NO313677B3

NO313677B3 - Slug kontrollering

Info

Publication number: NO313677B3
Application number: NO20006208A
Authority: NO
Inventors: Kjetil Havre
Original assignee: Abb Research Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2005-10-24
Also published as: AU2002222323A1; ATE384855T1; EA006039B1; US7239967B2; DE60132623D1; NO313677B1; NO20006208L; WO2002046577A1; WO2002046577B1; EP1348065B1; US20060041392A1; DK1348065T3; CA2469468A1; EA200300570A1; NO20006208D0; EP1348065A1; MXPA03005024A; CA2469468C

Description

Oppfinnelsens felt

Den foreliggende oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å stabilisere en flerfasestrømning gjennom et rør, så som en rørledning, et stigerør eller en oljebrønn hvor slugger forårsaker ustabilitet i flerfasestrømningen som angitt i innledningen av krav 1. Oppfinnelsen vedrører også et dataprogram som utfører metoden, som angitt i innledningen av krav 16, samt en anvendelse av et slikt dataprogram.

Oppfinnelsens bakgrunn

Olje som produseres til sjøs transporteres gjennom rørled-ninger som en blanding av olje, gass, vann og sand. Et van-lig strømningsregime kalles sluggstrømning, hvilket innebærer at blandingen skiller seg slik at væske danner konsent-rerte plugger som strømmer støtvis. En slik konsentrert

plugg betegnes heretter en slugg.

I flerfaserørledninger, stigerør og brønner vil det kunne oppstå ustabilitet i form av terreng- og stigerørsindusert sluggstrømning når strømningsraten reduseres i forhold til det rørledningen er konstruert for. I en slik strømning vil en væskeplugg som forflytter seg i røret være etterfulgt av gass.

Terreng- og stigerørsindusert sluggstrømning kalles gjerne hard slugging. Terreng og stigerørsindusert strømning oppstår periodisk ettersom væske i form av olje og vann akkumuleres i lavere deler av rørledningen eller stigerøret, se figur 11-IV. Ved en gitt tid vil væsken hindre gassen å passere. Selv om en liten del av gassen bobler gjennom væskepluggen, vil likevel hoveddelen av gassen akkumuleres oppstrøms væskepluggen. Dette fører til at trykket øker (se figur 11-I). Nå er trykket oppstrøms væskepluggen lik trykket nedstrøms pluss det hydrostatiske trykkfallet over væskepluggen (gitt av stasjonær kraftbalanse). Når trykket

oppstrøms væskepluggen øker mer enn trykket nedstrøms plug-

gen, vil væsken starte å bevege seg (se figur 11-11). Væsken blir da en slugg som akselereres. Merk at denne situasjonen må inntreffe før fronten av væskepluggen når det høyeste punktet ved rørets utløp.

Avhengig av operasjonelle betingelser og rørledningens profil, vil sluggen dø ut eller transporteres til utløpet av rørledningen eller stigerøret. Når enden av væskepluggen ankommer de vertikale deler av røret (figur ll-III), vil væskeraten øke hurtig grunnet den ustabile situasjonen hvor trykket som følge av væskesøylen minker. En slugg er dannet og sluggen forflyttes til utløpet av røret. Når gassen bak væskepluggen når utløpet, vil gjenværende væske i den vertikale delen strømme til bunnen av stigerøret eller til lavpunkter på røret. Deretter gjentas hele prosessen, og resultatet er en ustabil syklus hvor væskeraten varierer mellom stillstand og store hastigheter i løpet av kort tid som følge av at sluggen passerer et definert sted i røret. Den beskrevne oppførsel er typisk for hard slugging (terreng eller stigerørsindusert slugging). For terrengindusert sluggstrømning vil væskepluggene være forårsaket av ter-rengprofilet (på land eller på sjøbunn), mens stigerørsin-dusert slugging er forårsaket av at røret forlater sjøbunnen mot overflaten (til sjøs). For lange stigerør oppstår spesielle dynamiske effekter som følge av faseovergang fra væske til gass som følge av trykkreduksjonen i stigerøret. Utformingen av stigerøret vil også ha betydning for dyna-mikken til stigerørsindusert slugging.

Ustabil strømning forårsaker store problemer for produksjon i brønner oppstrøms røret, så vel som drift av nedstrøms prosessutstyr:

Store forstyrrelser i separasjonstoget forårsaker:

o Redusert kapasitet i separator på grunn av at man trenger større operasjonsrom for å oppnå til-strekkelig separasjon o Dårlig separasjon (for mye vann i olje) på grunn

av varierende innstrømning til separator

o Dårlig separasjon kan også resultere i varierende oljeinnhold i vannet fra separatorene, noe som igjen fører til problemer for nedstrøms vannbe-handlingsutstyr. Dette kan også føre til utslipp utover pålagte grenseverdier gitt av miljøkrav.

Store og raske variasjoner i kompressorlast fører til:

o Ueffektiv drift av kompressoren

o Begrenset kompressorkapasitet på grunn av større nødvendige marginer for å kunne ta unna gassmeng-den etter væskepluggene.

o Fakling som følge av begrenset kompressorkapasitet

Begrenset produksjon fra brønnene. Trykkvariasjonene i rørledningen eller stigerøret påvirker også brønnene som produserer inn i røret. Brønner som er ømfintlige for mottrykk vil kunne produsere mindre.

Metoder for å hindre slugging eller reduksjon av følgene av slugging kan deles i fire hovedkategorier:

1. Konstruksjonsendringer

2. Operasjonsendringer

3. Prosedyrer

4. Styring

Foroverkobling til separator

Strupe innløpsventil ved slugg

Aktiv sluggstyring

Et eksempel på en typisk metode for å håndtere slugger som involverer konstruksjonsendring, er installasjon av slugg-fangere (oftest brukt på land). Et annet eksempel er å øke størrelsen av første trinns separator for å øke bufferkapa-siteten i anlegget. For allerede eksisterende installasjo-ner hvor sluggstrømning er et problem, og for små separato-rer, vil slike konstruksjonsendringer ha begrenset effekt på stabilitet av strømningen.

Et eksempel på en operasjonell endring er å strupe inn-løpsventilen inntil operasjonspunktet er utenfor det ustabile området.

Prosedyrer er regler for drift som utføres av operatør. Slike prosedyrer brukes ofte i forbindelse med oppstart av rørledning, stigerør eller brønn.

Styring omfatter:

Foroverkobling til separatorens styresystem slik at sluggen bekjempes i separatoren.

Patentet US 5544672 angir en metode for strupning av inn-løpsventilen. Metoden utnytter målinger nedstrøms for stedet hvor sluggen genereres og struper innløpsventilen når en slugg har oppstått.

Med konvensjonelle metoder for styring av slugger menes vanligvis strupning eller foroverkobling. Videre er det beskrevet forsøk med bruk av tilbakekoblede regulatorer som angitt under (56) på forsiden av dette patentskrift.

