NO316387B1 - Fremgangsmåte og anvendelse for å unngå dannelse av en fast fase fra hydrokarboner i et fluidum - Google Patents

Abstract

Prosess for å hindre dannelse av en fast fase av hydrokarboner i et fluidum. En fysisk forstyrrelse blir sendt ut i fluidet, avbrutt i tid, for å hindre dannelse av krystallinske bånd.

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte som gjør det mulig å motvirke dannelse av krystallinske bindinger og dermed hindre dannelse av en fast fase, spesielt i et fluidum bestående av flere faser av forskjellige typer, ved å utsette fluidet for en fysisk forstyrrelse

Den foreliggende oppfinnelse angår spesielt alle områder hvor man møter fluida som kan utvikle seg i tid og danne minst en fast fase og/eller krystaller som en funksjon av for eksempel de ytre forhold som de er utsatt for, så som temperatur- og trykk-forhold

Den foreliggende oppfinnelse kan med fordel anvendes for å hindre dannelse av hydrater, spesielt lette hydrokarbon-hydrater, så som naturgasshydrater, petroleumgass-hydrater eller hydrater av andre gasser i fluidum

Disse hydrater kan dannes når vann er til stede sammen med lette hydrokarboner, enten i gassfasen eller oppløst i en væskefase, så som flytende hydrokarboner, og når temperaturen som nås av blandingen blir lavere enn den termodynamiske hydrat-dannelsestemperatur, hvor denne temperaturen er gitt for en gitt gass-sammensetning og trykkverdi

For å redusere produksjonskostnadene for råolje og gass, både på invest-eringsnivået og dnftskostnadsmvået, kan man vurdere, for eksempel i tilfellet med off-shore produksjon, å redusere eller til og med eliminere prosessering som angår råolje eller gass som skal transporteres fra reservoaret til kysten, og levne alt eller en del av vannet i det fluidum som skal transporteres Effluentene blir således overført i form av flerfasestrøm ved hjelp av et rør til prosess-plattformen Denne prosedyren er spesielt fordelaktig når offshore-produksjon utføres på et vanskelig tilgjengelig sted En har imidlertid en viktig ulempe på grunn av risikoen for dannelse av hydrater på grunn av nærvær av vann

Det er et faktum at oljeeffluenter som inneholder en gassfase og en væskefase kan bestå av for eksempel kondensatgass eller assosiert gass blandet med råolje De er generelt mettet med vann, og kan til og med inneholde fntt vann i noen tilfeller

Når disse effluentene transporteres ved sjøbunnen kan det hende, at som et resultat av senking av temperaturen i effluentene som produseres, kan de termodynamiske forhold fremme dannelse av hydrater som samler seg og blokkerer overfønngs-lirijene Temperaturen på sjøbunnen kan være lav, for eksempel om-kring 3 eller 4°C

Nedkjøling av en slik effluent kan føre til dannelse av hydrater som er mn-leinngs-sammensetninger, hvor vannmolekylene samler seg til å danne bur i hvilke lette hydrokarbonmolekyler, for eksempel metan, etan, propan, isobutan blir innfanget Noen syregasser som er til stede i naturgass så som karbondioksid eller hydrogensulfid, kan også danne hydrater i nærvær av vann

Forhold som fremmer dannelse av hydrater kan også bh møtt på samme måte på land på linjer som er begravet bare en kort avstand fra jordoverflaten, når for eksempel temperaturen i omgivelsene er meget lav, spesielt i nordlige områder så som de arktiske soner

Ansamlingen av hydrater forårsaker fylling og blokkering av overføringslin-jene som følge av dannelse av plugger som hindrer passering av råolje eller gass, og kan føre til produksjonsstopp som ofte kan være langvarig fordi nedbryting av hydratene som er dannet er meget vanskelig å oppnå, og derfor forårsaker bety-delige finansielle tap

For å unngå slike ulemper, er forskjellige fremgangsmåter beskrevet i tidligere teknikk

En prosess som er ment å fjerne vann kan utføres på en overflateplattform plassert i nærheten av reservoaret, slik at effluenten, fra begynnelsen varm, kan prosesseres før forholdene for hydratdannelsen er til stede på grunn av kjøling av effluenten med sjøvann Denne løsningen krever imidlertid at man bringer effluenten tilbake til overflaten før den overføres til en hoved-prosessplattform, og at man har en mellomliggende prosessplattform

Overføringslinjen for å transportere effluenten kan være isolert eller oppvar-met ved hjelp av en passende anordning, så som den anordning som er beskrevet i patentsøknad WO-90/05260, for å hindre for hurtig avkjøling av det transporterte fluidum Slike anordninger er imidlertid kostbare og kompliserte i sin tekniske realisering

