatur ved eller nær avkjølingsstrømningsrørets omgivende temperatur, - lede et kjøretøy i det minst delvis rundt den ytre omkretsen av avkjølingsstrømningsrøret inn i eller nær avkjølingsseksjonen, - starte avsetningsfjerningsinnretning beliggende inne i det gjenvinnbare kjøretøyet, idet avsetningsfjerningsinnretningen er konfigurert til å fjerne avsetninger beliggende på innerveggen av avkjølingsstrømningsrøret, - lede kjøretøyet over minst en del av avkjølingsstrømningsrøret et antall ganger for å frigjøre avsatt avsetninger fra overflaten på innerveggen, og alternativt

måle tykkelsen på avsetninger i minst ett av det minst ene avkjølingsstrømningsrøret ved hjelp av kjente midler slik som temperaturmålinger, vibrasjonsmålinger, etc, fortrinnsvis arrangert i det respektive kjøretøyet.

Bevegelsen av kjøretøyet kan oppnås ved en integrert fremdriftsenhet, eksternt betjent fremdriftsenhet eller en kombinasjon derav. Kjøretøyet er fortrinnsvis gjenvinnbart og avsetningsfjerningsinnretningen kan omfatte oppvarmingsinnretning som tillater oppvarming av innerveggene til avkjølingsstrømningsrøret og/eller vibrasjonsinnretning som tillater vibrasjoner påsatt innerveggen av avkjølingsstrømningsrøret. I sistnevnte tilfelle ligger frekvensene til hoveddelen av vibrasjonene som er forårsaket av vibrasjonsinnretningen fortrinnsvis i det ultrasoniske område. Videre kan enhver oppvarming av innerveggen ved det minst ene oppvarmingselement med fordel utføres av varmepulser av endelige varigheter for å unngå smelting av avsetningene som skal frigjøres. Merk at varmeelementet defineres som enhver innretning som er i stand til å varme opp et nærliggende objekt, for eksempel ved hjelp av resistiv oppvarming eller induktiv oppvarming.

Fremgangsmåten kan benytte ethvert annet særtrekk og kombinasjon av særtrekk beskrevet i forbindelse med det ovenfor nevnte anlegg.

Ved hjelp av oppfinnelsen kan leire- og hydratavsetninger etc i hydrokarbonproduksjonsstrømningsrørene fjernes på en effektiv måte, særlig ved undervannsproduksjon. Anlegget benytter rask avkjøling av strømmen i avkjølingsseksjonen for å sikre utførsel over lengre distanse av hydrokarboner under «Wax Appearance Temperature (WAT)» og samtidig sikre at avsetninger er kontinuerlig eller ofte fjernet langs avkjølingsseksjonene.

Oppfinnelsen kan anvendes på enhver hydrokarbonstrøm slik som flerfase, olje, gass og kondensat hvor avsetninger slik som leire og hydrat kan være et problem, og for andre typer strøm eller produksjon i rør hvor avsetninger, avfall eller material som stikker på de indre rørveggene kan oppstå. Eksempler av slike andre fluidstrømmer er vann, kjølevæske, brensel eller kloakk. Avsetninger kan i prinsippet være enhver tørr eller fettet småpartikkel som er fjernbar ved bruk av oppvarming eller vibrasjon. Fjerning av avsetninger fra fiskeforpellets i fordelingsrør er et eksempel på alternative avsetninger.

I avkjølingsseksjonen kan avkjøling forbedres videre ved aktivt å tvinge vann (eller luft dersom på land) over avkjølingsrørene ved eksempelvis propeller, vifter, etc. Sirkulering rundt avkjølingsrørene økes ved naturlig konveksjon, og avkjølingsrørene kan anordnes i en hellet konfigurasjon for videre å benytte denne effekten. Naturlige havstrømmer kan også være nyttig i avkjølingsprosessen, eksempelvis ved å anordne rørene transvers med hensyn på strømmene. Rørene i avkjølingsseksjonen kan også omfatte et rør-i-rør arrangement hvor brønnfluidene strømmer i et innerrør og avkjølingsfluidene strømmer i ringrommet mellom innerrøret og ytterrøret, fortrinnsvis i den motsatte retningen av brønnfluidene. Lengden av avkjølingsseksjonen vil avhenge av produksjonsvolumet og strømningsratene, så vel som innholdet og temperaturen til fluidet. Jo større antall er av parallelle, mellomliggende rør, jo kortere kan lengden av avkjølingsseksjonen være.