I gassløftede oljebrønner kan det oppstå et problem som kalles ringroms-trykksvingning ("casing heading"). Gassløf-tede oljebrønner skiller seg fra rørledninger, stigerør og brønner på følgende måte: Dynamisk interaksjon ved ringroms-trykksvinging skjer mellom ringrommet (som leder gass til injeksjonspunk-tet), og produksjonsrøret.

For gassløftede oljebrønner kan gassinjeksjonsraten

benyttes til styring, noe som gir økte muligheter.

I lys av problemstillingene nevnt ovenfor har oppfinneren funnet at det er et behov for mer effektiv metode for stabilisering av flerfasestrømning utsatt for slugging.

Sammendrag av oppfinnelsen

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en metode som stabiliserer flerfasestrømning i et rør hvor ustabilitet er forårsaket av minst én slugg. Måling av

trykk eller temperatur utføres oppstrøms for det punkt hvor hoveddelen av sluggen dannes. Målingen forsynes en dynamisk tilbakekoblet regulator som styrer minst én reguleringsventil.

Med rør menes en linje som transporterer en blanding av olje, gass og vann, så som en rørledning, et stigerør eller et produksjonsrør i en brønn.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et dataprogram som utfører den ovennevnte metode, inkludert anvendelsen av en styringsstrategi, så som en dynamisk tilbakekoblet regulator.

Med reguleringsventil menes en ventil eller strupeventil som er utstyrt med en aktuator som muliggjør automatisk styring, så som en elektrisk motor med posisjonsstyring, en steppermotor eller en pneumatisk aktuator.

Et fortrinn med oppfinnelsen i forhold til konvensjonelle metoder er at den reduserer antallet ganger det oppstår slugger i en linje. Slik sett fører oppfinnelsen til at energi utnyttes mer effektivt til transport av gass-olje-vannblandingen. Dette til forskjell fra å la energi unn-slippe systemet i form av utblåsninger når slugger forlater linjens utløp, så som utløpet av et stigerør.

Et annet fortrinn med oppfinnelsen er at den gir jevnere operasjonsbetingelser for prosessanlegget for olje og/eller gass.

Enda et annet fortrinn med oppfinnelsen er at den sammen-lignet med konvensjonelle metoder gir redusert trykk ved rørets innløp.

Et ytterligere fortrinn med oppfinnelsen er at den til forskjell fra konvensjonelle metoder som medfører konstruksjonsendringer, ikke krever nytt prosessutstyr for å reali-seres. Det antas at det finnes tilgjengelige prosessmålinger langs rørledningen. Det antas også at det er minst én reguleringsventil i rørledningen.

Det er et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe en metode som anvender en dynamisk tilbakekoblet regulator med flere innganger og en utgang. Regulatoren opererer som funksjon av periodiske variasjoner i de målte variabler.

Videre er det et formål med oppfinnelsen å stabilisere flerfasestrømningen på et hvilket som helst punkt i rørled-ningen .

De ovennevnte målsetninger og formål ifølge oppfinnelsen oppnås ved hjelp av de trekk som er angitt i patentkravene 1-18. Særskilt nevnes at en metode for stabilisering av flerfasestrømning gjennom en rørledning hvor ustabilitet av flerfasestrømningene er forårsaket av minst én slugg er angitt i det selvstendige krav 1, et dataprogram er angitt i det selvstendige krav 16 og bruken av et slikt dataprogram er angitt i det selvstendige krav 18.

Kort beskrivelse av figurene

Figur 1 viser skjematisk oversikt av en rørledning, så som et produksjonsrør mellom en brønnhodeplattform og en pro-duksjonsplattform. Figur 2 viser en skjematisk oversikt av en implementert reguleringsalgoritme for aktiv tilbakekoblet styring av sluggstrømning i en rørledning, Figur 1 og 2 er bare skjematiske og gir således ingen in-formasjon om målepunktenes plassering i forhold til hverandre . Figur 3 viser de forskjellige blokker som er involvert i en implementert reguleringsalgoritme for aktiv tilbakekoblet styring av en rørledning. Figur 4 viser de forskjellige styringsmodi samt transisjo-nene mellom dem i en implementert reguleringsalgoritme for

j

aktiv tilbakekoblet styring av en rørledning.

Figur 5 viser flerfasesimuleringer av terrengindusert sluggstrømning. Figurens øvre del viser trykket PT1 ved et innløp, så som et rørledningsinnløp, samt trykket PT2 ved utløpet. Figurens nedre del viser strømningshastighetene ved utløpet av rørledningen. Figur 6 viser flerfasesimuleringer av terrengindusert sluggstrømning. Hver linje i profildiagrammet representerer vaeskevolumfraksjonen som en funksjon av avstand langs rør-ledningen med ett minutts intervaller. Figur 7 viser flerfasesimulering av terrengindusert slugg-strømning med sluggstyring. Figurens øvre del viser et trykk Pl ved innløpet og et trykk P2 ved utløpet, den midt-re del viser strømningsrater ved utløpet, mens den nedre del viser regulatorens utgangssignal Ul til rørledningens ventil 2. Figur 8 viser flerfasesimuleringer av terrengindusert sluggstrømning med sluggstyring. Profildiagrammer av væske-volumfraksjon i rørledningen for tidsintervallet 41 til 45 timer er vist. Totalt er det 240 profildiagrammer som alle ligger oppå hverandre. Dette indikerer at rørledningen er stabilisert. Figur 9 viser oppstart av sluggregulering og operasjon av en rørledning, så som en transportrørledning. Figurens øvre del viser innløpstrykk Pl og utløpstrykk P2 sammen med et 12 timers glidende gjennomsnitt av de samme variable. Figur 10 viser oppstart av sluggregulering og operasjon av en rørledning, så som en transportrørledning. Figurens øvre del viser gassrate ved innløpet mens nedre del viser væske-rate ved innløpet. Både 30 minutters og 8 timers glidende gjennomsnitt av de samme variable er vist. De manglende strømningsrater i begynnelsen av tidsintervallet skyldes at brønnstrømmene på det tidspunktet omgikk testseparatoren hvor målingene ble utført. Figur 11 viser de fire trinnene i en hard slugg-syklus. Figur 12 viser et profil av en dypvannsrørledning med stigerør . Figur 13 viser hard stigerørsindusert sluggstrømning i et dypvannsstigerør, tilfelle 1. Figur 14 viser virkningen av strupning av hard stigerørsin-dusert sluggstrømning, tilfelle 1. Figur 15 viser virkningen av strupning av hard stigerørsin-dusert sluggstrømning, tilfelle 1. Figur 16 viser profildiagrammer av væskevolumfraksjon gjennom en stigerørsindusert sluggsyklus, tilfelle 1. Figur 17 viser effekt av strupning av hard stigerørsindu-sert sluggstrømning, tilfelle 2. Figur 18 viser profildiagrammer av væskevolumfraksjon gjennom en stigerørsindusert sluggsyklus, tilfelle 2. Figur 19 viser oppstart, drift og stopp av sluggregulator for et dypvannsstigerør, tilfelle 1. Figur 20 viser profilplot av rørledningens væskevolumfraksjon når regulatoren er i drift, tilfelle 1. Figur 21 viser oppstart, drift og stopp av sluggregulator for et dypvannsstigerør, tilfelle 2. Figur 22 viser profilplot av rørledningens væskevolumfraksjon når regulatoren er i drift, tilfelle 2.