Patent HU-186,511 sier at en elektromagnetisk bølge som har en valgt frekvensverdi og forplantningsmodi kan sendes ut og forårsake at de dannede hydrater smelter

Patent SU-442,287 beskriver bruken av en ultralydbølge til å bryte ned hydrat-krystallene og dermed frigjøre den innfangede gass

Det er også vel kjent med permanent tilsetning av stoffer for å motvirke dannelse av hydrater eller parafiner, eller å redusere den i dispergert form En slik teknikk er imidlertid kostbar

De fremgangsmåtene som er beskrevet i tidligere teknikk har forskjellige ulemper, spesielt på grunn av de høye energiverdier som er nødvendig for å om-strukturere hydratkrystallene eller den faste fase som allerede er dannet og/eller bruken av kostbare produkter som ofte må separeres

Den foreliggende oppfinnelse tar sikte på å frembnnge et enklere og mer økonomisk middel til å hindre dannelse av en fast fase i en olje og/eller gass-effluent, hvor dennes faste fase kan bestå av hydrater og/eller parafiner og/eller asfaltener

Man har oppdaget, hvilket er ett av objektene for den foreliggende oppfinnelse, at det er mulig å styre mekanismen for dannelse av krystaller som kan oppstå i et fluidum omfattende flere faser, ved å utsette fluidet for en fysisk forstyrrelse som vil generere en forstyrrelse i fluidet som har den spesielle virkning at den hindrer etablering av et velordnet arrangement av vannmolekyler i fluidet, som kan føre til dannelse av krystallinske bånd og er i det minste delvis ansvarlig for dannelse av krystaller med tiden

Det er således mulig å styre og å motvirke dannelse av krystallinske bånd ved hjelp av passende valg av parameterne for den fysiske forstyrrelse i fluidet, av dens form og emisjonssekvens

Ved å sende ut en fysisk forstyrrelse sånn som en bølge med passende frekvens, form og/eller emisjonssekvens i et fluidum som sannsynligvis kan danne hydrater, som en blanding av vann og gass, blir vannmolekylene vibrert for å hindre dannelse av hydrogenbånd Ved å hindre eller ved å forebygge organisenn-gen av vannmolekylene i et krystallgitter som kan fange hydrokarboner og danne hydrater, kan dannelse av hydrater i fluidum bli hindret

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte som gjør det mulig å hindre dannelse av faste faser fra hydrokarboner som finnes i et fluidum ved å utsette fluidet for en fysisk forstyrrelse for å indusere en forstyrrelse i fluidet for å vibrere molekylene for å hindre deres organisasjon og dannelse av krystallinske bånd Den fysiske forstyrrelse velges blant gruppen som omfatter trykkbølger, akustiske bølger og termiske bølger Oppfinnelsen kjennetegnes ved at den fysiske forstyrrelse sendes ut avbrutt i tid, i form av pulser og/eller bølgetog

Ifølge en utførelse av prosessen, kan en amplitudemodulert bølge sendes ut

Nærvær av en fast fase i fluidet kan detekteres, og parameterne for en fysisk forstyrrelse kan bestemmes fra disse målinger, og/eller emisjonstidspunktet kan bestemmes og emisjonen av den fysiske forstyrrelse kan reguleres

Bølgen kan være en ultrasonisk bølge, og den frekvens kan være for eksempel i området mellom 10 og 100 KHz

Fluidet strømmer i et rør, og bølgestrålen emitteres i en retning som er nær rørets lengderetning

Fluidet strømmer, og bølgen kan også emitteres i en retning som er nær effluentens strømningsretnmg Bølgen blir emittert for eksempel fra en emitter som er plassert i nærheten av et produksjons-brønnhode

Når fluidet strømmer i et rør, kan den fysiske forstyrrelse også emitteres med en emisjonsakse som danner en vinkel med rørets lengdeakse på mindre enn 45°, og fortrinnsvis mindre enn 30°

Den fysiske forstyrrelse kan også emitteres fra en emitter som er plassert på en mobil anordning i røret

Den besknver videre et system for å forebygge og/eller styre dannelse av en fast fase i et fluidum som inneholder minst en vannfase og hydrokarboner, hvor fluidet strømmer i et rør Systemet kan omfatte minst en emisjonsanordmng for å emittere en fysisk forstyrrelse så som en bølge, minst en anordning for å måle de termodynamiske parametere, og en styrings- og overvåkningsanordning som gjør det mulig å generere signaler for å styre emisjonen av den elektromagnetiske bølge

