NO311854B1 - Fremgangsmåte og system for transport av en ström av fluide hydrokarboner inneholdende vann - Google Patents
Fremgangsmåte og system for transport av en ström av fluide hydrokarboner inneholdende vann Download PDFInfo
- Publication number
- NO311854B1 NO311854B1 NO20012049A NO20012049A NO311854B1 NO 311854 B1 NO311854 B1 NO 311854B1 NO 20012049 A NO20012049 A NO 20012049A NO 20012049 A NO20012049 A NO 20012049A NO 311854 B1 NO311854 B1 NO 311854B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- reactor
- separator
- stream
- flow
- hydrate
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 55
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 46
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 43
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 29
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 44
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 24
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 13
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 239000005871 repellent Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 23
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Natural products C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 2
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- -1 natural gas hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)
Description
Denne oppfinnelse angår en fremgangsmåte og et system for transportering av en strøm av fluide (dvs. flytende eller gassformige) hydrokarboner inneholdende vann. Ved fremgangsmåten føres strømmen gjennom et behandlings- og transportsystem som omfatter en rørledning.
Letingen etter nye olje- eller gassressurser har nå nådd et trinn hvor den beveger seg vekk fra relativt lett tilgjengelige kontinentale farvann og mot større havdyp. Denne tendens er for tiden mest synlig i Den meksikanske Golf, men også langs Norges kyst, og eventuelle store olje- eller gass-funn i fremtiden ventes hovedsakelig på store dyp (>4-500 m). Denne utvikling medfører flere teknologiske utfordringer. Løsninger basert på undersjøiske installasjoner og langdistansetransport til allerede eksisterende produksjons- og behandlingsutstyr har imidlertid allerede vært i bruk en tid i Nordsjøen, særlig i forbindelse med økonomisk marginale felt i nærheten av eldre plattformer. Denne teknologi vil bli stadig mer dominerende i forbindelse med utvikling av nye felt på store dyp, men også i økende antall av mindre prosjekter i allerede utviklede områder.
I Nordsjøen har anvendelse av undersjøiske templåter og rørledningtransport av brønnstrømmer i fler-fase-rørledninger tradisjonelt vært begrenset til noen få titalls kilometer. Bedre simulerings- og konstruksjonsverktøy, bedre utstyr for delvis separering, så vel som pumping og trykkforsterkning, har nå imidlertid ført til løsninger av denne type som anvendes ved overføring over distanser på opp til 110 km i Den meksikanske Golf.
Det ene mest utfordrende problem for disse fremtidige tendenser i olje- og gass-eksploatering, er tilstedeværelsen av naturlige gasshydrater i transport-rørledninger og -utstyr. Naturlig gasshydrat er en islignende forbindelse som består av lette-hydrokarbonmolekyler innkapslet i en ellers ustabil vannkrystallstruktur. Disse hydrater dannes ved høyt trykk og lave temperaturer når en egnet gass og fritt vann er tilstede. Disse krystaller kan avsettes på rørveggene og i utstyr, og kan i de verste tilfeller føre til fullstendig tilstopning av systemet. Kostbare og tidkrevende operasjoner kan være nødvendig for å gjenopprette strømmen. I tillegg til bare de økonomiske konsekvenser, er det også mange farer forbundet med hydratdannelse og -fjernelse, og det er kjent tilfeller hvor rørledninger har sprukket og menneskeliv er gått tapt p.g.a. gasshydrater i rørledninger. Selv om hydrat vanligvis anses som et problem hovedsakelig for gassproduksjon, er det nå mange bevis på at det også er et betydelig problem for kondensat- og oljeproduksjonssystemer.
Det er flere tilgjengelige metoder for å løse hydratproblemer. Så langt har den vanlige filosofi vært å ta skritt for å unngå enhver hydratdannelse i det hele tatt. Dette kan oppnås ved å holde trykkene lave (ofte ikke mulig ut fra strømningsbetraktninger), holde temperaturene høye (vanligvis ved isolering - som ikke beskytter mot avbrudd eller lange distanser), fjerne vannet fullstendig (kostbart utstyr og vanskelig), eller ved å tilsette kjemikalier som undertrykker hydratdannelsen termodynamisk. Isolering anvendes meget ofte, men er ikke tilstrekkelig alene. Kjemisk tilsetning, særlig av metanol (MeOH) eller etylenglykol (EG) er derfor den mest utbredte hydrat-kontroilmekanisme i industrien i dag. Disse frysevæsker utvider trykk-temperatur-området for sikker drift, men trenges i store mengder - 50% av den totale væskefraksjon er ikke uvanlig i vannrik produksjon. Anvendelse av MeOH i Nordsjøen kan nærme seg 3 kg pr. 1000 Sm<3 >ekstrahert gass. Behovet for så store mengder setter store krav til logistikk i forbindelse med transport, lagring og injeksjon i offshoreinstallasjoner med manglende plass. Transport- og injeksjonsprosessene for MeOH i særdeleshet er også beheftet med mye lekkasje og tap.
