NO303208B1 - FremgangsmÕte for drift av et anlegg for fjerning av olje fra vann - Google Patents

Description

Hydrosykloner benyttes til å fjerne olje fra det vann som blir separert fra produksjonsfluider fra offshore olje-plattformer eller andre produksjonsanlegg.

Flere hydrosykloner kreves for å ta hånd om den maksi-male vannstrøm som frembringes fra kilden, og disse blir van-ligvis gruppert i anlegg eller serier, ofte med de forskjellige anleggene eller seriene i forskjellige trykkbeholdere. Hver individuell hydrosyklon har et spesielt område med inn-strømningshastigheter hvor den på mest effektiv måte sepa-rerer olje fra vann, og det er viktig at ingen av hydrosyklonene arbeider under slike vilkår at innstrømningshastig-heten faller under en minsteverdi. Strømningshastigheten for de produserte fluider kan variere betydelig, f.eks. kan produksjonen av vann være forholdsvis lav i et nylig startet felt eller under igangsetting etter midlertidig stans. Følge-lig har man måttet benytte anordninger for å stenge av enkelte hydrosykloner eller serier med hydrosykloner ved hjelp av vanlig ventilteknikk, og det er ønskelig at drifts-personell kan slippe den arbeidskrevende oppgave med å koble de forskjellige hydrosykloner inn og ut av anlegget ved forandringer i strømningshastigheten for vannet hvorfra oljen skal fjernes.

I overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse blir det benyttet en fremgangsmåte for drift av et system for fjerning av olje fra vann under bruk av hydrosyklonseparatorer som hver har et inntak for blandingen, et overflytutløp for olje samt et underflytutløp for vann, hvorved strømmen gjennom minst én hydrosyklon avføles, og dersom strømmen nærmer seg en terskelverdi under hvilken det foreligger en utilstrekkelig strøm gjennom den(de) respektive hydrosyklon(er) for tilfredsstillende drift, tilføres en ekstra vannforsyning til inntaket(ene) for blandingen for å opprettholde en strøm som ligger trygt over terskelverdien.

Foreliggende oppfinnelse kan med fordel benyttes på flere rekker, serier eller anlegg med hydrosykloner, idet hver serie som virker i parallell har inntak for blandingen som fører til inntakene for blandingen til hydrosyklonene i den respektive serie, et utløp som fører fra overflytutløpene for olje fra hydrosyklonene i den respektive serie, samt utløp for vann som fører fra under f lytutløpene for vann fra hydrosyklonene i den respektive serie, idet strømmen gjennom serien av hydrosykloner avføles og den ekstra vanntilførselen føres til inntaket for blandingen for å opprettholde strømmen trygt over den aktuelle terskelverdi gjennom hydrosyklonene for den respektive serie. Hver av seriene kan være montert i sin egen trykkbeholder.

Med dette arrangementet er det unødvendig å stenge av noen hydrosykloner når det forekommer en reduksjon i strømmen av vann hvorfra olje skal fjernes, idet hydrosyklonene fort-satt arbeider med en tilstrekkelig inntaksstrøm for å gi effektiv drift på grunn av den automatiske tilførsel av ekstra vannmengde til inntakene for blandingen.

Avfølingen kan utføres indirekte ved å benytte en diffe-rens ialtrykkenhet som effektivt avføler trykkdifferansen mellom inntaket for blandingen og underflytutløpene for vann fra de individuelle hydrosykloner, selv om man i praksis oppnår dette ved å avføle trykkdifferansen mellom blandingens inngang og utløpet for vann fra en trykkbeholder. Disse trykkdifferensialene representerer i et særskilt tilfelle underflythastigheten for det rensede vann. Alternativt kan strømningshastigheten måles mer direkte ved hjelp av en strømningsmåler som enten avføler blandingens inntakshastig-het eller underflytets utløpshastighet.

Den tilførte ekstra vannmengde kan tas fra en hvilken som helst kilde slik som sjøvann fra omgivelsene, men er fortrinnsvis vann som allerede er blitt renset av hydrosyklonene og tappet f.eks. fra et avgassingskar som benyttes for å fjerne luft fra det rengjorte vann nedstrøms for hydrosyklonene.

Et eksempel på et system som er konstruert for å arbeide i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse er vist skjematisk i ledsagende tegning.