Systemet angår en emisjonsanordmng som omfatter en reflektor hvis form passer for å fordele bølger i det vesentlige over hele rørets tverrsnitt

Systemet kan omfatte en eller flere emisjonsanordmnger plassert utenfor det nevnte rør, hvor aksen for hver emisjonsanordning danner en vinkel som er mindre enn 45°

Systemet kan omfatte en mobil anordning i røret, som tjener som en under-støttelse for emisjonsanordmngen

Prosessen ifølge oppfinnelsen brukes med fordel for å motvirke dannelse av hydrater i et fluidum som inneholder hydrokarboner med mindre enn 5 karbonatomer og vann

Ifølge en annen implementenngsvanant av prosessen, er fremgangsmåten anvendt til å hindre dannelse av hydrokarboner i en kondensatgass eller i en assosiert gass og råolje eller i et fluidum som inneholder minst en flytende hydrokarbonfase i hvilken hydrokarboner som lett kan danne hydrater er oppløst

Denne fremgangsmåten anvendes også til å hindre dannelse av asfalten-avleinnger i et fluidum som inneholder en tung hydrokarbonfraksjon og for å hindre dannelse av parafinavlemnger i et fluidum som inneholder en parafinholdig råolje

Prosessen ifølge oppfinnelsen har spesielle fordeler på grunn av anordnin-gens enkelhet og lave energiforbruk

Det er et faktum at hydrogenbinding er hovedsakelig ansvarlig for dannelse av krystallgittere omfattende vannmolekyler som virker som hydrokarbon-teller under prosessen med hydratdannelse Denne binding er en lavenergibinding hvis dannelse kan hindres ved å vibrere vannmolekylene, spesielt ved å sende ut en fysisk forstyrrelse som emitteres avbrutt i tid

Valg av emisjonssekvens og formen på bølgen som emitteres bidrar således til å minimalisere den energi som vanligvis brukes til å ødelegge hydratkrystaller som allerede er dannet i fluidet ved å ha en "preventiv" virkning på fenomenet med dannelse av krystaller eller fast fase, og ikke lenger på selve krystallene I noen tilfeller er det også mulig å opprettholde virkningen av forstyrrelsen i en fler-faset effluent

En annen fordel med oppfinnelsen er et resultat av bruken av røret som fluidet strømmer i som en bølgeleder Forplantningen av bølgene i røret blir således optimalisert uansett formen på røret, og bølgestrålen kan så følge retnings-endnnger eller uhell, så som bøyer i røret

Andre trekk for fordeler med oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskrivelse som er gitt gjennom eksempler, og under henvisning til tegningene, hvor

Fig 1A og 1B viser skjematisk en baseanordnmg ifølge oppfinnelsen, og detaljene

av anordningen for å emittere en fysisk forstyrrelse,

Fig 2, 3 og 4 viser eksempler på form og emisjonssekvens for den fysiske forstyr relse i form av bølgetog, Fig 5, 6 og 7 viser skjematisk et annet eksempel på emisjon av den fysiske forstyrrelse og en tilhørende anordning,

Fig 8 viser en spesiell anordning av bølgeemittere, og

Fig 9 viser en mobil bølgeemitterende anordning i et rør

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er basert på å bringe i vibrasjon, ved hjelp av en fysisk forstyrrelse, av molekyler i et fluidum for å hindre dannelse av preferensielle bånd og å hindre dannelse av en fast fase og/eller krystallisering Det er således mulig å styre fenomenene krystall kjernedannelse og spiring i et fluidum Den fysiske forstyrrelsen blir sendt ut avbrutt i tid

For bedre å definere oppfinnelsen, skal den følgende beskrivelse, gjennom eksempler, angå bruken av en bøigestråle for å motvirke dannelse av hydrogenbindinger som i hovedsak er ansvarlig for dannelse av hydrater i et fluidum som lett kan danne krystaller som følge av ansamling av vannmolekyler som virker som hydrogenfeller, så som en olje type flerfaseeffluent som flyter i et rør med sirkelrundt tverrsnitt, for gitte termodynamiske forhold

Figur 1A viser skjematisk et eksempel på en anordning som muliggjør imp-lementering av prosessen ifølge oppfinnelsen