Inhibitor-kjemikalier av forskjellige typer anvendes ikke bare i rørledning-transport og prosessområder, men også i utstrakt grad under boring og i brønner.
Delvis p.g.a. de store mengder og de høye omkostninger som det er tale om ved anvendelse av tradisjonelle inhibitorer som MeOH, har det over det siste tiår vært forsket mye for å finne kjemikalier som kan være effektive til å bekjempe hydrater ved langt lavere konsentrasjoner.
Mange oljeselskaper og forskningsinstitutter har bidratt til denne forskning, og for tiden er resultatene delt i tre hovedkategorier: kinetiske inhibitorer, dispergeringsmidler og modifiseringsmidler. Kinetiske inhibitorer har en affinitet for krystalloverflaten og kan således anvendes for å hindre hydratkrystall-vekst.
Dispergeringsmidler virker som emulgeringsmidler som dispergerer vann som små dråper i hydrokarbon-væskefasen. Dette begrenser mulighetene for hydratpartikler til å vokse seg store eller til å klumpe seg sammen. Modifiseringsmidlene er til en viss grad en kombinasjon av de to andre metoder, idet de binder seg til krystalloverflaten, samtidig som de virker som dispergeringsmidler i den flytende hydrokarbonfase. Disse metoder har vært delvis vellykket, selv om det er praktiske ulemper ved de fleste av dem. Det mest betydelige problem synes imidlertid å være at alle de beste kjemikalie-tilsetningsstoffer hittil har medført betydelige negative miljøvirkninger og at ingen løsning på dette problem synes forestående, i det minste i den tilgjengelige litteratur.
Det er en gryende forståelse innen olje- og gassindustrien for at hydratpartikler i en strømningssituasjon ikke nødvendigvis er et problem i seg selv. Hvis partiklene ikke avsettes på vegger eller utstyr og ikke har en stor innvirkning på strømningsegenskapene (dvs. deres konsentrasjon ikke er for stor), vil de ganske enkelt strømme med resten av fluidene uten å skape en problematisk situasjon. Utfordringen vil derfor være å bringe denne situasjonen under kontroll og sikre at hydratdannelse ikke finner sted vilkårlig gjennom strømningssystemet.
Et annet trekk som absolutt vil påvirkes av foreliggende oppfinnelse, er korrosjon i undersjøiske rørledninger. Store pengesummer og store ressurser med hensyn til materiale og tid er involvert i beskyttelse av rørledninger mot korrosjon, for eksempel ved konservativ design (veggtykkelse i rørledningen, stålkvalitet) og ved anvendelse av korrosjonsinhibitorer. Selv om de ikke nødvendigvis anvendes i samme mengder pr. rørledning som hydrat-inhibitorene, vil den totale mengde av kjemikalier (noen ganger med meget skadelig virkning på miljøet) være store, ettersom de anvendes i så stort antall rørledninger. Mye av denne korrosjon er knyttet til fritt vann, og de vellykkede resultater ifølge foreliggende oppfinnelse vil kunne redusere dette problem betydelig.
Denne oppfinnelse tilveiebringer en fremgangsmåte for transport av en strøm av fluide hydrokarboner inneholdende vann gjennom et behandlings- og transportsystem, innbefattet en rørledning. I henhold til oppfinnelsen føres strømmen av fluide hydrokarboner inn i en reaktor hvor den blandes med partikler av gasshydrater som også innføres i nevnte reaktor, og den utgående strøm av hydrokarboner fra reaktoren avkjøles i en varmeveksler for å sikre at alt tilstedeværende vann er i form av gasshydrater, strømmen behandles deretter i en separator for å bli separert i en første strøm og en annen strøm, den første strøm med et innhold av gasshydrater resirkuleres til reaktoren for å tilveiebringe de gasshydrat-partikler som er nevnt ovenfor, og den annen strøm føres til en rørledning for å bli transportert til sitt bestemmelsessted.