Detaljert beskrivelse av en foretrukket utførelse

Figur 2 viser en aktiv tilbakekoblet regulator, så som en

dynamisk tilbakekoblet regulator 9, for stabilisering av en flerfasestrømning (væske og gass) gjennom en rørledning eller et stigerør 8 mellom en brønnhodeplattform 1 og en pro-duksjonsplattform 7. Løsningen er ikke begrenset til rør-ledninger fra brønnhodeplattformer til produksjonsplattfor-mer, men er anvendbar for en hvilken som helst rørledning, så som fra en undervanns bunnramme.

En dynamisk tilbakekoblet reguleringsalgoritme 9 er implementert for å stabilisere strømningen gjennom rørledning-en/stigerøret 8 ved å utnytte reguleringsventilen eller strupeventilen 2 som er automatisk styrt. Figur 2 indikerer dette.

Tilnærmingen i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan bruke de følgende målte størrelser som innganger: ■ Trykkmåling PT1 ved innløpet 12 eller et sted opp-strøms utløpet 13 som måler trykkvariasjoner oppstrøms for væskepluggen. ■ Trykkmåling PT2 ved utløpet 13, oppstrøms for reguleringsventilen 2. ■ Differansetrykk over rørledningen 8, eller del av rør-lednignen, basert på de to målingene PT1 og PT2. ■ Strømningsmålinger FT1 ved innløpet 12, eller et sted oppstrøms for utløpet 13, som måler variasjoner i strømningsrate oppstrøms for væskepluggen. ■ Strømningsmålinger FT2 ved utløpet 13, oppstrøms for reguleringsventilen 2.

Målingene kan gjøres over vann så vel som under vann.

Alle disse målingene er ikke nødvendige, men flere målinger fører til bedre regulering. Imidlertid er det nødvendig å ha trykkmåling PT1, eller en temperaturmåling oppstrøms for enhver væskeplugg.

Oppfinnelsen angir en metode som består av anvendelsen av dynamisk tilbakekoblet regulering. Forskjellen mellom en dynamisk tilbakekoblet regulering ifølge foreliggende oppfinnelse og tradisjonelle reguleringsmetoder omfatter bruken av målinger oppstrøms for det stedet i rørledningen der slugger dannes. Mens andre metoder har en dempende effekt, vil en dynamisk tilbakekoblet styring forbedre stabiliteten til strømningen i rørledningen. En fordel med dynamisk tilbakekoblet styring er et redusert innløpstrykk til rørled-ningen .

Forbedret regulering kan oppnås ved å innbefatte flere målinger (strømningsrate, tetthet og temperatur), som angitt i figur 2. Dersom ratemålinger benyttes vil estimater av strømningsforholdene i rørledningen/stigerøret/brønnen 8 bli bedre.

Dersom det skjer en feil, vil utgangen 11 gå til en prede-finert verdi.

Det er vist både ved simulering og utprøvning i felt at regulatoren 9 stabiliserer flerfasestrømning. Simuleringer viser at regulatoren 9 stabiliserer variable (trykk, temperatur, fylningsgrad og strømningsrate) i rørledningen på ethvert punkt i ledningen/stigerøret 8. Dette innebærer at regulatoren 9 i motsetning til konvensjonelle regulatorer ikke utelukkende er begrenset til å stabilisere utløpet 13 av rørledningen.

Sammen med den dynamiske tilbakekoblede regulatoren 9 har det blitt utviklet en algoritme for sluggdeteksjon. I tillegg til å utnytte de samme målingene som den dynamisk til-bakekoblete regulatoren 9, benyttes også trykkmålinger ned-strøms for reguleringsventilen. Resultatet av sluggdeteksjonsalgoritmen brukes typisk for informasjonsformål, slik at personell kan varsles om en nært forestående slugg 20-30 minutter på forhånd. Informasjonen kan for eksempel vises på én dataskjerm i kontrollrommet. I en utførelse av oppfinnelsen kan sluggdeteksjonsalgoritmen brukes for å oppnå en ytterligere stabilisering av strømningen.

Den dynamisk tilbakekoblede regulator

Regulatoren 9 omfatter fortrinnsvis en regulator med flere innganger og en utgang, implementert på tilstandsromform. Målingene omfatter trykk og rate ved innløpet 12 og ved ut-løpet 13 oppstrøms reguleringsventilen 2. Krav til instru-mentering er minimum trykkmålingen PT1. Som et alternativ til trykkmåling kan temperaturmåling brukes, hvorav trykk kan kalkuleres.

Figur 3 viser en implementert dynamisk tilbakekoblet regulator i mer detalj. Regulatoren består av følgende blokker: ■ 14: Tilbakekoblet stabilisering sørger for at strøm-ningsraten stabiliseres. ■ 15: Sluggstrupning struper rørledningens strupeventil dersom en slugg oppstår (trykk økes oppstrøms strupeventilen 2)

■ 16-19: Filtre for inngangssignaler

■ 20: Vender for utgangsverdien avhengig av modus manuell/automatikk ■ 21-25: Maksimum og minimum funksjonsblokker Inngangssignalene til regulatoren er:

PT1: Trykk ved rørledningens innløp, 12.

Referanse PT1: Ønsket/nominell verdi for trykkét ved rør-ledningens innløp, 12.

PT2: Trykk oppstrøms for strupeventil, 13.

Referanse PT2: Ønsket/nominell verdi for trykket oppstrøms for strupeventilen, 13.

Output high limit (OHL): Øvre grense for regulatorens utgang Ul og U2.

Output low limit (OLL): Nedre grense for regulatorens utgang Ul og U2.

Manual output value (MOV): pådrag fra regulatoren når den er I manuell modus

Mode: Regulatorens modus definert av operatør Utgangssignalene fra regulatoren vist i figur 3 er:

Filtrert PT1, filtrert trykkmåling en.

Filtrert PT2, filtrert trykkmåling to.

Ul: Regulatorens utgang som skal kobles til rørledningens reguleringsventil (2).