Produksjonseffluenter som kommer fra et reservoar (ikke vist på figuren) passerer gjennom en strømningshnje 1 forbundet med et overføringsrør 2, for eksempel med sirkelrundt tverrsnitt, men for å overføre effluenten mot en hoved-prosess-stasjon Linjen 1 er utstyrt med et vindu 3 som er gjennomtrengehg for den fysiske forstyrrelse, som for eksempel kan komme i form av en bølge eller en bøi-gestråle En anordning så som en bølgegenerator er plassert for eksempel motsatt og bak vinduet 3, fortnnnsvis på linje med overføringsrøret 2, slik at emisjons-retningen for bølgestrålen faller i det vesentlige sammen med rørets lengdeakse Bølgegeneratoren omfatter for eksempel en emitter 4 som er forbundet ved hjelp av en kabel 5 med en spenningskilde 6 og en antenne 8 som stråler ut bølgestrå-len gjennom vinduet 3 mot effluenten som strømmer i overføringsrøret 2 Emitteren og spenningskilden 6 er forbundet ved ledd 5a, 5b med en styrings- og overvåkningsanordning 7 hvis hensikt er spesielt å styre og overvåke bølge-generenngen

Bølgene som emitteres kan være av forskjellige typer, så som trykkbølger, akustiske bølger, termiske bølger hvis hovedtrekk er at de genererer en fysisk forstyrrelse i et fluidum eller effluent for å hindre organisering av vannmolekyler i et gitter som virker som en gassfelle og som derfor fører til dannelse av hydrater i et fluidum

Bølgene blir med fordel emittert før dannelse og/eller ansamling av hydrater, for delvis eller totalt å hindre dannelse av krystallinske bånd, og tidspunktet for emisjon av strålingen kan styres ved hjelp av parametermålinger og muligens modeller eller data som tidligere er lagret i mikrokontrolleren

Frekvensverdiene for bølger som emitteres velges for eksempel som en funksjon av typen effluent og de termodynamiske forhold som effluenten er utsatt for

For ultralydbølger, vil frekvensverdien for slike bølger ligge for eksempel mellom 10 og 100 KHz

Formen og emisjonssekvensen for bølgene velges som en funksjon av typen av effluent, og spesielt for den energi som er nødvendig for å bryte de krystallinske bånd som er ansvarlig for dannelse av den faste fase som kan hindre strømmen av effluent i røret

Pulsene som emitteres kan således for eksempel sendes ut med nærmere intervaller hvis vanninnholdet øker eller hvis en økning i nedkjølingen merkes, dvs for et gitt trykk, i forskjellen mellom den temperatur som hersker i strømmen og den temperatur som tilsvarer termodynamisk likevekt

Figurene 2, 3, 4, 5 og 6 viser flere eksempler på mulige form og emisjonssekvenser for bølgestrålen som sendes i røret

Systemet ifølge oppfinnelsen er med fordel utstyrt med en anordning for å styre og for å måle termodynamiske parametere, så som trykkdetektorer CP og temperaturdetektorer Ct (ikke vist på figuren), omhyggelig plassert, for eksempel på steder på røret hvor sannsynligheten for dannelse av en fast fase av slike hydrater er høy, for å overvåke kontinuerlig, i sann tid, de termodynamiske forhold og/eller trykkfall under hvilke effluentoverfønngen blir utført En slik overvåkning tillater spesielt tilpasning av parametrene i de emitterte bølger så som frekvensverdien, formen og emisjonstidspunktet for disse bølgene i effluenten, som en funksjon av disse målingene

Ved hjelp av målinger som frembnnges av trykkdetektoren Cp, tatt for eksempel mellom to steder på røret, er det mulig for eksempel å forutse dannelse og/eller ansamling av hydrater og å regulere parametrene i bølgestrålen som emitteres for å hindre dannelse av krystallinske bånd og derfor dannelse av en fast fase Slike målinger muliggjør også utvikling i tid av hydratdannelse som skal overvåkes, om nødvendig

De parametere som skal reguleres er for eksempel energi, frekvens av ut-stråling som emitteres for å styre vibrasjonen av vannmolekyler som finnes i effluenten og for å hindre dannelse av hydrogenbånd, og/eller formen og emisjonssekvensen for bølgestrålen

Disse detektorene er forbundet med styrings- og overvåknings-anordningen 7, for eksempel ved hjelp av en ikke-fysisk link i likhet med de linker som brukes for fjernoverfønng Anordningen 7 kan være en mikrodatamaskin som brukes for å samle signaler som kommer fra detektorene og/eller for å generere styringssig-naler, og utstyrt med programvare for databehandling Den mottar målingene fra temperatur- og trykk-detektorene Ct og Cp, og utleder derfra parametrene av bøl-gene som blir sendt ut og muligens emisjonstidspunktet for disse bølgene, for eksempel som en funksjon av de virkelige termodynamiske forhold som er målt

Stynng av bølgeemisjonen, tidspunktet når strålingen blir emittert og den sekvens, så vel som dens parametere, kan ta i betraktning for eksempel modeller som beskriver dannelse av faste faser, så som hydrater, som tidligere er lagret i mikrokontrolleren