Dersom kjøretøyet er gjenvinnbart kan det lett erstattes dersom feil oppstår. Kjøretøyet /-ene kan inneholde enhver type av fremdriftssystemer, kablet eller trådløs. Elektromagneter i kjøretøyet kan benyttes for induktiv oppvarming for å oppnå den ønskede smeltingen av hydrat- eller leireavsetninger dannet på rørets innervegger. Plugger som kan blokkere helt røret kan også smeltes dersom slike oppstår. Ved kablet kopling kan kraft tilveiebringes vis navlestreng / fortøyning fra en tilgrensende enhet, via kabler på sjøbunnen eller på tromler, eller via elektrisitet overført gjennom rørene eller tromler på rørene. Kjøretøyet /-ene kan være ladbare via dokking-/ladestasjoner ved én eller begge ender av avkjølingsseksjonen, eller fordelt langs rørene, som et alternativ til nevnte direkte eller indirekte kraftforsyning ved egnede navlestrenger / fortøyningskabler.

Kjøretøyet kan benyttes som en plattform for inspeksjon av rørledningene og omgivende strukturer. Innretninger slik som kameraer, ultrasoniske sensorer, akustiske mikrofoner, eddy-strøm-prober, temperaturmålere, avstandsmålere, strøm-og spenningsmålere kan monteres på kjøretøyet. I tillegg kan lys, lasere, posisjonstranspondere og/eller ethvert kommunikasjonssystem monteres. Én eller flere ROV-manipulatorarmer kan også monteres for bedre inspeksjon og/eller intervensjonsarbeid. En mindre ROV, hovedsakelig for inspeksjon, kan også tilpasses for større inspeksjonsområde. Ultrasoniske sensorer (eller enhver annen vibrasjonssensor eller optisk sensor) kan for eksempel benyttes som en måte å måle veggtykkelsen og andre særegenheter ved avsetningslagene.

Dessuten kan kjøretøyet benyttes til å trekke minst ett indre objekt inne i røret ved å låse seg magnetisk til det indre objektet. Den magnetiske kraften kan tilveiebringes ved induktive spoler eller permanente magneter klemt på utsiden eller nær utsiden av røret. I en utførelsesform er det minst ene indre objektet et pumpestempel som kan benyttes for å øke produksjonen og/eller å mate inn partikler gjennom den tidligere nevnte tilbakeføringslinen. I en mer foretrukket utførelsesform omfatter anlegget minst to indre objekter slik som pumpestempler. Den siste konfigurasjonen kan oppnå en mer jevn / konstant strøm siden to eller flere objekter / stempler tillater en nær ikke-avbrytende pumpeytelse ved minst en av stemplene. Til sammenligning forårsaker betjeningen av kun ett pumpeobjekt / -stempel at fluidet strømmer mer støtvis. Objektet, ene / stempelet, -ene er fortrinnsvis hul for å lette fluidstrømgjennomløpet. Videre, for å sikre strøm i kun én retning kan minst én en-veis-ventil slik som en klaffventil, kuleventil eller liknende anordnes ved én eller begge ender av hvert objekt / pumpe, for derved å forbedre produksjonen ved pumping trykking når objektet,-ene stempel et,-ene beveges i strømningsretningen, fortrinnsvis med en hastighet vesentlig høyere enn strømhastigheten. Ventilen(e) kan låses i en åpen eller stengt posisjon dersom dette er nødvendig. I den særskilte utførelsesform en som omfatter flere indre objekter med en-veis-ventiler kan objektene tillates å pumpe sekvensielt, dvs. under pumpingen ved ett objekt / pumpe er andre «ladet» ved å bli ledet tilbake til deres (tidligere eller nye) initiale pumpeposisjon ved hjelp av spoler eller permanente magneter som beskrevet ovenfor. Den/de indre objektet / -ene kan flyttes til en parkeringsposisjon utenfor avkjølingsstrømningsrøret / -ene, for derved å tillate vedlikehold og/eller mottak / utsetting av andre indre objekter. Kjøretøyet kan benyttes som den gjenvinnbare magnetiske spolen / klemmen som skal plasseres på eller ved røret ved ethvert punkt. Denne magnetiske klemmen kan virke som et induktivt røroppvarmingselement eller (som indikert ovenfor) som en magnetisk feltgenerator som driver det (magnetiske) indre objektet inne i røret. Flere magnetiske klemmer eller kjøretøy kan monteres i serie på et ikke-magnetisk rør og drive det indre objektet over lengre avstander inne i røret. I det tilfelle at det indre objektet er et pumpestempel vil de gjenvinnbare magnetiske spolene / klemme fungere som en modulær lineær aktuator eller pumpe virker gjennom rørveggen. Anslaget til pumpen kan være lang eller kort, og som forklart ovenfor kan to eller flere pumpestempler beveges i det samme systemet for å øke pumpeeffekten. Imidlertid kan permanente induktive spoler montert på røret gjøre det samme som den magnetiske klemmen beskrevet ovenfor. I begge tilfeller kan én eller flere magnetiske spoler plasseres rundt, parallelt, ordnet i rekkefølge, radielt eller aksialt til røret. Kjøretøyet / klemmen kan også være en stasjonær, dog gjenvinnbar, spole som omfatter oppvarmingsinnretning og/eller elektromagnetisk innretning for å bevege det minst ene indre objekt.