U2: Regulatorens utgang basert på måling PT1

U3: Regulatorens utgang basert på måling PT2

Andre utgangssignaler fra regulatoren (ikke vist på figur 3) er:

Filtrert referanse for PT1

Filtrert nominell verdi for PT2

Regulatorens tilstand

Regulatorens "vakthundsignal"

Alarmsignaler fra regulatoren (ikke vist på figur 3) er:

Høy pådrag alarm

Lav pådrag alarm

Lesefeil alarm

Blokkskjerna i figur 3 viser følgende koblinger:

1. Tilbakekoblingen U2 og U3 fra de to målingene PT1 og PT2 kalkuleres uavhengig 2. Utgangen U2 fra tilbakekoblet stabilisering 14 er begrenset til å være mellom øvre og nedre begrensning. 3. Utgangen U3 fra sluggstrupningsalgoritmen er begrenset til å være mindre enn null 23. 4. Summen av U2 og U3 er en av to innganger til regulator modusvenderen 20. Avhengig av det operatørdefinerte modus vil regulatorens pådrag være summen av U2 og U3 eller det operatørdefinerte manuelle pådrag (MOV). 5. Utgangen Ul fra regulatoren begrenses til å være mellom øvre 24 og nedre 25 begrensning.

De neste avsnittene beskriver tilbakekoblet stabilisering 14, sluggstrupning 15, filtrene 16-19 og samhandlingen mellom blokkene som gir den komplette sluggreguleringsalgorit-men. Beskrivelsen av hver del har tre nivåer. Det øverste nivå er en oversikt der hensikten med blokken er klargjort. På nivå to gis en utfyllende matematisk beskrivelse av blokken, og på det tredje og mest detaljerte nivået gjen-nomgås selve implementasjonen.

Tilbakekoblet stabilisering

Algoritmen for stabilisering ved tilbakekobling 14 er es-sensiell for å stabilisere terreng- og stigerørsindusert sluggstrømning.

Nivå 1.

Hensikten med algoritmen for stabilisering ved tilbakekobling er å regulere rørledningens innløpstrykk, ettersom innløpstrykket er en av hoveddrivkreftene til strømningen gjennom rørledningen eller stigerøret. Tilbakekoblingen 14 reagerer på periodiske svingninger i trykkmålingen PT1 ved reguleringspådrag ved lave frekvenser, det vil si at tilbakekoblingen inkluderer integralvirkning. Algoritmen har innebygget logikk for å håndtere integralvirkningen når pådraget er i metning, såkalt "anti-windup". Metningshåndte-ringen er implementert ved at regulatorens pådrag huskes, og er en tilstand i regulator-algoritmen. Slik blir bare en del av regulatorens tilstander begrenset.

Nivå 2.

Et eksempel på en algoritme for stabilisering ved tilbake kobling 14 kan beskrives av følgende differanseligning:

der Ts er tastet iden, K, Ti og T2 er konstanter som kan inn-stilles, operatoren A betyr Amt = rnk- mk- i og e^er filtrert reguleringsawik (referanse minus måling) .

Filteret som genererer det filterte reguleringsawiket er et første ordensfilter av en type som er nærmere angitt ne-denfor. Regulatoren implementeres i en tilstandsromform, idet tilstandene i regulatoren er gjort slik at håndtering av metning i pådrag (anti-windup) er lett implementert.

Nivå 3.

Et eksempel på en algoritme for stabilisering ved tilbakekobling 14 kan implementeres ved bruk av følgende til-standsromf ormulering :

Det første elementet i tilstandsvektoren Xfs, k( l) er den forrige regulatorutgang. Tilstandene Xfsj (2) til Xfs. Ic (4) inneholder nåværende og de to foregående filterte reguleringsawik. Tilstanden til regulatoren Xfs oppdateres også når pådraget når høy og lav verdi. Det betyr at den ikke-lineære logikken for håndtering av metning 21 og 22 vil på-virke tilstandene i algoritmen for tilbakekobling. En liknende påvirkning vil også inntreffe når regulatoren er i manuell- og oppstartsmodi.

Sluggstrupning

Nivå 1.

Hensikten med sluggstrupningsalgoritmen 15 er å strupe rør-ledningens strupeventil 2 når det oppstår en slugg, det vil si når sluggen nærmer seg utløpet av rørledningen eller stigerøret. Trykkmålingen PT2, oppstrøms for strupeventilen 2, øker hurtig når en væskeplugg nærmer seg stedet hvor PT2 er plassert. Algoritmen 15 bruker derfor PT2 som inngangs-signal og reagerer på en økning i trykket ved å strupe ventilen 2. Slik blir regulatoren i stand til å bremse væske-pluggens hastighet. Resultater fra feltutprøvning og simulering viser at en moderat bruk av strupning når det kommer en slugg har en stabiliserende effekt.

Nivå 2.

På kontinuerlig form har sluggstrupningstilbakekoblingen 15 følgende form:

der K( s) er Laplace transformasjonen av regulatoren, m er regulatorens utgang og

e2 er filtrert ønsket verdi for PT2 minus PT2. Konstanter for innstilling er /} = og f? = I/ X2, og regulatorens forsterkning k.

Nivå 3.

Med tastet id T$ og nulte ordens hold (ZOH) vil en ikke-kontinuerlig tilstandsromformulering for regulatoren K( s) være gitt ved:

Filtre

Nivå 1.

Hensikten med filtrene 16 - 19 og filteret i den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen 14, som filtrerer regule-ringsawiksignalet, er å sikre jevne overganger mellom operasjonelle settpunkt og filtrering av høyfrekvent støy.

Nivå 2.

Alle filtrene er førsteordens lavpassfiltre med stasjonær forsterkning lik 1. Det generelle uttrykket for disse filtrene er:

Nivå 3.

Med tastetid Ts og ZOH, kan den tids-diskretiserte til-standsromrealiseringen av det kontinuerlige filteret F( s) uttrykkes som:

Den komplette tilstandsromregulatoren

Nivå 1.

De individuelle dynamiske delene av sluggregulatoren er beskrevet ovenfor. Disse delene er satt sammen til en tilstandsromrealisering av sluggregulatoren.

Nivå 3.

Et eksempel på en tilstandsromrealisering av den tilbakekoblede regulatoren 9 er:

der

Xk er tilstandsromvektoren til regulatoren

yt er inngangsvektoren til regulatoren (målinger og refe-ranser/nominelle verdier etc.)