Figur 1B viser i detalj et eksempel på en bølgeemitterende anordning 4 forbundet med en bølgeemisjonsantenne 8 som kan bestå av en bølgeleder 8A og en reflektor 8B hvis form er egnet for å oppnå for eksempel en tilnærmet homogen fordeling av bølgestrålen over hele tverrsnittet av røret 2 Bølgestrålingen har således en effektiv virkning av hele effluenten som sirkulerer i røret 2 Denne form er fortrinnsvis i hovedsak parabolsk, og fordeler bølgene over hele effluenten, i sentrum av røret så vel som på rørets indre vegger

I noen tilfeller kan det være nødvendig å konsentrere bølgene mot de vegger av røret som er generelt kritiske punkter for å fremme dannelse av hydrater Formen av det reflekterende element som er plassert bak antennen velges da til å sende bølgestrålen preferensielt mot de kritiske punkter eller lavere punkter

Vinduet 3 er laget av et materiale som har lav dempnmgskoeffisient for bøl-geemisjonsfrekvensene, som er i stand til å beskytte antennen mot alle typer angrep, spesielt kjemiske angrep når effluenten er av en oljetype, og å motstå høye trykk

Den fysiske forstyrrelse som sendes ut i et fluidum kan ha forskjellige for-mer og sendes ut i forskjellige sekvenser som beskrevet i henhold til figurene 2, 3, 4, 5 og 6

Den fysiske forstyrrelse har den spesielle effekt å hindre oppsetting av vel-ordnede gittere som virker som feller for hydrokarbon-molekyler når de nødven-dige temperatur- og trykkforhold er møtt

Man har oppdaget at det ikke er nødvendig å utøve denne virkning kontinuerlig, og at emisjon av fysiske forstyrrelser avbrutt i tid er tilstrekkelig til å styre kry-stallnukleenng og spiringsfenomener for å motvirke dannelse av krystallinske bindinger og vekst av hydratkrystaller Dette gjelder også tilfellet hvor oppsetting av

bånd som kan generere asfaltener og/eller parafiner skal hindres

For en fysisk forstyrrelse som kommer ut i form av en bølge eller en bølge-stråle, er tidsintervallet mellom to etterfølgende bølgetog valgt spesielt som en funksjon av dannelses-kmetikken for en fast fase, for eksempel hydratkrystaller

Dette tidsintervallet kan således være slik at nukleenngs- og spiringsfenomener som er ansvarlig for dannelse av krystaller ikke har tid til å oppstå og til å utvikle seg tilstrekkelig til å generere krystaller

Figur 2 viser skjematisk en fysisk forstyrrelse i form av en ultrasonisk bølge eller ultralyd emittert i form av bølgetog

I dette eksempelet blir identiske bølgetog emittert under et tidsintervall Ti, hvor to etterfølgende bølgetog er adskilt ved et tidsintervall T2 Emisjons varighe-ten Ti for et bølgetog kan ligge for eksempel mellom et tidels sekund og ti sekunder, og tidsintervallet T2 kan ligge for eksempel mellom 10 og 100 sekunder

Hvert bølgetog kan emitteres diskontinuerlig i tid Figur 3 viser skjematisk et bølgetog som er oppdelt i flere bølgetog eller elementære bølgetog Et bølge-tog har en total emisjons vanghet som for eksempel er tilnærmet lik Ti, og hvert av de elementære bølgetog har en emisjonsvanghet som for eksempel er lik T'i, hvor to etterfølgende elementære bølgetog er adskilt med for eksempel et tidsintervall T'2 Emisjonsvangheten T'i for et elementært bølgetog ligger for eksempel i området mellom 1/100 av et sekund og 1 sekund, mens tidsintervallet T'2 som skiller to elementære bølgetog ligger for eksempel mellom 1/10 av et sekund og 10 sekunder

Denne prosedyren, som består i en oppbryting av de ultrasomske bølger, kan utføres flere ganger, dvs den kan gjentas 1 tid ved å dele opp for eksempel hvert emisjonsintervall eller emisjonsvanghet T'i til kortere emisjonsintervaller T"i som er kortere enn intervallet T'i, og disse intervallene kan selv bli adskilt med intervaller T"2 som er kortere enn intervallet T2

Emisjonsvangheten for ultralyden kan således representere bare en meget liten brøkdel av den tid under hvilken emisjonsoperasjonen blir utført, og denne brøkdel kan ligge i området for eksempel mellom 1/1000 og 1/100