Den nevnte strøm av fluide hydrokarboner vil normalt komme fra et borehull og vil være forholdsvis varm og vil være under trykk. Det foretrekkes vanligvis å avkjøle strømmen av fluide hydrokarboner i en første varmeveklser før strømmen innføres i den ovennevnte reaktor.
I noen tilfeller er det ønskelig å tilsette visse kjemikalier til strømmen i oppstrøm i forhold tii reaktoren.
Før strømmen går inn i reaktoren kan den hensiktsmessig underkastes en blandingsoperasjon for å fordele det tilstedeværende vann som dråper i den fluide hydrokarbonfase.
Den annen strøm fra separatoren kan blandes med våt gass i et blandingskar før strømmen føres til rørledningen for videre transport.
Fremgangsmåten er særlig egnet i de tilfeller hvor transport finner sted ved forholdsvis lav temperatur, både på land i et kjølig klima og på sjøbunnen.
Når omgivelsene er forholdsvis kjølige, kan én eller flere av de anvendte varmevekslere være et uisolert rør. Når omgivelsestemperaturen er tilstrekkelig lav, vil dette gi tilstrekkelig avkjøling uten noe annet kjølemedium.
Oppfinnelsen tilveiebringer også et system for behandling og transport av en strøm av fluide hydrokarboner inneholdende vann. Systemet inneholder de følgende elementer angitt i strømningsretningen og forbundet med hverandre slik at hydrokarbonene kan passere gjennom hele systemet (tallene i parentes henviser til figurene som bare tjener som illustrasjon):
forbindelse til en hydrokarbonkilde (1),
en første varmeveksler (4),
en reaktor (6),
en annen varmeveksler (7),
en separator (8), og
en rørledning (13);
og dessuten en ledning (9) som fører fra separatoren (8) til reaktoren (6) og er utstyrt med en pumpe (10) tilpasset til å resirkulere materiale fra separatoren (8) tilbake til reaktoren (6). Denne pumpe kan være en hvilken som helst type pumpe, men den kan hensiktsmessig være av en type som knuser hydratpartiklene til flere og mindre partikler med større total krystalloverflate.
Innsiden av systemet, særlig reaktorens innside kan belegges med et vannavstøtende materiale. Rørledninger kan hensiktsmessig også være forsynt med et slikt belegningsmateriale.
Systemet omfatter fortrinnsvis en blander eller en strupeventil (5) oppstrøms til reaktoren (6).
I mange tilfeller er det hensiktsmessig å tilsette forskjellige kjemikalier til hydrokarbonstrømmen, særlig ved oppstarting og når det gjøres endringer i driften. Systemet inneholder således anordning for tilsetning av kjemikalier til strømmen for dette formål.
I det følgende vil fremgangsmåten og systemet bli beskrevet mer i detalj, igjen med henvisning til figurene.
I en første utførelsesform (fig. 1) blandes varm olje/kondensat/hydrat-dannende komponenter og vann under trykk (1) med hvilke som heist ønskede kjemikalier (2) i en blandingsinnretning (3). Hvis mye vann opprinnelig er tilstede, fraskilles fortrinnsvis noe av vannet før nevnte komponenter og vann blandes med kjemikalier. De kjemikalier det er tale om, kan være nukleasjonsdannere for hydrat, emulsjonsbrytere/-dannere, voksinhibitorer eller en hvilken som helst type kjemikalier som anvendes for transpotr/lagring av nevnte fluid. De anvendte kjemikalier bør være akseptable for miljøet og bør generelt bare anvendes under oppstart. I ethvert tilfelle vil forbruket av kjemikalier være mye lavere under kontinuerlig drift enn ved bruk av tidligere transport-/lagirngssystemer, og kjemikaliene kan også utelates fullstendig.
Fluidet fra blanderen (3) kan avkjøles til en temperatur like over hydratlikevektskurven for fluidet (smeltekurven for hydrat) i en varmeveksler (4). På havbunnen kan denne varmeveksler være et uisolert rør, eller den kan være en hvilken som helst type kjøler.