Oppfinnelsen tilveiebringer et effektivt verktøy for å fjerne is fra et rør, både på innerveggen (ved eksempelvis oppvarming) og alternativt på ytterveggen (ved ethvert renseelement på kjøretøyet). Under normal drift har kjøretøyet benyttet i det oppfinneriske anlegget begrenset eller ingen bruk for støtte fra eksterne kilder slik som et støttefartøy eller ROVer. Videre kan kjøretøyet betjenes helt automatisk med dets eget fremdriftssystem, der sistnevnte er enten selvdrevet, fjernstyrt eller en kombinasjon derav. Og endelig kan betjeningen være enten diskret eller kontinuerlig.

Kort beskrivelse av tegningene

Disse og andre karakteristikker av oppfinnelsen vil bli klart fra den følgende beskrivelsen av fortrukne utførelsesformer, gitt som ikke-begrensende eksempler, mer henvisning til de vedlagte skjematiske tegningene, hvor:

Figur 1 er en skjematisk illustrasjon som viser prinsippet for leireavsetting og avsetningsfjerning som benytter tilbakeføringsline i henhold til kjent teknikk; Figur 2 er et perspektivriss av et undervannsfluidprosesseringsanlegg i henhold til oppfinnelsen med en avkjølingsseksjon og tilbakeføringsline; Figur 3 er et grunnriss av en del av et undervannsfluidprosesseringsanlegg illustrert på figur 2 som viser avsetninger inne i ett av avkjølingsstrømningsrøret; Figurene 4a og 4b er et radialriss og et aksialriss av en del av et avkjølingsstrømningsrør og et kjøretøy benyttet i undervannsfluidprosesseringsanlegget i henhold til oppfinnelsen; Figur 5 er et aksialriss av en del av avkjølingsstrømningsrøret og et andre kjøretøy benyttet i undervannsfluidprosesseringsanlegget i henhold til oppfinnelsen; Figurene 6a og 6b er et radialriss og et aksialriss av en del av avkjølingsstrømningsrøret og kjøretøyet på figurene 4a og 4b, inkludert illustrasjoner av avsetninger inne i avkjølingsstrømningsrøret; og Figur 7 er et radialriss av en del av avkjølingsstrømningsrøret, et tredje kjøretøy og to indre pumpestempler anordnet i serie.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelse

Figur 1 viser prinsippet for leireavsetting og avsetningsfjerning ved bruk av en tilbakeføringsline 3 med en dedikert pumpe 5. Et innmatingsstrømningsrør 16 beliggende i en omgivelse 18 slik som sjøvann ved en temperatur Tsj0 leder varm hydrokarbon-brønnfluid 19 ved temperatur Tbrønnfra et brønnhode. Et strømningsrør 3 slik som tilbakeføringslinen 3 legger til et kaldere tilsetningsfluid 20 ved en temperatur Ttiisatt til brønnstrømmen 19. Tilsetningsfluidet 20 kan være identisk med brønnfluidet 19 eller inneholde tilsetningsstoffer eller frøpartikler 21. Blandingen av tilsetningsfluidet 20 og brønnfluidet 19 danner en presipitatstrøm 22 med en blandingstemperatur Tbiandet- Tilsetningsstoffene 21 i tilsetningsfluidet 20 kan fremme presipiteringen eller krystalliseringen av partikler 23 i brønnstrømmen, og som ved fravær av tilsetningsfluidet 20 ville ha hatt en tendens til avsetning på innerveggen 2b av strømningsrøret 2. Videre nedstrøms av strømningsrøret 2 oppnår blandingsfluidet 22 en temperatur på eller nær omgivelsestemperaturen Tsj0, og presipiteringen stanser opp, noe som resulterer i en kaldere utførselsstrøm 24. I løpet av avkjølingen av presipiteringsstrømmen vil imidlertid noe avsetning 12 til presipiteringsmaterialet 23 inne i strømmen 22 bli avsatt på innerveggene 2b til strømningsrøret 2. Derfor er det et behov for midler 11 for å fjerne slike avsetninger 12 beliggende inne i avkjølingsseksjonen 8 til det relevante strømningsrøret 2, dvs. seksjonen inne i strømningsrøret 2 hvor avsetninger 12 er avsatt på innerveggene grunnet hovedsakelig tilsiktet avkjøling. Figur 2 og figur 3 gir henholdsvis et perspektivriss og et grunnriss av minst en del av fluidprosesseringsanlegget 1 i henhold til én utførelse av oppfinnelsen. Anlegget 1 omfatter en lineunderstøttende ramme 26 som hviler på en sjøbunn, et innmatingsstrømningsrør 16, et utførselsstrømningsrør 17, flere avkjølingsstrømningsrør 2 beliggende mellom innmatingsstrømningsrøret 16 og utførselsstrømningsrøret 17, en tilbakeføringsline 3 som leder en del av fluidet i utførselsstrømningsrøret 17 tilbake til innmatingsstrømningsrøret 16 og en såkalt Pipeline End Manifold (PLEM) 25 (kun figur 2) som mottar brønnfluider 19 fra eksempelvis brønnhoder, satellitter, etc (ikke vist).

Tilbakeføringslinen 3 er utstyrt med en ventil 4 og en pumpe 5 for å regulere delen av fluidstrømmen. Overgangen fra innmatingsstrømningsrøret 16 til de flere avkjølingsstrømningsrør 2, og overgangen fra de flere avkjølingsstrømningsrør 2 til utførselsstrømningsrøret 17 er regulert ved henholdsvis en innførselsmanifold 6 og en utførselsmanifold 7. Relativt varme brønnfluider 19 mates fra undergrunns-reservoarer til avkjølingsstrømningsrørene 2. Varmeveksling med det omgivende sjøvannet 18 skjer her ved termisk konveksjon gjennom veggene til strømningsrørene. Når fluidene når utførselsmanifolden 7 er temperaturen på brønnfluidene ideelt på samme nivå som temperaturen til sjøvannet (Tsj0), og de kaldere brønnfluidene 24 mates inn i utførselsstrømningsrøret 17. Virkningsgraden av varmevekslingen vil øke med antall avkjølingsstrømningsrør 2 og de enkeltes størrelser. Avkjølingsstrømningsrørene 2 er på figur 2 og 3 vist i en parallell konfigurasjon. Andre konfigurasjoner er imidlertid mulige slik som stablet, gjensidig og/eller individuelt heliske, gjensidig og/eller individuelt forhøyet, eller en kombinasjon av disse konfigurasjoner. I løpet av betjeningen av prosesseringsanlegget 1 beveger et dedikert kjøretøy 9 seg fram og tilbake på den ytre omkretsen 2a av avkjølingsstrømningsrøret 2 for å fjerne avsetningene 12 på innsiden (kun figur 3) av avkjølingsrørene 2 ved bruk av kjøretøyintegrert eller - koplet avsetningsfierningsinnretning 11 (se figurene 4a og 4b), for eksempel varmeelementer 11 og/eller ultrasoniske transdusere 11. Som forklart over i forbindelse med figur 1 vil den illustrerte tilbakeføringslinen 3 med pumpen 4 og ventilen videre bidra til avkjølingen av det varme brønnfluidet 19 ved å lede det avkjølte fluidet 24 som føres ut av avkjølingsstrømningsrøret 2 tilbake inn i brønnfluidet 19, alternativt med egnede tilsetningsstoffer eller frøpartikler 21 tilført.