Den gjennomsnittlige effekt som emitteres har således den fordel at den blir lavere enn maksimumeffekten i en bølge, hvilket gjør det mulig å øke omfan-get og effektiviteten av prosessen mens man begrenser energien som forbrukes for å motvirke dannelse av en fast fase

Det samme pnnsipp kan anvendes 1 tilfellet med andre bølgeformer, for eksempel elektromagnetiske bølger

I dette tilfellet vil verdiene av emisjonsvangheten Ti, T2 ligge henholdsvis mellom 1/100 og 1/1000 av et sekund og 1/10 av et sekund og ett sekund, og verdiene av emisjonsvanghetene T'i, T2 vil ligge henholdsvis mellom 1/100 og 1/100 av et sekund og 1/100 og 1/10 av et sekund

Andre bølgeformer kan brukes Figur 4 viser skjematisk et eksempel på en bølgestråle sendt ut i form av bølgetog 1 likhet med den besknvelsen som er gitt ovenfor, hvor bølgen er amplitudemodulert

Bølgetoget er for eksempel amplitudemodulert for hele emisjonsvangheten Ti, for å oppnå en bølge med en amplitude som avtar i tid

Uten å avvike fra oppfinnelsens omfang, er det også mulig å modulere amplituden av et bølgetog over bare en del av emisjonsvangheten

De ultrasoniske bølger som emitteres i form av bølgetog har for eksempel frekvensverdier i området mellom 10 og 100 KHz

Ifølge en annen utførelsesvanant, ikke vist, er det mulig å frekvensmodu-lere bølgetogene

Figurene 5 og 6 angår et annet implementenngseksempel for prosessen ifølge oppfinnelsen, som bruker en trykk- eller temperaturforstyrrelse til å forårsake en fysisk forstyrrelse i effluenten

I henhold til figur 5 blir det skapt flere kortvarige trykkforstyrrelser som består av trykkreduksjoner som forplanter seg i røret Trykkforstyrrelsen som vist på figur 5 blir for eksempel generert ved å bruke en trykkregulerende innretning som vanligvis er til stede i effluent-transportanordninger og systemer, hvis hensikt spesielt er å styre det trykk ved hvilke effluent-transporten foregår Et trykkfall p skapes under et tidsintervall som for eksempel kan vare noen få sekunder, ved å bnnge det konstante trykket p til et trykk p-p, hvor trykkvanasjonen p er i størrel-sesorden noen få bar Disse forstyrrelsene som forplanter seg i røret med en has-tighet som er nær lydhastigheten, kan adskilles ved tidsintervaller i en størrelses-orden på flere titalls sekunder

Det er også mulig å bruke kortvange temperaturforstyrrelser

Figur 6 viser skjematisk en slik forstyrrelse Under et gitt tidsintervall, blir arbeidstemperatur T variert for eksempel ved å forårsake en temperaturstigning T på noen få celsiusgrader, til en temperaturverdi T + T er nådd

Den termiske bølge som skapes dermed kan forplante seg i røret ved hjelp av en konveksjonsvirkning, spesielt på grunn av strømmen av fluidum i overfør-ingsrøret

I et slikt tilfelle kan det være å foretrekke å holde denne termiske bølge og/eller dens forplantning i overføringsrøret, for eksempel ved hjelp av en komple-mentær eller tilleggs-oppvarmingsanordning som beskrevet på figur 7

Denne anordningen omfatter, for eksempel inne i og på en del av overfør-ingsrøret 2, elektriske viklinger Bi, B2 , B,, anordnet slik at de oppvarmer fluidet som sirkulerer i røret ved Joule-effekt Disse viklingene blir sekvensielt strømma-tet, slik at på et gitt tidspunkt, bare en del av viklingene blir matet, hvor denne brøkdelen kan være for eksempel mellom 1/100 og 1/10, men slik at hver av viklingene blir strømmatet sekvensielt under den tilsvarende tidsdel

Den fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor i forbindelse med figurene 1 til 7 gjelder, uten avvik fra oppfinnelsens omfang, hindring av dannelse av faste faser så som parafin- og/eller asfalten-avleinnger

Fordelen med slike fysiske forstyrrelser eller bølgeformer og av slike emisjonssekvenser for fysiske forstyrrelser er spesielt at verdien av energi som brukes kan tilpasses vedkommende fluidum, og på den annen side, på grunn av sitt diskontinuerlige trekk, fremmer de forplantning av de fysiske forstyrrelser i røret

I noen tilfeller for eksempel i henhold til typen av den fysiske forstyrrelse, kan forplantningen av denne forstyrrelsen i et fluidum optimaliseres ved hjelp av materialet i røret, dets geometri og dets dimensjoner