Fluidet fra varmeveksleren (4) føres til en blander (5) som kan være en hvilken som helst type blander. Blandingen fordeler vannet i de fluide
hydrokarboner som dråper. Det skal legges merke til at blanderen ikke er absolutt nødvendig. Spørsmålet om hvorvidt en blandingsoperasjon er nødvendig, vil være avhengig av fluidets egenskaper, dvs. fluidets evne til å fordele vannet som dråper i fluidet uten annen innvirkning enn den turbulens som finner sted når fluidet strømmer gjennom et rør.
Fluidet fra blanderen (5) føres inn i en reaktor (6), hvor det blandes med kaldt (temperatur under smeltetemperaturen for gasshydrat) fluid fra en separator (8) (se nedenfor). Det kalde fluid fra separatoren (8) inneholder små partikler av tørt hydrat.
Det vann som er tilstede i væsken fra blanderen (5) vil fukte tørt hydrat fra separatoren (8) i reaktoren (6). I reaktoren (6) vil vannet som fukter det tørre hydrat, umiddelbart bli omdannet til hydrat. Nytt hydrat som dannes, vil således øke størrelsen av hydratpartiklene fra separatoren (8) og også danne nye små hydratpartikler når større hydratpartikler brytes opp. Nytt hydratkim kan også dannes ellers i reaktoren (6).
Underkjøiing (den virkelige temperatur er lavere enn
hydratlikevekttemperaturen) av fluidet er nødvendig for å danne hydrater. Den nødvendige grad av underkjøiing for dannelse av hydrat i reaktoren (6) oppnås ved å tilsette tilstrekkelig kaldt fluid fra separatoren (8). Kjøling kan også komme fra reaktorveggene i reaktoren (6) eller fra separate kjøleribber i reaktoren. Uønsket groing eller dannelse av avleiringer i reaktoren (6) kan unngås ved å belegge alle overflater med et vannavstøtende belegg.
Fra reaktoren (6) nedkjøles fluidet i en annen varmeveksler (7). På havbunnen kan denne kjøler være et uisolert rør. Varmeveksleren (7) kan også være en hvilken som helst type kjøler som også kan være integrert som en del av reaktoren (6).
I separatoren (8) vil noe av den totale mengde hydratpartikler og overskudd av fluid skilles fra resten og føres ut til en rørledning (13) eller først gjennom en blandingsanordning (12) for å bli blandet med våt gass (11) før innføring i rørledningen (13).
Gjenværende mengder av den totale mengde av hydratpartikler og rest-fluidum fra separatoren (8) resirkuleres gjennom en ledning (9) ved hjelp av en pumpe (10) tilbake til reaktoren (6). Separatoren (8) kan være en hvilken som helst type separator. Tilsvarende kan pumpen (10) være en pumpe av hvilken som helst type, men det er viktig at den kan håndtere hydratpartiklene. Den kan hensiktsmessig være av en type som knuser hydratpartiklene til flere og mindre partikler med en større total krystalloverflate. En ytterligere kjøler kan settes inn i ledningen (9) enten foran eller bak pumpen (10).
Våt gass (11) under trykk kan blandes med strømmen av fluid fra separatoren (8) i en blandingsanordning (12). Fritt vann i den våte gass absorberes av det tørre hydrat fra separatoren (8) i en blandingsanordning (12). I blandingsanordningén (12) vil vannet som fukter det tørre hydrat, lett omdannes til hydrat. Det nye hydrat som dannes, vil derved øke størrelsen på hydratpartiklene fra separatoren (8) og kan også danne nye små hydratpartikler når større hydratpartikler brytes opp. Nytt hydratkim kan også dannes ellers i blandingsanordningén (12). Ved utløpet av blandingsanordningén (12) som er forbundet med rørledningen (13), vil alt fritt vann være omdannet til hydrat.
Ved rørledningens begynnelse, enten under vannet ved en brønnhode-ramme, eller om bord på en minimum prosesseringsplattform, vil man vente at vannfraskillelsen er tilstrekkelig effektiv slik at etter avkjøling og kondensasjon vil det ikke være mer enn 5-10 volum-% vann igjen i fluidstrømmen.