Uk er utgangsvektoren fra regulatoren

Elementene i inngangsvektoren yt er:

yk( l) innløpstrykket til rørledningen, PT1

yi/ 2) trykk oppstrøms for rørledningens utløpsventil (2) ,

PT2

yk( 3) referanseverdi for rørledningens innløpstrykk, PT1 yk( 4) Nominell verdi for trykk oppstrøms for rørledningens

utløpsventil (2), PT2

Elementene i tilstandsvektoren x* er:

Xk( l) forrige pådrag, Uk- i( 2)

Xk( 2) filtrert reguleringsawik ved tiden k, e/*

xkf) filtrert reguleringsawik ved tiden k-1, e/*-/

xk( 4) filtrert reguleringsawik ved tiden k-2, eft- 2

xk( 5) Filtrert PT1

xk( 6) Filtrert PT2

xk( 7) Filtrert referanse for PT1

xk( 8) Filtrert nominell verdi for PT2

xk( 9) Tilstand en i slugg-tilbakestrupingsalgoritmen Xk( 10) Tilstand to i slugg-tilbakestrupingsalgoritmen

xy( ll) Regulator tilstand

0 Manuell

1 Oppstart

2 Auto

Elementene i utgangsvektoren w* er:

uk( l) Utgang fra sluggregulatoren

uk( 2) Utgang fra den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen

14

uk( 3) Utgang fra slugg-tilbakestrupingsalgoritmen 15

uk( 4) Filtrert trykkmåling PT1

uk( 5) Filtrert trykkmåling PT2

uk( 6) Filtrert referanseverdi for trykk måling PT1

Uk( 7) Filtrert nominell verdi for trykk måling PT2

Matrisen O, r, C, D er:

der Omxn er en mxn 0 - matrise, Tl til T4 er filtertidskons-tanter og Ts er tastetiden.

Stasjonær regulatorutgang og tilstandsoppdaterinq Når regulatorutgangen er stasjonær, gitt ved

1. Manuell modus

2 . Oppstartsmodus

3. Høy eller lav metning,

vil regulatorens tilstand oppdateres, slik at den tas ut av et stasjonært område eller metning uten sprang. Dette oppnås ved å oppdatere det forrige pådraget i den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen.

Regulatormodi og - transisjoner

Figur 4 viser tre forskjellige modi. Modiene er:

1. Manuell: Regulatoren er aktiv, men utgangssignalet fra regulatoren til rørledningens utgangsventil (2) holdes konstant. 2. Oppstart: Regulatoren er aktiv, men utgangssignalet fra regulatoren til rørledningens utgangsventil (2) oppdateres ikke. Regulatoren tester om visse prosess- og regule-ringsbetingelser er til stede for å kunne initiere en tran-sisjon fra oppstartsmodus til automodus. 3. Auto: Regulatoren er aktiv og pådraget fra regulatoren til rørledningens utgangsventil (2) oppdateres.

Operatøren initierer transisjonen fra manuell modus til oppstartsmodus ved å sette regulatormodus til automodus.

Transisjonen fra oppstartsmodus til automodus avhenger av prosessmålinger og det kalkulerte pådraget fra regulatoren.

Regulatoren kan kun gå fra oppstartsmodus til automodus ved følgende betingelser:

1. Regulatormodus er i automodus og

2. prosessmålingen PT1 er avtagende og

3. den kalkulerte utgangen Ul er avtagende.

Oppstartsmodusen er innbefattet for å sikre et best mulig utgangspunkt for stabilisering av strømningen.

Transisjonen fra oppstartsmodus til manuell modus og fra automodus til manuell modus initieres ved å skifte regulatormodus fra automodus til manuell modus.

Re<q>ulatoroppstart

Når operatøren endrer den operatørdefinerte modusen fra manuell modus (null) til automodus (én), vil regulatoren gå til oppstartsmodusen. I oppstartsmodusen oppdaterer regulatoren alle interne tilstander samtidig som regulatorens pådrag til rørledningens utgangsventil (2) holdes konstant. Når visse prosess- og regulatortilstander er oppfylt, vil regulatoren starte oppdateringen av pådraget til rørled-ningens utgangsventil (2). Grunnen til den spesielle oppstart sekvens en er at det ikke er mulig å stabilisere strøm-ningen i rørledningen fra en tilfeldig rørledningstilstand. Når regulatoren går fra oppstartsmodus til automodus, vil den alltid starte med å strupe tilbake.

Endringer i operasionspunkt

De operatørforespurte endringer i operasjonspunkt, gitt ved endringer i referanseverdier/nominelle verdier for trykk, filtreres av filtrene 16 og 18. Filtrene er innbefattet for å gi jevne transisjoner fra ett operasjonspunkt til et annet .

Bruk av regulatoren

Regulatorens referanseverdi 10 varierer avhengig av gjennomsnittlig (typisk 2 til 8 timer flytende gjennomsnitt) innstrømningsrate, måling FT1, til rørledningen og/eller gjennomsnittlig (typisk 1 til 4 timer flytende gjennomsnitt) ventilåpning 2 ved rørlednings utløp.

Den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen 14 regulerer rørledningens utgangsventil 2 for å oppnå ønsket trykk (re-feransen 10) ved rørledninges innløp PT1.

Sluggtilbakestrupingalgoritmen 15 stenger rørledningens utgangsventil 2 når trykkmålingen PT2 oppstrøms for utgangsventilen 2 øker raskt. Dette pådraget minsker til null over noe tid (typisk et par minutter) når PT2 slutter å avta eller øker. Reguleringspådragene i sluggtilbakestrupingsalgoritmen 15 og den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen virker begge på den samme utgangsventilen, men ved forskjellige frekvenser gjennom riktig innstilling av de innstillbare parametrene:

Tf i den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen

Ti og x2 i sluggtilbakestrupingsalgoritmen

Den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen 14 virker på langsomme til medium periodiske variasjoner (typisk i området 5 minutter til flere timer) i målingen PT1 gjennom å inkludere et lavfrekvent pådrag som innbefatter en integralvirkning. Den tilbakekoblede stabiliseringsalgoritmen 14 har innbygget logikk for "anti-windup". Denne strategien er implementert ved å ordne regulatortilstandene i en gitt rekkefølge, og derfor er kun en delmengde (et undersett) av disse tilstandene begrenset.

Rørledningssimuleringer

Figur 5 viser flerfasestrømningssimuleringer av terrengindusert sluggstrømning. Videre viser figur 5 at væskestrøm-ningen ved rørledningens utløp er lik null i en periode på omtrent 2 timer. I dette tidsrommet bygger trykket opp-strøms for væskepluggen seg opp, se figur 11-1. Når inn-løpstrykket overskrider det hydrostatiske trykket til væs-kesøylen i stigerøret, vil væsken akselereres og trykket ved rørledningens utløp stiger, se figur 11-11 og figur 11-III. Væsken blir ført til rørledningens utløp og trykket avtar ettersom gassen og væsken strømmer ut av rørledning-en, figur 11-IV. Prosessen gjentar så seg selv. Figur 6 viser et diagram av væskens volumfraksjon langs rørledningen (profildiagram), tastet hvert minutt gjennom en sluggsyklus. Det som skjer ved hvert tidsintervall er ikke det viktigste, det som er viktig er hva som skjer ved forskjellige posisjoner i rørledningen i løpet av en syklus. Posisjoner der forskjellen mellom maksimum og minimum væskefraksjon er stor, har potensial for å initiere terrengindusert sluggstrømning.

