NO319645B1

NO319645B1 - Control system and assembly for automated flow stabilization, gas separation from liquid and preventing gas flow for a fluid stream from a pipeline for which liquid is the dominant phase

Info

Publication number: NO319645B1
Application number: NO20031131A
Authority: NO
Inventors: Alf Reidar Kluge
Original assignee: Statoil Asa
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2005-09-05
Also published as: NO20031131D0; NO20031131L; WO2004080566A1

Abstract

Styresystem og sammenstilling for. strømningsstabillsering, forseparasjon av gass fra væske og forhindring av gassgjennomslag for en fluidstrøm fra en rørledning for hvilken væske er den dominerende fase, idet en kompakt syklonbasert inline-degasser med en nedstrøms tilkoblet kompakt flerfaseinnløpsseparator er anordnet enten ved utløpet, innløpet eller både utløpet og innløpet av rørledningen, særpreget ved at styresystemet omfatter: innretninger for automatisk styrt væskedrenering fra degasseren og innløpsflerfaseseparatoren, innretninger for automatisk styrt gassavdrag fra degasseren og innløpsflerfaseseparatoren, og beskyttelsesfunksj oner.Control system and assembly for. flow stabilization, pre-separation of gas from liquid and prevention of gas passage for a fluid flow from a pipeline for which liquid is the dominant phase, a compact cyclone-based inline gas with a downstream connected compact multi-phase inlet separator being arranged either at the outlet, inlet and both of the pipeline, characterized in that the control system comprises: devices for automatically controlled liquid drainage from the degasser and inlet multiphase separator, devices for automatically controlled gas discharge from the degasser and inlet multiphase separator, and protection functions.

Description

Oppfinnelsens område Field of the invention

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et styresystem og en sammenstilling for automatisert strømningsstabilisering, forseparasjon av gass fra væske og forhindring av gassgjennomslag for en fluidstrøm for hvilken væske er den dominerende fase, slik som en fierfaserørledning som i hovedsak fører væske. Det benyttes en kompakt syklonbasert degasser kombinert med en nedstrøms tilkoblet kompakt flerfaseinnløpsseparator, kombinert med et styresystem. Degasseren og den nedstrøms tilkoblede kompakte flerfaseinnløpsseparator er anordnet enten ved utløpet, innløpet eller både utløpet og innløpet av rørledningen. Med den foreliggende oppfinnelse oppnås det en meget fordelaktig teknisk effekt i forhold til vekt, volum og investering for utstyret, og nedstrøms anordnet separasjonsutstyr kan elimineres eller nedskaleres betydelig. The present invention relates to a control system and an assembly for automated flow stabilization, pre-separation of gas from liquid and prevention of gas breakthrough for a fluid flow for which liquid is the dominant phase, such as a four-phase pipeline which mainly carries liquid. A compact cyclone-based degasser combined with a downstream connected compact multiphase inlet separator is used, combined with a control system. The degasser and the downstream connected compact multiphase inlet separator are arranged either at the outlet, inlet or both outlet and inlet of the pipeline. With the present invention, a very advantageous technical effect is achieved in relation to weight, volume and investment for the equipment, and downstream separation equipment can be eliminated or scaled down significantly.

O<p>pfinnelsens bakgrunn og kjent teknikk Background of the invention and prior art

I forbindelse med flerfaserørledninger som i hovedsak fører væske, men også inneholder gass, er det i dag påkrevd å anvende relativt kostbart og plasskrevende utstyr for å oppnå strømningsstabilisering og forseparasjon av gass fra væsken, hvilket utgjør et problem, særlig for overflateinstallasjoner til havs. In connection with multiphase pipelines which mainly carry liquid, but also contain gas, it is now required to use relatively expensive and space-consuming equipment to achieve flow stabilization and pre-separation of gas from the liquid, which poses a problem, particularly for surface installations at sea.

Det finnes derfor behov for utstyr som i betydelig grad reduserer det ovennevnte problem. There is therefore a need for equipment that significantly reduces the above-mentioned problem.