Etter dette separeringstrinn avkjøles fluidene raskt mot hydrat-stabilitetstemperaturer i blottlagte (uisolerte) rør av den nødvendige lengde. Fasene blandes også, for å oppnå et stort overflateareal på grenseflatene. Små mengder kjemikalier kan være nødvendig på dette trinn, for eksempel i forbindelse med en oppstart-situasjon. En blander vil fordele vannet som dråper. Ved den påfølgende innføring i hydratreaktordelen av systemet, innblandes hydratpartikler og en kald fluidstrøm fra en nedstrøms separator. Fukting av hydratpartiklene med vann vil finne sted, og hydratveksten vil derfor hovedsakelig være fra eksisterende partikler og utover. Hydratdannelsesprosessen fremmes således ved tilsetning av kaldt fluid (innenfor området med stabil hydrat-trykk-temperatur), og - aller viktigst - de allerede tilstedeværende hydratpartikler. Ytterligere avkjøling finner sted gjennom reaktoren.
I henhold til en annen utførelsesform (se fig. 2) er det fluide hydrokarbon fortrinnsvis våt hydrokarbongass. Fremgangsmåten ifølge denne utførelsesform er særlig egnet på sjøbunnen.
I stor utstrekning vil den diskusjon som er gitt ovenfor vedrørende den første utførelsesform, også gjelde for denne annen utførelsesform. I det følgende vil spesielt de trekk som er mer eller mindre forskjellig, bli omtalt.
Varm hydrokarbongass (1) undertrykk blandes med eventuelle ønskede kjemikalier (2) i en blandingsanordning (3). Kjemikalier kan også settes til systemet i reaktoren (6).
Strømmen fra blanderen (3) kan avkjøles til en temperatur like over hydratlikevektskurven for strømmen (smeltekurven for hydrat) i en varmeveksler (4) og/eller gjennom en strupeventil (5) som kan være en del av reaktoren (6). På havbunnen kan denne varmeveksler være et uisolert rør, eller den kan være en hvilken som helst type kjøler.
Strømmen fra strupeventilen (5) føres til reaktoren (6) hvor den blandes med kaldt (temperatur under smeltetemperaturen for gasshydratet) fluid fra en annen separator (8) (se nedenfor). Dette kalde fluidet fra separatoren (8) inneholder små partikler av tørre hydrater.
Fritt vann og vann som kondenserer fra hydrokarbongass i strømmen fra strupeventilen (5), vil fukte tørt hydrat fra separatoren (8) i reaktoren (6). I reaktoren (6) vil vannet som fukter det tørre hydrat, umiddelbart bli omdannet til hydrat. Nytt hydrat som dannes, vil således øke størrelsen på hydratpartiklene fra separatoren (8) og også danne nye små hydratpartikler når større hydratpartikler brytes opp. Nytt hydratkim kan også dannes ellers i reaktoren (6).
I en første separator (14) separeres hydrokarbongassen fra strømmen og føres ut til en rørledning (15). Separatoren (14) kan være en hvilken som helst type separator.
Resten av strømmen føres til den annen separator (8) hvor noe av den totale mengde hydratpartikler og overskudd av fluid fraskilles fra resten og føres ut til en rørledning (13).
Gjenværende mengder av den totale mengde av hydratpartikler og rest-fluid fra separatoren (8) resirkuleres gjennom en ledning (9) ved hjelp av en pumpe (10) tilbake til reaktoren (6). Separatoren (8) kan være en hvilken som helst type separator. Tilsvarende kan pumpen (10) være en hvilken som helst type pumpe, men det er viktig at den kan håndtere hydratpartikler.
Ytterligere avkjølt kondensat under trykk kan tilsettes (16) til den resirkulerte strøm for å fortynne hydratpartikkel-konsentrasjonen og for å virke som et kjølemedium. Tilsetningen kan skje på et hvilket som helst punkt mellom varmeveksleren (7) og reaktoren (6).
Varm hydrokarbongass, enten under vannet eller ved en brønnhode-ramme, eller fra en minimum prosesseringsplattform, kan ventes å være mettet med vanndamp ved begynnelsen av rørledningen.
Etter brønnhode-rammen eller plattformen avkjøles strømmen raskt mot hydrat-stabilitetstemperatur i blottlagte (uisolerte) rør av den nødvendige lengde eller gjennom en strupeventil. Små mengder kjemikalier kan tilsettes på dette trinn, for eksempel i forbindelse med en oppstart-situasjon. Ved innføring i hydratreaktor-delen av systemet innblandes hydratpartikler og kald fluidstrøm fra en nedstrøms separator. Vanndamp fra hydrokarbongassfasen vil kondensere, og vann-fukting av hydratpartiklene finner sted. Fra dette trinn vil hydratveksten derfor hovedsakelig finne sted fra eksisterende partikler. Hydratdannelsesprosessen fremmes således ved tilsetning av kaldt fluid (innenfor det stabile hydrat-trykk-temperatur-området), og - mest viktig - de allerede tilstedeværende hydratpartikler. Videre avkjøling finner sted gjennom reaktoren. Hydrokarbon-fluid kondensert fra den avkjølte hydrokarbongass settes til fluidet i reaktoren.