Et eksempel på et kjøretøy 9 som kan benyttes for det oppfinneriske anlegget 1 er illustrert på figurene 4a og 4b i henholdsvis et radialriss og et aksialriss, sett i forhold til retningen på avkjølingsstrømningsrøret 2. Kjøretøyet 9 er anordnet for å i det minst delvis omslutte yttersiden av rørveggen 2a til avkjølingsstrømningsrøret 2 inne i en komplementært halv-sylindrisk utsparing. Støtten på røret 2 oppnås ved to ruller eller hjul 13 anordnet på diagonalt motsatte sider av røret 2, noe som tillater bevegelser i begge retninger langs røret 2 (indikert ved dobbel-pil M på figur 4a). Det kan være passende å anordne eksterne renseelementer (skraperinger eller børster) ved begge ender av kjøretøyet 9 for å feie vekk skrot, forurensing og/eller is på utsiden av røret 2 som ellers kunne ha hindre kjøretøyets 9 bevegelse langs røret 2. Slik rensing av utsiden av røret 2a forbedrer også varmevekslingen mellom fluidene 22 i røret 2 og omgivelsene 18 (dvs. luft dersom på land, sjøvann dersom under vann). De eksterne renseelementene kan strekke seg i periferien og/eller i langsgående retning for å feie et større overflateområde av den ytre rørveggen 2a. Avsetninger 12 som skal fjernes er vist (figur 4b) i form av et lag som dekker innsideveggen 2b av røret 2. Videre er varmeelementer og/eller ultrasoniske transdusere 11 for fjerning av avsetninger 12 vist som fire staver anordnet inne i kjøretøyet, langs den aksiale retningen av røret 2.

Hjulene 13 er i den illustrerte utførelsen drevet av en elektrisk motor som kan får kraft fra «on-board» batterier eller fra en ekstern kilde via en navlestreng 15. Hjulene 13 kan være gummihjul som ruller direkte på rørets yttervegg. Hjulene 13 kan også være tannhjul som ruller over en tannstang 15 i en tannstangstyringskonfigurasjon. Andre fremdriftsenheter kan for eksempel være basert på ulike vinsj- og/eller styringspropellkonfigurasjoner.

Figur 5 viser en andre utførelse som involverer et andre kjøretøy 9 som omslutter en større del av den ytre rørveggen 2a. Det andre kjøretøyet omfatter her to deler som er separert ved en svingbar hengselkopling 6. Videre er fire hjul 13 anordnet symmetrisk eller nær symmetrisk rundt omkretsen av røret 2 for å oppnå en høyere driftsstabilitet av kjøretøybevegelsene. Oppfinnelsen inkluderer imidlertid enhver fordeling av hjul som kan medvirke til den ønskede langsgående kj øretøy b evegel sen.

Skjematiske presentasjoner av det ovenfor nevnte første eller andre kjøretøy 9 under drift er vist på figurene 6a (tverrsnitts-riss sett ovenfra) og 6b (radialriss) som gir en illustrasjon av fierningsprosessen av avsetninger fra innerveggen av røret / avkjølingsstrømningsrøret 2, for derved å danne presipiterte partikler som vaskes bort ved strømmen av blandingsfluidet 22.