Den simulerte ytelsen til sluggregulatoren er vist i figur 7. 1 løpet av de første 8 timene er regulatoren satt i manuell modus, noe som indikeres av de karakteristiske trykksvingningene på rørledningens inn- og utløp. Regulatoren starter å regulere ved t=28h og bruker 5-7 timer på å stabilisere rørledningen. Det kan virke som om regulatoren har slått seg til ro på et konstant pådrag ved t=3 8h. Dette er imidlertid ikke riktig. Dersom man forstørret regulatorens pådrag, ville man se at regulatoren stadig utfører små bevegelser rundt pådragets gjennomsnittsverdi. Regulatoren blir satt i manuell ved t=45h, med et pådrag som tilsvarer gjennomsnittet for de siste 3 timene. Man kan observere at sluggstrømningsregimet igjen langsomt bygger seg opp.

Fra figur 7 virker det fornuftig å anta at strømningen i rørledningen er stabil ved innløp og utløp ettersom trykkene er stabile. Det kan imidlertid, på grunn av rørledning-ens lengde, hevdes at intern ustabilitet kanskje kan fore-komme. Figur 8 viser et profildiagram av væskevolumfraksjonen, tastet hvert 60. sekund mellom t=41h og t=45h. 241 grafer er derfor vist og alle ligger over hverandre, noe som impliserer stabilitet gjennom rørledningen.

Stigerørssimuleringer

Den påfølgende delen presenterer resultater fra et dyptvannsrørledning/stigerørsystem simulert av simulerings-verktøyet OLGA. Figur 12 viser rørledningens geometri. Den totale lengden er rundt 6,5 km, der 5 km er rørledning på havbunnen og 1,5 km er stigerør. Helningen fra brønnhodet til stigerørets start er 1° nedover. Havdybden ved stigerø-rets start er 1320 m. En kilde er lokalisert ved rørled-ningens innløp. Grensebetingelsene ved innløpet er tidsuav-hengig og ved utløpet er trykket satt til 15 bar. En reguleringsventil befinner seg på toppen av stigerøret. Denne reguleringsventilen vil bli brukt til å regulere flerfase-strømningen i stigerøret.

To forskjellige innløpsbetingelser er simulert. Det første tilfellet er ved starten av produksjonsprofilen. Innløps-strømningen er satt til 6000 Sm<3>/d og gassfraksjonen blir lest fra en PVT-tabell med trykk og temperatur i innstrøm-ningsseksjonen (den første seksjonen i rørledningen) som inngang til tabellen. Dette innebærer at gassfraksjonen og også gass-olje forholdet (GOR) kan variere til en viss grad. GOR varierer rundt 125 Sm<3>/Sm<3>. I det andre tilfellet er GOR lik 250 Sm<3>/Sm<3> og innløpsstrømningen er satt til 2 000 Sm<3>/d. I begge tilfeller er vannkuttet satt til null, og kun to-fase simuleringer er gjennomført.

Tilfelle én

Figur 13 til figur 16 viser simuleringer av stigerørsindu-sert sluggstrømning (hard slugging) med en innstrømning på 6000 Sm<3>/d med en GOR på rundt 125 Sm<3>/Sm<3>. Figur 13 viser en hard sluggsyklus indusert i et stigerør. Det er verdt å merke seg følgende: 1. Den store variasjonen i inn- og utløpstrykk på rørled-ningen . 2. Oljeutstrømningen er null i store deler av tiden i motsetning til terrengindusert slugging. Årsaken er at væskepluggen strekker seg langt inn i den nærmest horisontale rørledningen oppstrøms for stigerøret og det tar tid å produsere væske inn i rørledningen, se figur 11-11. 3. Ved å analysere simuleringene grundig, finner man betydelig hurtigfordampning som medfører en gassløfteffekt. Gassløfteffekten gir en rask økning i oljeutstrømningen som kan observeres som den første toppen i sluggstrømningssyk-lusen. Den sistnevnte toppen i oljeutstrømningen er rela-tert til utblåsningen av stigerøret, m.a.o. tømming av stigerøret, se figur 11-III. Figurene 14 og 15 viser virkningen av en stegvis lukking av rørledningens ventil fra 100% til 200%. Det er verdt å merke seg: 1. For å være i stand til å komme ut av det ustabile området med stigerørsindusert sluggstrømning er en nødt til å stenge ventilen til mindre enn 20% åpning. 2. For å være i stand til å redusere toppen av ol-jeutstrømningen i betydelig grad ved konstant struping, er en nødt til å stenge ventilen til mindre enn 40% åpning. Figur 15 viser at man er nødt til å lukke reguleringsventilen så mye som 14% for å oppnå et stabilt strømningsregime ved hjelp av struping, hvilket medfører at rørledningens innløpstrykk blir omlag 135 bar. Figur 16 viser et profildiagram (900 linjer som er lagt oppe på hverandre) av vaeske-volumf raks jon gjennom en slugg-syklus. Det er 10 sekunder mellom hver graf. Grafene illustrerer spennet i mengden væske i forskjellige deler av rørledningen. Følgende konklusjoner kan bli gjort: 1. Væskepluggen dekker en distanse på 1,3 km oppstrøms stigerørets start. 2. Væskens volumfraksjon i det lokale maksimumspunkt i det S-formede stigerøret er aldri større enn 50%

Figurene 19 og 20 viser aktiv sluggregulering anvendt på rørledningen. Først er regulatoren i manuell med en ventil åpning på 70%. Deretter, ved t=5h, blir sluggregulatoren aktivert. Regulatoren venter på de best mulige startbeting-elsene. Disse betingelsene forekommer omtrent ved t=6h og her begynner regulatoren å oppdatere pådraget (regulerings ventilen). Strømningen blir stabilisert, og av figur 19 kan man se at ventilåpningen ender på en tilsynelatende konstant åpning på 43%. Ved å øke oppløsningen av den plottede trenden vil man imidlertid kunne se at regulatoren stadig utfører små bevegelser (variasjoner i området 43,1 - 43,2%) rundt gjennomsnittsverdien til pådraget. Små bevegelser i reguleringsventilens posisjon er nødvendig for å holde strømningen stabil.

Ved t=16h blir regulatoren satt i manuell modus med det foregående pådraget (43%) som manuelt pådrag. Med regulatoren i manuell modus og med reguleringsventilen i denne posisjonen, bygges den stigerørsinduserte sluggstrømningen opp

igjen. Ingen andre endringer er blitt gjort. Sluggstrøm-

ning, med omtrentlig den samme reguleringsventilåpningen (40%), blir også forutsett av simuleringer uten regulering.

Merk igjen at innløpstrykket er lavere (103 Bar) med regulering enn uten regulering (136 Bar) der reguleringsventilen gir stabil strømning ved maksimal åpning (20%).

Andre viktige observasjoner er:

1. Mindre trykkfall over rørledningen med regulering enn gjennomsnittlig trykkfall uten regulering (dette er også gjeldene for terrengindusert sluggstrømning). 2. Øket trykk oppstrøms for strupeventilen med regulering gir større trykkfall over reguleringsventilen. Dette er en nødvendighet for å gi en effekt med bevegelsene i reguleringsventilen . 3. Væskeplugger oppstår ikke under regulering, kun små bevegelser i profildiagrammet av væske-volumfraksjonen kan observeres.