En ytterligere generell redegjørelse vedrørende foreliggende oppfinnelse er gitt i det følgende.
Fritt vann i hovedrørledningen vil ha en tendens til å virke som "bindemiddel" mellom hydrat og rørveggene. Hydratreaktorens indre overflate kan behandles slik at den blir ikke-fuktende overfor vann.
Alt vannet i strømmen vil være omdannet til tørre hydratpartikler på det tidspunkt den når enden av hydratreaktoren. Før strømmen når nedstrømsseparatoren avkjøles den til nær omgivelsestemperatur i blottlagte (uisolerte) rør av nødvendig lengde. I separatoren vil noen av de kalde hydrokarbon-fluider og tørre hydratpartikler bli tatt ut, og reinjiseres ved reaktor-innløpet som beskrevet ovenfor.
Hvis injeksjonen av våt gass (fra det første separereringstrinn) er ønskelig, kan det finne sted etter separerings-/resirkuleringspunktet (8), inn i strømmen med fullstendig omdannede hydrater. Disse fluider kan deretter strømme gjennom en lignende hydratreaktor for å oppnå full omdannelse før hovedrørledningen. Imidlertid anses ingen separering og resirkulering som nødvendig for dette trinn.
Hovedrørledningen starter umiddelbart etter separatoren eller våtgass-hydrat-reaktoren.
Når vannet er i hydratform, og hydratpartiklene er tørre (intet overskudd av vann) er det vist eksperimentelt i strøm-løkker med både modellsystemer og med virkelige felt-fluider og trykk og temperatur, at det resulterende hydratpulver lett transporteres med væskestrømmen. Disse undersøkelser viste også at partikler ikke vil klumpe seg sammen eller avsettes på rørvegger eller utstyr - selv ikke i tilfeller med lang tids avstengning. Dette spesielle fenomen er undersøkt av oppfinnerne i flere år. Det er også en stor fordel ved foreliggende oppfinnelse at fravær av fritt vann vil redusere risikoen for korrosjon i rørledninger og andre installasjoner.
Hydratpulveret vil ikke smelte tilbake for å frigjøre vannet og naturgass før temperaturen stiger eller trykket blir for lavt - hvilket i realiteten vil skje ved enden av transportrøret hvor prosessen ikke vil være problematisk. Pulveret kan skilles mekanisk fra den flytende fase ved hjelp av en sikt (i motsetning til dispergeringsmiddel-fremkalte emulsjoner som ofte er vanskelige å bryte). En annen metode ville være å smelte hydratene i en separator hvor oppholdstiden er tilstrekkelig lang til at vann vil kunne skilles fra hydrokarbon-væskene. Avhengig av fluidsystemet, kan partikkeltettheten også avvike tilstrekkelig fra hoved-væsken slik at partiklene lett kan fraskilles.
Foreliggende oppfinnelse antas å medføre betydelige positive miljøvirkninger. Utvikling av en sikker og effektiv måte til å transportere fritt vann i form av hydratpartikler vil i dramatisk grad redusere behovet for tilsetning av forskjellige kjemiske tilsetningsstoffer som anvendes i dag, både hydrat- og korrosjonsinhibitorer. Dette vil gjelde for alle deler av hydrokarbon-produksjonsprosessen, fra arbeidsbetingelser på produksjons- og prosessenheter til virkning på miljøet p.g.a. lekkasjer, utilsiktede utslipp og svikt i injeksjonssystemet.
En sekundær, men ikke mindre viktig, miljøvirkning vil være forbedret sikkerhet ved rørledningsdrift: med minimalisering av hydrattilstopning og korrosjonsrisiko vil faren for røriedningsbrudd og utblåsninger i stor målestokk også bli redusert. Det skal også legges merke til at en rørledning i termisk likevekt med omgivelsene vil være sikrere med hensyn til smelting av hydrater i de omgivende sedimenter som kan fremkalle ustabiliteter (avsetning og ras). Dette forhold kommer i tillegg til det faktum at en kald fluidstrøm uten temperaturfremkalte forandringer i fluid-sammensetningen og -egenskapene fører til at hele rørledningen blir et mer veldefinert system å operere. Dette vil ikke medføre ytterligere problemer i seg selv, ettersom transport gjennom rørledning over enhver betydelig avstand til slutt vil nå omgivelsestemperatur også ved tradisjonelle transportløsninger.