Figur 7 viser et grunnriss av en annen utførelse av oppfinnelsen, hvor minst ett av kjøretøyene 9, referert til som et tredje kjøretøy, utgjør et klemmesystem som omfatter én eller flere magnetiske spoler / klemmer 9 anordnet på en gjenvinnbar måte langs røret og som er gjensidig koplet ved dedikerte forbindelser 32. Den nødvendige kraften og kommunikasjonssignåler kan fordeles gjennom hele klemmesystemet 9,9' ved dedikerte kabler 15 som danner en del av, eller anordnet sammen med, nevnte forbindelser 32. To pumpestempler 30 er i denne utførelsen dessuten anordnet inne i røret 2 og som kan drives langsgående ved å bli låst magnetisk til klemmesystemet 9,9' på utsiden, dvs. at de gjenvinnbare klemmene 9' fungerer som en modulær lineæraktuator eller pumpe som virker gjennom rørveggen 2. Den magnetiske kraften kan tilveiebringes ved hjelp av induktive spoler eller permanente magneter. En en-veis dreibar ventil 31 er anordnet ved én langsgående ende av de to pumpestemplene 30 og er konfigurert slik at den står i en stengt posisjon når stemplene 30 beveger seg raskere enn strømmen 22 relativt til strømretningen og i en åpen posisjon når stemplene 30 beveger seg langsommere enn, eller motsatt rettet til, strømmen 22 relativt til strømretningen. Som en konsekvens kan stemplene 30 forbedre produksjonen ved å pumpe / trykke på fluidet 22, fortrinnsvis med en hastighet som er vesentlig høyere enn strømningshastigheten. Dersom det er nødvendig kan stemplene 30 også tillate strømmen 22 å passere gjennom ved betjening av ventilen 31. Som forklart ovenfor er en forbedret effekt oppnådd når de to (eller flere) pumpestempler er konfigurert for å utføre en gjensidig alternerende pumpehandling. I denne særskilte utførelsen er rørveggene ikke-magnetisk eller nær ikke-magnetisk. Pumpestemplene 30 kan fraktes til en parkeringsposisjon utenfor avkjølingsseksjonen 8, noe som sikrer vedlikehold og/eller mottak/utsetting av andre pumpestempler. Den/de magnetiske klemmen(e) kan også virke som en induktiv rørvarmer. Hele klemmesystemet 9,9' kan være anordnet stasjonært på røret og/eller skalerbart.

Andre utførelser av kjøretøyet 9 kan finnes i publikasjonen WO 2012/093079 som herved inkluderes ved referanse.

I den foregående beskrivelsen ble ulike aspekter med apparatet i henhold til oppfinnelsen beskrevet med henvisning til den illustrerte utførelsen. Med henblikk for forklaring ble spesifikke tall, systemer og konfigurasjoner fremsatt for å gi en detaljert forståelse av apparatet og dets virkemåte. Denne beskrivelsen er imidlertid ikke ment å bli tolkes på en begrensende måte. Ulike modifikasjoner og variasjoner av den illustrerte utførelsen, så vel som for andre utførelser av apparatet, og som er åpenbar for en fagmann på området som det beskrevne emnet er rettet mot, anses å ligge innenfor omfanget av den foreliggende oppfinnelse.

Claims (16)

1. Et fluidstrømprosesseringsanlegg (1) for pigg-fri fjerning av leire og hydrat-avsetningeri hydrokarbonproduksjons-strømningsrør, omfattende - minst ett avkjølingsstrømningsrør (2) og -avkjølingsinnretning (3-7) anordnet for å avkjøle fluidet i det minst ene avkjølingsstrømningsrør (2) over en avkjølingsseksjon (8) inntil fluidet oppnår en temperatur ved eller nær avkjølingsstrømningsrørets (2) omgivelsestemperatur (<T>sjø), karakterisert vedat anlegget videre omfatter - minst ett kjøretøy (9) anordnet på eller nær den ytre omkretsen av minst ett av det minst ene avkjølingsstrømningsrør (2), idet hvert kjøretøy omfatter - minst én hylse (10) konfigurert til å omslutte i det minst delvis den ytre omkretsen (2a) av avkjølingsstrømningsrøret (2), - avsetningsfjerningsinnretning (11) konfigurert til å fjerne avsetninger (12) beliggende på innerveggen (2b) av avkjølingsstrømningsrøret (2), og - en fremdriftsenhet (13-15) konfigurert til å kjøre kjøretøyet (9) toveis på avkjølingsstrømningsrøret (2).

2. Anlegget (1) i henhold til krav 1,karakterisert vedat avsetningsfj erningsinnretningen (11) omfatter en oppvarmingsinnretning (11) konfigurert til å varme opp innerveggene (2b) av avkjølingsstrømningsrøret (2), for derved å tillate varmeindusert fjerning av avsetninger (12).

3. Anlegget (1) i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat avsetningsfj erningsinnretningen (11) omfatter vibrasjonsinnretning (11), idet vibrasjonsinnretningen (11) er konfigurert til å skape vibrasjoner på innerveggen (2b) av avkjølingsstrømningsrøret (2), for derved å tillate vibrasjonsindusert fjerning av avsetninger (12).