En slik anordning virker for eksempel som følger mikrokontrolleren 7 sender en emisjonsordre til spennmgskilden 6 og en emisjonsordre til emitteren 7 Emisjonsordren blir sendt til spennmgskilden på forut bestemte tidspunkter som tilsvarer den valgte emisjonssekvens for den fysiske forstyrrelse Når denne forstyrrelsen er en bølgestråle, blir denne således sendt ut i henhold til en forut bestemt sekvens, for eksempel som en funksjon av forutsigelsesmodeller for hydratdannelse som tidligere laget i mikrokontrolleren og/eller som en funksjon av trykk- og temperatur-målinger oppnådd ved hjelp av anordningene Cp og Ct plassert langs røret, og overført til mikrokontrolleren 7, for eksempel ved hjelp av en fjernoverfør-ings-anordnmg Emisjonsordren for bølgestrålen sendes med fordel ut før dannelse av hydrater Det er således mulig å variere kontinuerlig, eller i sann tid, dan-nelsen og emisjonssekvensen for en bølge ved å ta i betraktning transportforholdene og deres utvikling i tid

Bølgen som emitteres ved antennen 8 forplanter seg i oljeeffluenten ved å virke med bevegelsen av molekylene i fluidet som sirkulerer i røret, og har mer spesielt den virkning med vibrering av vannmolekylene at det hindrer dannelse av hydrogenbindinger, og at man dermed unngår organiseringen av disse molekylene i et krystallgitter

Ifølge en fordelaktig utførelse av oppfinnelsen, som vist skjematisk på figur 8, er det mulig å plassere flere bølgeemittere langs røret 2 som transporterer effluent Denne ikke-inntrengende utførelse er spesielt vel egnet for meget lange rør

Emitteren 4 plasseres for eksempel utenfor røret og anordnes slik at retnin-gen for bølgeemisjon danner, med rørets lengdeakse, en vinkel alfa som er mindre enn 45° og fortrinnsvis mindre enn 30°

Bølgeemitteren 4 er forbundet med en kabel 9 med en kraftforsyning, ikke vist på figuren, og med mikrokontrolleren 7 Bølgestrålen som utstråles ved antennen 8 blir overført til effluenten som sirkulerer i røret 2 gjennom vinduet 10 når den er plassert på periferien av røret 2 med en emisjonsvinkel som er nær 30° Strålen som emitteres er tilnærmet homogen og jevn over hele overflaten av emi-sjonsantennen

Avstanden mellom emitteren og røret kan fylles med et materiale som fortrinnsvis er likt det som utgjør emitteren Tapene under transmisjonen av bølger til effluenten som sirkulerer i røret 2 blir dermed minimalisert

Avstanden mellom to emittere bestemmes for eksempel som en funksjon av typen av effluent som skal transporteres og/eller transportforholdene Emitt-erne plasseres for eksempel langs hele røret med regelmessige intervaller, og lengden av et intervall ligger for eksempel mellom 1 og 10 kilometer

Figur 9 viser en spesiell utførelse av oppfinnelsen i hvilken bølgeemitteren er plassert på en mobil anordning 15 i røret 2, for eksempel på en skraper som er vanlig brukt i oljemdustnen for å rengjøre rør

Et slikt arrangement gjør det mulig å optimalisere virkningen av bølgestrå-len som emitteres i effluenten, spesielt uten å bli hindret av mulige problemer med dempning av bølgene under deres forplantning i visse effluenter

Skraperen 15 blir for eksempel satt i bevegelse ved hjelp av trykket i effluenten som sirkulerer i røret 2, og ført av skrapenngene 16, 17 Den omfatter, på forsiden, en bølgeemitter 11 forbundet for eksempel med en spenningskilde ved en kabel 13 Kabelen 13 kan være plassert på en spole og awinnes når skraperen beveger seg fremover i røret En antenne 12 av samme typen som antennen 4 utstråler bølgene i effluenten som strømmer i røret Som på figur 1A, kan antennen ha en form som passer for å overføre bølgene over hele rørets tverrsnitt Bøl-gene når således hele strømmen, sentrum og de innvendige vegger i røret

De tidspunkter skraperen settes i bevegelse kan utledes fra temperatur- og trykkmåhnger oppnådd ved hjelp av detektorene Ct og Cp eller ved hjelp av forutsigelsesmodeller som tidligere er lagret i mikrokontrolleren

Uten å avvike fra oppfinnelsens omfang, kan bølgeemitteranordningen plasseres i nærheten av et produksjons-brønnhode, hvor emisjonsaksen for antennen er innrettet tilnærmet på linje med brønnen, for å motvirke dannelse av hydrater i brønnen