I patentpublikasjon US 6,390,114 Bl beskrives det et utstyr omfattende en gravitasjonsbasert miniseparator i forbindelse med undertrykking og styring av pluggstrøm i en flerfasefluidstrøm. Driften av nevnte utstyr er basert på å regulere ventiler i utløpene for henholdsvis gass og væske fra miniseparatoren, først og fremst i henhold til trykk. Også i patentpublikasjon EP 0410522 Bl beskrives en gravitasjonsbasert miniseparator som reguleres basert på målinger i utløpene av henholdsvis væske og gass fra den nevnte separator. I patentpublikasjon GB 2358205 A er det beskrevet en ytterligere gravitasjonsbasert separator, med regulering av en ventil i gassutløpet fra separatoren, samt regulering av en ventil i væskeutløpet fra separatoren. Det er beskrevet regulering av gassutløpet fra separatoren i henhold til målt trykk i nedre ende av et foranliggende stigerør, der trykket øker ved forekomst av pluggstrøm. In patent publication US 6,390,114 B1, a device comprising a gravity-based mini-separator is described in connection with suppression and control of plug flow in a multiphase fluid flow. The operation of said equipment is based on regulating valves in the outlets for gas and liquid respectively from the mini-separator, primarily according to pressure. Patent publication EP 0410522 Bl also describes a gravity-based mini-separator which is regulated based on measurements in the outlets of liquid and gas respectively from the aforementioned separator. In patent publication GB 2358205 A, a further gravity-based separator is described, with regulation of a valve in the gas outlet from the separator, as well as regulation of a valve in the liquid outlet from the separator. Regulation of the gas outlet from the separator is described according to the measured pressure at the lower end of an upstream riser, where the pressure increases in the presence of plug flow.

Det finnes kompakt utstyr for avgassing som det ville være særlig fordelaktig å kunne gjøre bruk av. I patentpublikasjon WO 01/00296 Al er det beskrevet en kompakt inline-degasser som dessverre har vist seg å ha problemer med en treg respons, redusert separasjonsgrad og tendens til overflømming med væske. I patentpublikasjon NO 2002 5841 og særlig i patentpublikasjon NO 2003 1130 er det beskrevet forbedrede, videreutviklede degassere som særlig fordelaktig kan benyttes med den foreliggende oppfinnelse. Hver av de nevnte fordelaktige degassere er en kompakt in-line syklonbasert innretning for separasjon av gass fra en flerfasefluidstrøm som strømmer gjennom en rørledning. There is compact equipment for degassing which it would be particularly advantageous to be able to make use of. In patent publication WO 01/00296 A1, a compact inline degasser is described which unfortunately has been shown to have problems with a slow response, reduced degree of separation and a tendency to flood with liquid. In patent publication NO 2002 5841 and particularly in patent publication NO 2003 1130, improved, further developed degassers are described which can be particularly advantageously used with the present invention. Each of the aforementioned advantageous degassers is a compact in-line cyclone-based device for separating gas from a multiphase fluid stream flowing through a pipeline.

Degasseren (avgassingsenhet) med reguleringsinnretninger ifølge NO 2003 1130 omfatter: et rørformet separasjonskammer med en oppstrømsende hvor fluidstrøm som føres inn ved hjelp av et spinnelement i oppstrømsenden settes i rotasjon og separeres til; en tyngre fraksjon som i hovedsak samles langs separasjonskammerets innvendige rørvegg og tas ut gjennom et utløp i en nedstrømsende av separasjonskammeret, og; en lettere fraksjon som i hovedsak samles langs separasjonskammerets lengdeakse, hvorfra et uttaksrør er anordnet for levering av den lettere fraksjon til; en kontrollseparator som er anordnet for å separere ut eventuelt medrevet tyngre fraksjon fra den lettere fraksjon, hvilken medrevet tyngre fraksjon tas ut gjennom en utløpsledning fra et bunnområde fylt med tyngre fraksjon i kontrollseparatoren, fortrinnsvis for levering derav til den tyngre fraksjon fra separasjonskammeret, mens den lettere fraksjon tas ut fra kontrollseparatoren gjennom en egen utløpsledning, idet degasseren er særpreget ved at The degasser (degassing unit) with regulation devices according to NO 2003 1130 comprises: a tubular separation chamber with an upstream end where fluid flow introduced by means of a spin element in the upstream end is set into rotation and separated to; a heavier fraction which mainly collects along the internal pipe wall of the separation chamber and is taken out through an outlet in a downstream end of the separation chamber, and; a lighter fraction which is mainly collected along the longitudinal axis of the separation chamber, from which an outlet pipe is arranged for delivery of the lighter fraction to; a control separator which is arranged to separate out any entrained heavier fraction from the lighter fraction, which entrained heavier fraction is taken out through an outlet line from a bottom area filled with heavier fraction in the control separator, preferably for delivery thereof to the heavier fraction from the separation chamber, while the lighter fraction is taken out from the control separator through a separate outlet line, as the degasser is characterized by

en måleblende/dyse med differansetrykkgiver for angivelse av differansetrykk over måleblenden/dysen er anordnet i uttaksrøret for den lettere fase fra separasjonskammeret til kontrollseparatoren, idet nevnte differansetrykk benyttes som grunnlag for regulering av en ventil anordnet i nevnte uttaksrør. a measuring orifice/nozzle with differential pressure transmitter for indicating differential pressure across the measuring orifice/nozzle is arranged in the outlet pipe for the lighter phase from the separation chamber to the control separator, said differential pressure being used as a basis for regulating a valve arranged in said outlet pipe.