Den meget begrensede anvendelse av kjemikalier i henhold til foreliggende oppfinnelse har også den virkning at strømmen av fluide hydrokarboner er mer egnet for sin endelige bruk enn hva tilfellet er fra det som er kjent. Således kan for eksempel en frysevæske så som metanol måtte fjernes før hydrokarbonene anvendes ved forskjellige prosesser, så som for polymeriseirngsformål. En slik fjernelse er vanligvis meget kostbar.
Claims (18)
1. Fremgangsmåte for transport av en strøm av fluide hydrokarboner inneholdende vann gjennom et behandlings- og transportsystem som omfatter en rørledning, karakterisert ved at strømmen av fluide hydrokarboner innføres i en reaktor hvor den blandes med partikler av gasshydrater som også innføres i reaktoren, strømmen av hydrokarboner fra reaktoren avkjøles i en varmeveksler for å sikre at alt tilstedeværende vann er i form av gasshydrater, strømmen behandles deretter i en separator for å bli separert i en første strøm og en annen strøm, den første strømmen med et innhold av gasshydrat resirkuleres til reaktoren for å tilveiebringe gasshydrat-partiklene nevnt ovenfor, og den annen strøm føres til en rørledning for å bli transportert til sitt bestemmelsessted.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strømmen av fluide hydrokarboner avkjøles i en første varmeveksler før den innføres i reaktoren.
3. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1og2, karakterisert ved at ønskede kjemikalier tilsettes oppstrøms til reaktoren.
4. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-3, karakterisert ved at strømmen av fluide hydrokarboner underkastes en blandingsoperasjon før innføring i reaktoren for å fordele tilstedeværende vann som dråper i den fluide hydrokarbonfase.
5. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at den annen strøm fra separatoren blandes med våtgass før den føres til rørledningen.
6. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at den utføres på sjøbunnen.
7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved anvendelse av et uisolert rør som varmeveksler når omgivelsestemperaturen er tilstrekkelig lav.
8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at de fluide hydrokarboner er hydrokarbongass.
9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-8, karakterisert ved at hydrokarbonstrømmen føres gjennom en strupeventil som er anordnet oppstrøms til reaktoren eller er en del av reaktoren.
10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-9, karakterisert ved at strømmen fra reaktoren føres gjennom en første separator for å bli separert i en hydrokarbongass-strøm og en strøm som deretter underkastes separering i en annen separator til nevnte første og annen strøm.
11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at avkjølt kondensat Under trykk settes til den første strøm som resirkuleres til reaktoren.
12. System for behandling og transport av en strøm av fluide hydrokarboner inneholdende vann, karakterisert ved at den omfatter de følgende elementer angitt i strømretningen og forbundet med hverandre: forbindelse til en hydrokarbonkilde (1), en første varmeveksler (4), en reaktor (6), en annen varmeveksler (7), en separator (8), og en rørledning (13); og i tillegg en ledning (9) som leder fra separatoren (8) til reaktoren (6) og er utstyrt med en pumpe (10) tilpasset til å resirkulere materiale fra separatoren (8) tilbake til reaktoren (6).
13. System ifølge krav 12, karakterisert ved at innsiden av reaktoren (6) er belagt med et vannavstøtende materiale.
14. System ifølge et av kravene 12 og 13, karakterisert ved at det omfatter en blander (5) mellom den første varmeveksler (4) og reaktoren (6).
15. System ifølge et av kravene 12-14, karakterisert ved at det omfatter en anordning (2) for tilsetning av kjemikalier til strømmen.
16. System ifølge et av kravene 12-15, karakterisert ved at det omfatter en anordning (12) mellom separatoren og rørledningen for å blande strømmen fra separatoren (8) med våtgass (11) før strømmen går inn i rørledningen (13).
17. System ifølge et av kravene 12-16, karakterisert ved at det omfatter en separator (14) mellom den annen varmeveksler (7) og separatoren (8) for å utvinne hydrokarbongass fra strømmen.