4. Anlegget (1) i henhold til ett av de foregående krav,karakterisert vedat anlegget (1) videre omfatter - en innmatingsstrømningsrør (16) som kan koplebar for fluidgjennomgang til et fluidreservoar og - en utførselsstrømningsrør (17), idet det minst ene avkjølingsstrømningsrør (2) etableres i fluidkommunikasjon mellom innmatingsstrømningsrøret (16) og utførselsstrømningsrøret (17).

5. Anlegget (1) i henhold til ett av de foregående krav,karakterisert vedat anlegget (1) omfatter flere avkjølingsstrømningsrør (2).

6. Anlegget (1) i henhold til krav 5,karakterisert vedat de flere avkjølingsstrømningsrør (2) er konfigurert i parallell eller stablet eller i en kombinasjon derav.

7. Anlegget (1) i henhold til krav 5 eller 6,karakterisert vedat de flere avkjølingsstrømningsrør (2) er koplet til innmatingsstrømningsrøret (16) og utførselsstrømningsrøret (17) via henholdsvis en innløpsmanifold (6) og en utløpsmanifold (7).

8. Anlegget (1) i henhold til ett av de foregående krav,karakterisert vedat anlegget (1) kan hvile på en sjøbunn under et legeme av vann og kan koples i fluidkommunikasjon med ett eller flere undergrunnsfluidreservoarer for produksjon av hydrokarboninneholdene strøm som har en temperatur (Tbrønn) som er høyere enn den omgivende sjøvannstemperaturen (Tsj0).

9. Anlegget (1) i henhold til ett av kravene 4-8,karakterisert vedat anlegget (1) videre omfatter en tilbakeføringsline (3) som er koplet for fluidgjennomgang mellom utførselsstrømningsrøret (17) og innmatingsstrømningsrøret (16).

10. Anlegget (1) i henhold til ett av kravene 2-9,karakterisert vedat oppvarmingsinnretningen (11) er konfigurert til å varme opp innerveggen (2b) ved varmepulser av endelig varighet.

11. Anlegget (1) i henhold til krav 10,karakterisert vedat varigheten av varmepulsene er satt til å være tilstrekkelig lang for å fjerne en hoveddel av avsetningene (12) fra innerveggen (2b) inne i avkjølingsseksjonen (8).

12. Anlegget (1) i henhold til krav 10 eller 11,karakterisert vedat varigheten av varmepulsene er tilstrekkelig kort for å unngå vesentlig smelting av en hoveddel av avsetningene (12) inne i avkjølingsseksjonen (8).

13. Anlegget (1) i henhold til ett av de foregående krav,karakterisert vedat kjøretøyet (9) er gjenvinnbart koplet til den ytre omkretsen av det respektive avkjølingsstrømningsrør (2) ved en påklemmingsteknikk som involverer minst én hengslet hylse (10).

14. Fremgangsmåte for piggfri fjerning av leire- og hydratavsetninger i undervannshydrokarbonproduksjonsstrømningsrør, idet fremgangsmåten omfatter de følgende trinn: - avkjøle fluidet i et avkjølingsstrømningsrør (2) over en avkjølingsseksjon (8) inntil fluidet oppnår en temperatur ved eller nær avkjølingsstrømningsrørets (2) omgivende temperatur (Tsj0), karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter - lede et kjøretøy (9 i det minst delvis rundt den ytre omkretsen (2a) av avkjølingsstrømningsrøret (2) inn i eller nær avkjølingsseksjonen (8), - starte en avsetningsfjerningsinnretning (11) beliggende inne i kjøretøyet (9), idet avsetningsfj erningsinnretningen (11) er konfigurert til å fjerne avsetninger (12) beliggende på innerveggen (2b) av avkjølingsstrømningsrøret (2) og - lede kjøretøyet (9) over minst en del av avkjølingsstrømningsrøret (2) et antall ganger for å frigjøre avsatt avsetninger (12) fra overflaten på innerveggen (2b).

15. Fremgangsmåten i henhold til krav 14,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter trinnet - måle tykkelsen på avsetninger (12) i minst ett av det minst ene avkjølingsstrømningsrøret (2).

16. Fremgangsmåten i henhold til krav 14 eller 15,karakterisert vedat fremgangsmåten utføres ved bruk av et anlegg (1) i henhold til ethvert av kravene 1-13.