Det henvises til de ovennevnte patentpublikasjoner for en nærmere beskrivelse av de særlig fordelaktige degassere. Det finnes behov for ytterligere forbedret kompakt utstyr for strømningsstabilisering, forseparasjon og forhindring av gassgjennomslag i væskeløpet mot nedstrøms væskebehandlingsutstyr. Reference is made to the above-mentioned patent publications for a more detailed description of the particularly advantageous degassers. There is a need for further improved compact equipment for flow stabilization, pre-separation and prevention of gas breakthrough in the liquid flow towards downstream liquid treatment equipment.

O ppsummering av oppfinnelsen Summary of the invention

Med den foreliggende oppfinnelse imøtekommes det ovennevnte behov ved at det tilveiebringes et styresystem og en sammenstilling for automatisert strømnings-stabilisering, forseparasjon av gass fra væske og forhindring av gassgjennomslag for en fluidstrøm fra en rørledning for hvilken væske er den dominerende fase, idet en kompakt syklonbasert inline-degasser med en nedstrøms tilkoblet kompakt flerfaseinnløpsseparator er anordnet enten ved utløpet, innløpet eller både utløpet og innløpet av rørledningen, særpreget ved at styresystemet omfatter: minst én innretning for strømningsmåling i rørledningen, foroverkoblet til styresystemet, for økt strømningsstabilisering i rørledningen, With the present invention, the above-mentioned need is met by providing a control system and an assembly for automated flow stabilization, pre-separation of gas from liquid and prevention of gas breakthrough for a fluid flow from a pipeline for which liquid is the dominant phase, a compact cyclone-based inline degasser with a downstream connected compact multiphase inlet separator is arranged either at the outlet, the inlet or both the outlet and the inlet of the pipeline, characterized by the fact that the control system includes: at least one device for flow measurement in the pipeline, forward-connected to the control system, for increased flow stabilization in the pipeline,

innretninger for automatisk styrt væskedrenering fra degasseren og innløpsflerfaseseparatoren, devices for automatically controlled liquid drainage from the degasser and the inlet multiphase separator,

innretninger for automatisk styrt gassavdrag fra degasseren og innløpsflerfaseseparatoren, inkludert en måleblende med en differansetrykkgiver for angivelse av et differansetrykk over måleblenden, anordnet i et uttaksrør for den lettere fase fra et separasjonskammer i degasseren til en kontrollseparator i degasseren, idet devices for automatically controlled gas removal from the degasser and the inlet multiphase separator, including a measuring orifice with a differential pressure transmitter for indicating a differential pressure across the measuring orifice, arranged in an outlet pipe for the lighter phase from a separation chamber in the degasser to a control separator in the degasser,

nevnte differansetrykk benyttes som grunnlag for regulering av en ventil i nevnte uttaksrør for å regulere strømningsmengden av den lettere fase fra separasjonskammeret til kontrollseparatoren, og said differential pressure is used as a basis for regulating a valve in said outlet pipe to regulate the flow rate of the lighter phase from the separation chamber to the control separator, and

beskyttelsesfunksjoner. protection functions.

Fordelaktige utførelsesformer er angitt i kravene 2-7. Advantageous embodiments are specified in claims 2-7.

Degasseren inkluderer en kontrollseparator som tilveiebringer et hjelpevolum med hensyn til styring av separasjonsvirkningen, representert ved dreneringsraten fra kontrollseparatoren. The degasser includes a control separator which provides an auxiliary volume with respect to controlling the separation effect, represented by the drain rate from the control separator.