18. System ifølge et av kravene 12-17, karakterisert ved at det omfatter en anordning (16) for tilsetning av avkjølt kondensat under trykk til ledningen (9) fra separatoren (8) til reaktoren (6).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20012049A NO311854B1 (no) | 1998-10-27 | 2001-04-26 | Fremgangsmåte og system for transport av en ström av fluide hydrokarboner inneholdende vann |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO985001A NO985001D0 (no) | 1998-10-27 | 1998-10-27 | FremgangsmÕte og system for transport av en str°m av fluide hydrokarboner inneholdende vann |
PCT/NO1999/000293 WO2000025062A1 (en) | 1998-10-27 | 1999-09-21 | Method and system for transporting a flow of fluid hydrocarbons containing water |
NO20012049A NO311854B1 (no) | 1998-10-27 | 2001-04-26 | Fremgangsmåte og system for transport av en ström av fluide hydrokarboner inneholdende vann |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20012049D0 NO20012049D0 (no) | 2001-04-26 |
NO20012049L NO20012049L (no) | 2001-04-26 |
NO311854B1 true NO311854B1 (no) | 2002-02-04 |
Family
ID=26648909
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20012049A NO311854B1 (no) | 1998-10-27 | 2001-04-26 | Fremgangsmåte og system for transport av en ström av fluide hydrokarboner inneholdende vann |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO311854B1 (no) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015138048A1 (en) | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | System and method for inhibiting hydrate film growth on tubular walls |
-
2001
- 2001-04-26 NO NO20012049A patent/NO311854B1/no not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015138048A1 (en) | 2014-03-12 | 2015-09-17 | Exxonmobil Upstream Research Company | System and method for inhibiting hydrate film growth on tubular walls |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20012049D0 (no) | 2001-04-26 |
NO20012049L (no) | 2001-04-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK176940B1 (da) | Fremgangsmåde og system til transport af en strømning af fluidformige carbonhydrider, der indeholder vand | |
AU2005300349B2 (en) | Novel hydrate based systems | |
US7976613B2 (en) | Dehydration of natural gas in an underwater environment | |
NO318393B1 (no) | Fremgangsmate og system for transport av hydrokarbonstrommer som inneholder voks og asfaltener | |
EP0824631B1 (en) | Method for inhibiting the plugging of conduits by gas hydrates | |
US7958939B2 (en) | Composition and method for producing a pumpable hydrocarbon hydrate slurry at high water-cut | |
AU2008281777B2 (en) | Method and apparatus for cooling a gaseous hydrocarbon stream | |
BR112018005050B1 (pt) | Método e sistema para processar fluido produzido a partir de um poço | |
EA012028B1 (ru) | Способ регазификации суспензии газового гидрата | |
US20100145115A1 (en) | Method and Device for Formation and Transportation of Gas Hydrates in Hydrocarbon Gas and/or Condensate Pipelines | |
RU2553664C2 (ru) | Обработка потока жидких углеводородов, содержащего воду | |
NO311854B1 (no) | Fremgangsmåte og system for transport av en ström av fluide hydrokarboner inneholdende vann | |
EP1232328B1 (en) | A method for recovering water soluble surfactants | |
NO792303L (no) | Fremgangsmaate for fremstilling av avvannede lette hydrokarbonprodukter | |
AU2013274971B2 (en) | Using wellstream heat exchanger for flow assurance | |
CA2569693A1 (en) | Method and system for transporting a flow of fluid hydrocarbons containing water | |
Soliman Sahweity | Hydrate Management Controls In Saudi Aramco’s Largest Offshore Nonassociated Gas Fields | |
AU2013274973B2 (en) | Heat exchange from compressed gas | |
NO315990B1 (no) | Fremgangsmate og system for injisering av gass i et reservoar | |
AU2006100756A4 (en) | Dehydration of a natural gas in an underwater environment | |
Halvorsen et al. | Controlling FeCO3 precipitation in a closed loop MEG system adopting theory and experimental work into plant design | |
Low et al. | Waxy crude oil production in the South China Sea | |
AU2006281990B2 (en) | Dehydration of a natural gas in an underwater environment | |
WO2005095844A1 (en) | Method and apparatus for transporting fluids | |
Al-Mudaibegh et al. | 1. Refining & Processing Aramco outlines best practices processfor sour-gas feed MEG system Oct. 3, 2022 Saudi Aramco resolved major difficulties caused by a closed-loop MEG regeneration and reclamation system at one of its onshore sour-gas feed processing plants in Saudi Arabia’s Eastern Province. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MK1K | Patent expired |