Antallet bølgeemitterende anordninger kan velges som en funksjon av rør-ets form Det er mulig med fordel å øke antallet emittere for steder av røret som har slik geometri at den favoriserer dannelse av hydrater, for å øke virkningen av bølgene

Uten å avvike fra oppfinnelsens omfang er det mulig å emittere samtidig forskjellige bølgeformer og/eller å kombinere emisjonssekvenser av forskjellige bølgeformer

Forplantningsretningen for bølgene kan være identisk med strømningsret-ningen for fluidet som sirkulerer i røret, men i noen tilfeller kan bølgene emitteres i motsatt retning av strømningsretningen Den sistnevnte form tillater, spesielt i tilfelle med en rørledning som forbinder en plattform til sjøs med en stasjon på land, for å plassere den bølgeemitterende anordning på land

De forskjellige innretninger som gjør det mulig å generere en fysisk forstyrrelse i et fluidum som beskrevet ovenfor, kan forbindes med hverandre eller med andre anordninger Det er således mulige å emittere samtidig bølger av forskjellige typer for å øke deres virkning

Ifølge en annen implementenngsvariant for den foreliggende oppfinnelse, kan emisjonen av bølger forbindes med bruken av kjemiske tilsetninger som er vanlig brukt for å hindre dannelse av hydrater, hvis formål er å motvirke hydrater, for å motvirke effektiviteten av slike tilsetninger og/eller for å redusere deres konsentrasjon

Det har vært foreslått å bruke for eksempel visse polymerer for å hindre nukleenng, spiring og/eller vekst av hydratkrystaller

Det har også vært foreslått å bruke disse overflateaktive stoffer for å lette spredning av hydratkrystaller i en flytende hydrokarbon fase Disse løsemidler eller disse salter er også kjent for deres hemmende egenskaper

Ved å assosiere disse inhibitorer med utsending av en bølge som gjør det mulig å generere en fysisk forstyrrelse i et fluidum som beskrevet ovenfor, er det mulig å redusere forbruket av disse tilsetninger, og derfor å redusere kostnaden av prosessen, slik at man kan unngå blokkering av røret i hvilket fluidum strømmer med en hydratplugg

Claims (13)

1 Fremgangsmåte som gjør det mulig å hindre dannelse av en fast fase fra hydrokarboner som finnes i et fluidum, hvor fluidet utsettes for en fysisk forstyrrelse, der den fysiske forstyrrelse velges i gruppen som omfatter trykkbølger, akustiske bølger og termiske bølger, for å produsere en forstyrrelse i fluidet for å vibrere molekylene og hindre deres organisasjon og dannelse av krystallinske bindinger, karakterisert ved at den fysiske forstyrrelse blir sendt ut avbrutt i tid i form av pulser og/eller bølgetog

2 Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en amplitudemodulert bølge blir sendt ut

3 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at nærværet av en fast fase i fluidet blir detektert og parametrene for den fysiske forstyrrelse blir bestemt fra disse målingene og/eller deres utsendelsestidspunkter blir bestemt og utsendelsen av den fysiske forstyrrelse blir regulert

4 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at en ultrasonisk bølge blir sendt ut

5 Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at frekvensen for den nevnte bølge ligger i området mellom 10 og 100 kHz

6 Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at fluidet strømmer i et rør og bølgestrålen blir utsendt i en retning som er nær rørets lengdeakse

7 Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1 til 5, karakterisert ved at fluidet strømmen et rør og bølgen blir utsendt i en retning som er nær effluentens strømningsretning

8 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fluidet strømmer i et rør og at den fysiske forstyrrelse blir utsendt langs en emisjonsakse som danner en vinkel med rørets lengdeakse på mindre enn 45° og fortrinnsvis mindre enn 30°

9 Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at fluidet strømmer i et rør og at den fysiske forstyrrelse blir utsendt fra minst en sender som er plassert på en mobil innretning i røret

10 Anvendelse av fremgangsmåten ifølge et av de foregående krav for å motvirke dannelse av hydrater i et fluidum som inneholder hydrokarboner med mindre enn fem karbonatomer og vann

11 Anvendelse av fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 1 til 9 for å motvirke dannelse av hydrater i en kondensatgass eller i en assosiert gass og en råolje eller i et fluidum som inneholder minst en flytende hydrokarbonfase hvor det er oppløst hydrokarboner som lett kan danne hydrater

12 Anvendelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1 til 9 for å hindre dannelse av asfalten-avleinnger i et fluidum som inneholder en andel av tunge hydrokarboner

13 Anvendelse av fremgangsmåten ifølge et av kravene 1 til 9 for å hindre dannelse av en parafinavleinng i et fluidum som inneholder en parafinholdig råolje