Hensikten med flerfaseinnløpsseparatoren nedstrøms degasseren er å unngå gassgjennomslag ut av væskeutløpet, representert ved væskeutløpet fra flerfaseinnløpsseparatoren til nedstrøms plassert væskebehandlingsutstyr. Dette oppnås ved at et tilstrekkelig væskevolum holdes i flerfaseinnløpsseparatoren slik at en ventil i væskeutløpet rekkes å stenges helt før gassgjennomslag inntreffer. Funksjonen er helt uavhengig volumet av degasserens kontrollseparator. The purpose of the multiphase inlet separator downstream of the degasser is to avoid gas carryover out of the liquid outlet, represented by the liquid outlet from the multiphase inlet separator to downstream liquid treatment equipment. This is achieved by maintaining a sufficient liquid volume in the multiphase inlet separator so that a valve in the liquid outlet has time to close completely before gas breakthrough occurs. The function is completely independent of the volume of the degasser's control separator.

Med den foreliggende oppfinnelse oppnås det både kompakt forseparasjon, strømningsstabilisering og forhindring av gassgjennomslag til en betydelig redusert investering i utstyr. With the present invention, both compact pre-separation, flow stabilization and prevention of gas breakthrough are achieved at a significantly reduced investment in equipment.

Tegninger Drawings

Oppfinnelsen illustreres med to figurer, hvor: The invention is illustrated with two figures, where:

Figur 1 er en prinsipiell illustrasjon av styresystemet med degasser, flerfaseinnløpsseparator og feltinstrumenter. Figur 2 illustrerer den mest foretrukne utførelsesform av styresystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse. Figure 1 is a principle illustration of the control system with degasser, multiphase inlet separator and field instruments. Figure 2 illustrates the most preferred embodiment of the control system according to the present invention.

Detaljert beskrivelse Detailed description

Det henvises først til Figur 1, hvor degasseren, med separasjonskammer 1 og kontrollseparator 2, og en flerfaseinnløpsseparator 3 er illustrert, med feltinstrumenter. En del av uttaksrøret for den lettere fraksjon fra separasjonskammeret er vist anordnet som et stigerør som atskiller separasjonskammeret fra kontrollseparatoren. I stigerøret er det anordnet en måleblende med en differansetrykkgiver DPT 100 for angivelse av differansetrykk over måleblenden, idet nevnte differansetrykk benyttes som grunnlag for regulering av en ventil F V 100 i stigerøret for å regulere strømningsmengden av den lettere fase fra separasjonskammeret til kontrollseparatoren. Ettersom tettheten av gass er mye lavere enn tettheten av væske, vil meddrivning av væske med den lettere fase fra separasjonskammeret medføre en dramatisk økning i differansetrykket over måleblenden, hvilket dramatisk øket differansetrykk medfører at ventilen FV 100 i stigerøret strupes for å unngå meddrivning av væske. Reference is first made to Figure 1, where the degasser, with separation chamber 1 and control separator 2, and a multiphase inlet separator 3 is illustrated, with field instruments. Part of the outlet pipe for the lighter fraction from the separation chamber is shown arranged as a riser which separates the separation chamber from the control separator. In the riser, there is a measuring orifice with a differential pressure transmitter DPT 100 for indicating the differential pressure across the measuring orifice, said differential pressure being used as a basis for regulating a valve F V 100 in the riser to regulate the flow rate of the lighter phase from the separation chamber to the control separator. As the density of gas is much lower than the density of liquid, entrainment of liquid with the lighter phase from the separation chamber will result in a dramatic increase in the differential pressure across the measuring orifice, which dramatically increased differential pressure causes the valve FV 100 in the riser to be throttled to avoid entrainment of liquid.

Degasserens kapasitet for gasshåndtering kan overskrides ved oppstart av rørledningen, ved idriftsettelse eller etter en driftsstans, eller når strømningsmengden gjennom rørledningen økes, hvilket kan medføre strømningstransienter og problemer med gasslommer mens strømningen innstilles fra en stabil tilstand til en annen. Derfor er flerfaseinnløpsseparatoren 3 anordnet. Flerfaseinnløpsseparatoren er betydelig mindre enn konvensjonelt separasjonsutstyr. Dimensjoneringen av flerfaseinnløpsseparatoren er i henhold til at volumet skal være tilstrekkelig for å oppnå en ønsket oppholdstid for innstrammet væske, slik at ventil FV600 i væskeutløpsledningen rekker å åpnes for å unngå overfylling og stenges/strupes for å unngå tømming, og i tillegg må ventil FV 850 i gassutløpsledningen rekke å stenges før overfylling av flerfaseinnløpsseparatoren. The degasser's gas handling capacity can be exceeded when starting the pipeline, during commissioning or after a shutdown, or when the flow rate through the pipeline is increased, which can cause flow transients and problems with gas pockets while the flow is adjusted from one steady state to another. Therefore, the multiphase inlet separator 3 is provided. The multiphase inlet separator is significantly smaller than conventional separation equipment. The dimensioning of the multiphase inlet separator is according to the volume must be sufficient to achieve a desired residence time for tightened liquid, so that valve FV600 in the liquid outlet line has time to open to avoid overfilling and close/choke to avoid emptying, and in addition, valve FV 850 in the gas outlet line to be closed before overflowing the multiphase inlet separator.