Figur 20 viser profildiagram av væske-volumfraksjonen under sluggregulering. Diagrammet viser 360 grafer med 10 sekunders intervaller. Alle ligger oppå hverandre, noe som impliserer at rørledningen absolutt er stabil.

Tilfelle to

Dyptvannstilfelle to har en innstrømning på 2000 Sm<x> /d med en GOR på rundt 250 Sm<i>/Sm<3>. Høyere GOR innebærer et lette-re fluid med mer gass og mindre olje.

Figur 17 viser virkningen av en stegvis lukking av rørled-ningens reguleringsventil fra 50% til 200%. Det som umid-delbart fremkommer er: 1. Karakteristikken av de stigerørsinduserte sluggsyklusene er endret i forhold til tilfelle én. Simuleringene viser at hurtigfordampning under utblåsningen av stigerøret er liten, nesten ikke tilstedeværende i dette tilfellet. Massetransportperioden med konstant utstrømning er også borte. Fremdeles fremkommer store oscillasjoner i trykkene på både inn- og utløp. 2. Væskeutstrømningen er null i store deler av tiden.

Sluggsyklusene i dette tilfellet likner i stor grad på terrengindusert slugging. Figur 17 viser at man er nødt til å lukke reguleringsventilen til en 10% åpning for å oppnå et stabilt strømningsregime gjennom struping, med rørledning-ens innløpstrykk på ca. 65 bar. Grunnen til det lave inn-løpstrykket på rørledningen er i dette tilfellet den økte GOR-en.

Figur 18 viser et profildiagram (900 linjer som er lagt

oppå hverandre) av væske-volumfraksjon gjennom en sluggsyklus. Det er 10 sekunder mellom hvert profildiagram. Profil-diagrammene illustrerer variasjonen i mengden væske i forskjellige deler av rørledningen. Leseren bør merke seg føl-gende : 1. Væskepluggen dekker en distanse på 0,7 km oppstrøms for stigerørets start. 2. Væskens volumfraksjon i det lokale maksimumspunkt i det s-formede stigerøret er aldri større enn 70%

Ved å sammenlikne figur 18 med 16, ser man at sluggen ikke strekker seg like langt tilbake i den horisontale delen av rørledningen i tilfelle to som i tilfelle én.

Figur 21 og 22 viser aktiv sluggregulering på tilfelle to, med en innstrømning på 2000 Sm<3>/d med en GOR på rundt 250 Sm<3>/Sm<3>. Først er regulatoren i manuell med en ventilåpning på 100%. Deretter, ved t=8h, blir sluggregulatoren aktivert. Regulatoren venter på de best mulige startbetingelse-ne. Disse betingelsene forekommer omtrent ved t=8,5h og her begynner regulatoren å oppdatere pådraget (reguleringsventilen) . I løpet av sluggreguleringen blir strømningen stabilisert, og av figur 21 ser det ut som om ventilåpningen ender på en konstant åpning på 34,5%. Ved å øke oppløsning-en av den plottede trenden vil man imidlertid kunne se at regulatoren stadig utfører små bevegelser (variasjoner i området 34 - 3 50) rundt gjennomsnittsverdien til utgangen. Også i dette tilfellet er små bevegelser i reguleringsventilens posisjon nødvendig for å holde strømningen stabil. Dette ser man ved å sette regulatoren i manuell modus ved t=24h med det foregående pådraget (34%) som manuelt pådrag. Med regulatoren i manuell modus og med reguleringsventilen i denne posisjonen bygges den stigerørsinduserte slugg-strømningen opp igjen. Igjen er ingen andre endringer blitt gjort. Sluggstrømning, med omtrentlig den samme åpningen på reguleringsventilen (300), blir også forutsett av simuleringer uten regulering, se figur 17.

Merk igjen at innløpstrykket er lavere med regulering (41 Bar) enn uten regulering (65 Bar), der maksimalt åpen reguleringsventil med stabil strømning ble oppnådd ved 10%.

Andre viktige observasjoner liknende tilfelle én er:

1. Mindre trykkfall over rørledningen med regulering enn gjennomsnittlig trykkfall uten regulering. 2. Økt trykk oppstrøms for strupeventilen med regulering gir større trykkfall over reguleringsventilen. Dette er en nødvendighet for å gi en virkning med bevegelsene i reguleringsventilen . 3. Vaeskeplugger oppstår ikke med regulering, kun små bevegelser i profildiagrammet av væske-volumfraksjonen kan observeres.

Figur 22 viser profildiagrammet av væske-volumfraksjonen under sluggregulering. Diagrammet viser 360 profilgrafer, igjen med 10 sekunders intervaller. Alle ligger oppå hverandre, noe som impliserer at rørledningen er stabil. Ved å sammenlikne figur 22 med 20 finner vi at det er mindre væske lagret i stigerøret for tilfelle to enn for tilfelle én. Dette er også grunnen til det lavere innløpstrykket.

Ovenfor, i den delen av dette skrift der simuleringer uten regulering ble presentert, ble det bemerket at toppene i strømningen er mye større for tilfelle to enn for tilfelle én. I tillegg er tidsrommet hvor utstrømningen er null lengre i tilfelle to. Det er imidlertid uklart hvilke av disse to som representerer det største problemet for et nedstrøms produksjonsanlegg. I tillegg vil dette være avhengig av anleggets konfigurasjon. Det er allikevel klart at det vil være en fordel å anvende sluggregulering i begge tilfeller. I det sistnevnte tilfellet er det interessant å observere hvor mye innløpstrykket minker med i sammenlik-ning med trykkvariasjonene i sluggstrømning. Denne trykkreduksjonen representerer en økt produksjon fra brønnene for-di det gir et lavere bunnhullstrykk.

Eksempel på bruk av undervannsrørledning

Figur 9 viser oppstart og operasjon av regulatoren. Den øvre delen av figuren viser rørledningsinnløpstrykket PT1 og utløpstrykket PT2. Den nedre delen viser regulatorens pådrag Ul. Regulatoren står i manuell modus. Etter 8 timer blir den manuelle verdien endret fra 20% til 250%, og regulatoren blir satt i automodus. Regulatoren går deretter inn i oppstartmodus. Rett før t=12h går regulatoren fra oppstartsmodus til automodus. Regulatoren starter med å lukke reguleringsventilen, for deretter å åpne igjen for å senke rørledningens innløpstrykk. Regulatoren stabiliserer rør-ledningen (trykksvingningene er fjernet). På grunn av slugging i brønnene som er koblet opp til plattformen, må regulatoren benytte strupeventilen noe for å holde PT1 og PT2 innen grensene.