Som vist føres en blanding av gass, olje og vann fra brønnene 1 inn i en manifold 2 og løper derfra over i en trefaseseparator 3 hvor det foretas en delvis separasjon av olje, gass og vann ved hjelp av bunnfelling på grunn av gravitasjonen. Det er vanlig at trykket i trefaseseparatoren 3 styres ved å styre hastigheten ved hvilken gass støtes ut fra trefaseseparatoren. Dette oppnås ved å benytte en trykk-styring 4 som avføler trykket i trefaseseparatoren 3 og sender et signal til en styringsventil 5 slik at en åpning i styringsventil 5 justeres for å styre gassens strømningshas-tighet gjennom denne ventilen for å holde trykket i trefaseseparatoren 3 praktisk talt konstant ved en forutbestemt verdi (innstillingspunktet). Olje tømmes ut fra trefaseseparatoren 3 via et rør 6.

Vann, hvori det kan være noe olje dispergert, føres fra trefaseseparatoren 3 gjennom et rør 8 som fører inn i en serie eller et anlegg av hydrosykloner 9, i dette tilfellet anbragt inne i en trykkbeholder. I det minste noe av oljen i vannet som føres inn i hydrosyklonene 9 blir separert slik at det dannes en tømmestrøm fra hydrosyklonen 9 og denne er relativt rik på olje. Denne strømmen flyter gjennom et rør 10. Den andre utstrømningen fra hydrosyklonene 9 flyter gjennom et rør 11 og er i det minste i en betydelig grad renset for olje, dvs. denne strømmen består hovedsakelig av renset vann.

Da olje har en lavere tetthet enn vann, vil vannet befinne seg som et lag under oljen i trefaseseparatoren 3. Følgelig er det en grenseflate mellom lagene av vann og olje i trefaseseparatoren 3 idet nedre del av oljelaget står i kontakt med øvre del av vannlaget. Det forefinnes en nivå-styringsanordning 7 som detekterer høydenivået på denne grenseflate mellom olje og vann. Nivået for grenseflaten mellom olje og vann kan justeres ved å forandre hastigheten ved hvilken vann tømmes ut gjennom røret 8 fra trefaseseparatoren 3.

Dette oppnås ved hjelp av nivåstyringsanordningen 7 som sender et styringssignal for å justere en åpning på en ventil 12 for å justere strømningshastigheten av vann gjennom ventilen 12 slik at olje/vann-grenseflaten i trefaseseparatoren 3 holdes praktisk talt konstant på en forutbestemt verdi (innstillingspunktet).

Etter å ha passert gjennom styringsventil 12 kommer vannet deretter inn i en avgassingsbeholder 13. Fordi trykket i avgassingsbeholder 13 er betydelig mindre enn trykket i trefaseseparator 3, kan det foreligge en betydelig gassmengde som er tilknyttet vannet i avgassingsbeholderen13. Denne gassen var tidligere oppløst i vannet ved det høyere trykk som forelå ved trefaseseparatoren 3.

I avgassingsbeholderen 13 er det to lag, nemlig et gasslag som befinner seg over et vannlag. Nivået til grenseflaten i avgassingsbeholderen 13 styres av en nivåstyringsan-ordning 18 og en styringsventil 17. Vann fjernes fra avgassingsbeholderen 13 gjennom et rør 16. Minst noe av dette vannet kan flyte gjennom styringsventil 17 og deretter føres ut i omgivelsene, f.eks. ut i sjøen ved et sted 29.

Når en hydrosyklon er i drift inntreffer et trykkfall mellom hydrosyklonens inntak og hydrosyklonens utløp for renset vann. Dette trykkfallet kan øke når strømningshastig-heten gjennom hydrosyklonen øker.

Et visst trykkfall tilsvarer den minste strømningshas-tighet gjennom en hydrosyklon ved hvilken effektiv separasjon utføres. En styringsanordning 24 for differensialtrykket har én avfølende linje 26 som detekterer trykket oppstrøms for gruppen av hydrosykloner 9, og en annen avfølende linje 25 som detekterer trykket til det rensede vann som tømmes ut fra hydrosyklonene. Styringsanordningen 24 detekterer trykkdifferansen mellom linjen 25 og 26 og sender et signal til en styringsventil 23. Styringsanordningen 24 for dif f erensial-trykk har et spesielt innstillingspunkt. Dette innstillingspunkt tilsvarer et differensialtrykk ved hvilket effektiv separasjon foretas av hydrosyklonene 9, f.eks. kan dette innstillingspunktet tilsvare et differensialtrykk ved hvilket hydrosyklonene 9 kan arbeide ved den minste strømningshas-tighet for hver hydrosyklon hvor effektiv separasjon utføres.