Rørledningens innløpstrykk er vist i figur 10. De manglende strømningsmålingene i begynnelsen av grafen skyldes at pro-duksjonsbrønnene var koblet utenom testseparatoren på plattformen. Som vist på figur 10 varierer strømningen. Disse variasjonene representerer relativt store forstyrrelser for sluggregulatoren.

Claims

1. Fremgangsmåte for stabilisering av flerfasestrømning gjennom en rørledning (8) med tendenser til sluggdannelse, hvilken rørledning (8) ved sitt utløp forsynes med en regu^-leringsventil (2) som styres ved hjelp av en dynamisk tilbakekoblet regulator (9), hvilken regulator (9) forsynes med minst én inngangsverdi hvorav minst én er en trykkvari^-abel som måles på innløpet (12) av rørledningen (8), enten som et direkte trykk, eller som en temperatur hvorfra trykket kan beregnes, karakterisert ved at regulatoren (9) regulerer rørledningens (8) innløpstrykk.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den dynamiske tilbakekoblede regulatoren (9) er en multivariabel, enkel ut-gangsregulator som virker på periodiske variasjoner i målte variabler.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at regulatoren (9) inkluderer integralvirkning. <:>

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at ytterligere måle-punkter er lokalisert på utløpet (13) av rørledningen (8) oppstrøms for reguleringsventilen (2).

5. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at den dynamisk tilbakekoblede regulatoren (9) har en innebygget logikk for håndtering når pådraget er i metning ("anti-windup" logikk) .

6. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at det sammen med den dynamiske tilbakekoblede regulatoren (9) anvendes en algoritme for tilbakestruping av slugger.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at regulatoren (9) kan beskrives på formen der Ts er tastet iden, K, Ti og T2 er konstanter som kan inn-stilles, operatoren A betyr Am,t,= ntk- mk- i og e/*er filtrert reguleringsawik (referanse minus måling) .;8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at regulatoren (9) har . følgende oppbygning (Fig. 3): Tilbakekoblet stabilisering (14) som sørger for at strømningsraten stabiliseres; Sluggstrupning (15) som struper rørledningens strupe ventil dersom en slugg oppstår (trykk økes oppstrøms for strupeventilen 2); Filtre (16-19) for inngangssignaler; Vender (20) for utgangsverdien avhengig av modus ma nuell/automatikk; Maksimum og minimum funksjonsblokker (21-25); der inngangssignalene til regulatoren er: PT1: Trykk ved rørledningens innløp (12); Referanse PT1: Ønsket/nominell verdi for trykket ved rør-ledningens innløp (12) ; PT2: Trykk oppstrøms for strupeventil (13) ; Referanse PT2: Ønsket/nominell verdi for trykket oppstrøms for strupeventilen (13) ; OHL: Øvre grense for regulatorens utgang Ul og U2; OLL: Nedre grense for regulatorens utgang Ul og U2; MOV: pådrag fra regulatoren når den er i manuell modus; Mode: Regulatorens modus definert av operatør; og der utgangssignalene fra regulatoren er: Filtrert PT1, filtrert trykkmåling en; Filtrert PT2, filtrert trykkmåling to; Ul: Regulatorens utgang som skal kobles til rørledningens reguleringsventil (2) ; U2: Regulatorens utgang basert på måling PT1; U3: Regulatorens utgang basert på måling PT2.;9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at regulatoren kan beskrives med følgende tilstandsromrealisering: der Xk er tilstandsromvektoren til regulatoren yk er inngangsvektoren til regulatoren (målinger og re- feranser/nominelle verdier etc.) Uk er utgangsvektoren fra regulatoren", der elementene i inngangsvektoren ^ er: yk( J) innløpstrykket til rørledningen, PT1 yk( 2) trykk oppstrøms for rørledningens utløpsventil (2) , PT2 yk( 3) referanseverdi for rørledningens innløpstrykk, PT1 yk( 4) Nominell verdi for trykk oppstrøms for rørledningens utløpsventil (2), PT2, der elementene i tilstandsvektoren xk er: Xk( l) forrige pådrag, Uk- i( 2) Xk( 2) filtrert reguleringsawik ved tiden k, e/* xkf) filtrert reguleringsawik ved tiden k-1, e^ k- i xk( 4) filtrert reguleringsawik ved tiden k-2, e/ k- 2 xk( 5) Filtrert PT1 xk( 6) Filtrert PT2 xk( 7) Filtrert referanse for PT1 xk(

8) Filtrert nominell verdi for PT2 xk(

9) Tilstand en i slugg-tilbakestrupingsalgoritmen • Xk( 10) Tilstand to i slugg-tilbakestrupingsalgoritmen Xk( ll) Regulator tilstand 0 Manuell 1 Oppstart 2 Auto, der elementene i utgangsvektoren «t er: uk( l) Utgang fra sluggregulatoren uk( 2) Utgang fra den tilbakekoblede stabiliseringsalgorit men 14 uk( 3) Utgang fra slugg-tilbakestrupingsalgoritmen 15 uk( 4) Filtrert trykkmåling PT1 uk( 5) Filtrert trykkmåling PT2 uk( 6) Filtrert referanseverdi for trykk måling PT1 Uk( 7) Filtrert nominell verdi for trykk måling PT2, og der matrisen O, r, C, D er: der Omxn er en mm 0 - matrise, Tl til T4 er filtertidskons-tanter og Ts er tastetiden.

10. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at stabilisering av flerfasestrømningen forbedres ved å innbefatte ytterligere målinger av strømningsrate, trykk og temperatur, eller en kombinasjon av disse.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 6 eller 10, karakterisert ved at slugg-tilbakestrupingsalgoritmen utnytter en trykkmåling nedstrøms for reguleringsventilen (2), i tillegg til målingene som benyttes av den dynamisk tilbakekoblede regulatoren (9).

12. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at den dynamisk tilba- . kekoblede regulatorens (9) referansepunkt (10) varieres avhengig av strømningsratemålinger (FT1).

13. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at flerfasestrømningen stabiliseres i minst ett ønsket punkt i rørledningen (8) ved hjelp av den dynamisk tilbakekoblede regulatoren (9).

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at det ønskede punktet i rørledningen (8) der flerfasestrømningen stabiliseres er et annet punkt enn punktet som tilsvarer rørledningens (8) utløp (13).

15. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at regulatoren (9) sø-ker å holde rørledningens (8) innløpstrykk hovedsakelig konstant.

16. Dataprogramprodukt som inneholder programkode som er lastbart i et internminne i en datamaskin eller en prosess-regulator i et databasert styresystem, karakterisert ved at dataprogramproduktet har mulighet til å få datamaskinen eller prosessregulatoren til å utføre skrittene angitt i krav 1.

17. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, karakterisert ved at dataprogramproduktet har mulighet til å få nevnte datamaskin eller prosessregu-lator til å utføre skrittene angitt i ethvert av kravene 2-15.

18. Anvendelse av et dataprogramprodukt ifølge krav 16 for å stabilisere en flerfasestrømning i et produksjonsanlegg for olje og gass.