En pumpe 19 er i stand til å overføre vann fra rør 16 til rør 8 som befinner seg oppstrøms for hydrosyklonene 9. Åpningsgraden for styringsventil 23 styres av differensialtrykket via styringsanordningen 24 med det formål å opprettholde differensialtrykket mellom den avfølende linje 26 og den avfølende linje 25 på eller nær innstillingspunktet.

Når strømningshastigheten for vann som flyter fra trefaseseparatoren 3 er betydelig og i seg selv tilstrekkelig til å forsyne hydrosyklonene 9 slik at de mottar mer enn den minste strømningshastighet for å opprettholde effektiv se parasjon, kan differensialtrykket som avføles av styringsanordning 24 være større enn innstillingspunktet. I dette tilfellet kan styringsanordningen 24 forårsake at styringsventil 23 stenges.

Pumpen 19 kan motta vann fra et rør 28 som kan motta vann fra røret 16. Pumpen 19 forårsaker en økning i vann-trykket slik at trykket i et rør 22 ved tømmesiden av pumpen 19 er større enn trykket i et rør 28 på sugesiden av pumpen 19. Det er en tilbakeløpslinje ved siden av pumpen 19 slik at minst noe av vannet som tømmes ut av pumpen 19 kan returnere til sugesiden av pumpen 19 etter å ha passert gjennom en styringsventil 21, som i samsvar med en trykkstyringsenhet 20 benyttes til å styre trykket i røret 22. Trykkstyringsenhet 20 avføler trykket i rør 22 og sender et signal til styringsventil 21 for å opprettholde trykket i rør 22 ved et spesielt innstilt punkt. Strømningshastigheten for vannet fra røret 22 til et rør 27 styres av styringsanordningen 23 for differensialtrykket.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for drift av et system for utskilling av olje fra vann under bruk av hydrosyklonseparatorer (9) som hver har et inntak for en blanding, et overf lytutløp (10) for olje og et underflytutløp (11) for vann,karakterisert vedat strømmen gjennom minst én hydrosyklon (9) avføles og dersom strømmen nærmer seg en terskel under hvilken det er en utilstrekkelig strøm gjennom den (de) respektive hydrosyklon(er) (9) til at tilfredsstillende drift oppnås, så blir en ekstra vannforsyning tilført inntaket(ene) for blandingen for å opprettholde strømmen trygt over terskelverdien.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, benyttet for flere rekker med hydrosykloner (9), idet hver rekke virker i parallell og har blandingsinntak som fører til inntakene for blandingen til hydrosyklonene i den respektive rekke, utløp (10) som fører fra overf lytutløpene for olje fra hydrosyklonene til den respektive rekke samt vannutløp (11) som fører fra under-flytutløpene for vann fra hydrosyklonene i det respektive anlegg, karakterisert vedat strømmen gjennom rekken av hydrosykloner avføles og at den ekstra tilførsel av vann føres til inntaket for blandingen for å opprettholde strømmen trygt over terskelverdien gjennom hydrosyklonene i den respektive rekke.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat avfølingen utføres indirekte ved avføling av trykkdifferansen mellom inngangen (e) for blandingen og underf lytut løpet (ene) (11) for vann fra hydrosyklonen(e) (9) .

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat hver av rekkene med hydrosykloner (9) er montert i en tilsvarende trykkbeholder og at avfølingen utføres ved å avføle trykkdifferansen mellom inngangen for blandingen og utløpet for vannet fra trykkbeholder ne.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de fore-gående krav, karakterisert vedat den ekstra tilførte vannmengde er vann som allerede er blitt renset av hydrosyklonene .

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat den ekstra tilførte vannmengde fåes fra en avgassingsbeholder (13) som benyttes for å fjerne luften fra det rensede vannet nedstrøms for hydrosyklonene (9).