Væskedreneringen fra degasseren styres primært med ventil FV200 i utløpsledningen for væske fra kontrollseparatoren, og væskedrenering fra flerfaseinnløpssepatatoren styres primært med ventil FV 600 i utløpsledningen for væske fra flerfaseinnløpssepatatoren. Gassavdraget fra degasseren og flerfaseinnløpssepatatoren styres primært med ventil FV 850 i utløpsledningen for gass fra The liquid drainage from the degasser is primarily controlled with valve FV200 in the outlet line for liquid from the control separator, and liquid drainage from the multiphase inlet separator is primarily controlled with valve FV 600 in the outlet line for liquid from the multiphase inlet separator. The gas withdrawal from the degasser and the multiphase inlet separator is controlled primarily with valve FV 850 in the outlet line for gas from

flerfaseinnløpssepatatoren. the multiphase inlet separator.

For å beskytte nedstrøms anordnet utstyr og selve styresystemet, er det anordnet beskyttelsesfunksjoner for å hindre overløp av væske inn i gassutløpet og gjennomløp av gass inn i væskeutløpet. Den primære styring for beskyttelsesfunksjonene er til henholdsvis ventil XV100 i gassutløpet fra flerfaseinnløpssepatatoren og ventil XV200 i væskeutløpet fra flerfaseinnløpssepatatoren. In order to protect downstream equipment and the control system itself, protection functions are provided to prevent overflow of liquid into the gas outlet and passage of gas into the liquid outlet. The primary control for the protection functions is respectively to valve XV100 in the gas outlet from the multiphase inlet separator and valve XV200 in the liquid outlet from the multiphase inlet separator.

I det etterfølgende vil styresystemet beskrives i nærmere detalj, og det henvises i denne sammenheng til Fig. 2 som illustrerer en fullutrustet utgave som representerer den mest foretrukne utførelsesform av oppfinnelsen. In what follows, the control system will be described in more detail, and reference is made in this context to Fig. 2 which illustrates a fully equipped version which represents the most preferred embodiment of the invention.

Den tilbakevirkende strømningsstyrer FC 100 manipulerer ventil F V 100 for å holde en stasjonær flerfasestrøm inn i det aksiale uttaksrør fra separasjonskammeret, hvilket oppnås på grunnlag av målt differansetrykk over måleblenden. Ved en dramatisk endring av differansetrykket må settpunkt for FC 100 justeres, hvilket kan utføres automatisert. Optimalisering av gassavdraget, hvilket vil si maksimalt gassavdrag uten betydelig væskemedrivning, må ses i sammenheng med styringen av væskenivået i kontrollseparatoren. For å unngå tømming av kontrollseparatoren må utdrenert vann erstattes således at en væskebalanse opprettholdes. Derfor er nivåstyrer LC 100 A anordnet, tilkoblet nivågiver LT 100 i kontrollseparatoren og strømningsstyrer FC 100, slik det er illustrert på Fig. 2. LC 100 A vil automatisk kompensere for et fallende nivå L 100 i kontrollseparatoren, ved å øke settpunkt for FC 100, hvilket vil medføre økt gassmengde og økt meddrevet væskemengde til kontrollseparatoren. The feedback flow controller FC 100 manipulates valve F V 100 to maintain a stationary multiphase flow into the axial outlet pipe from the separation chamber, which is achieved on the basis of measured differential pressure across the orifice plate. In the event of a dramatic change in the differential pressure, the set point for FC 100 must be adjusted, which can be done automatically. Optimization of the gas withdrawal, which means maximum gas withdrawal without significant liquid entrainment, must be seen in connection with the management of the liquid level in the control separator. To avoid emptying the control separator, drained water must be replaced so that a liquid balance is maintained. Therefore, level controller LC 100 A is arranged, connected level transmitter LT 100 in the control separator and flow controller FC 100, as illustrated in Fig. 2. LC 100 A will automatically compensate for a falling level L 100 in the control separator, by increasing the set point for FC 100 , which will result in an increased amount of gas and an increased amount of entrained liquid to the control separator.

Væskedrenering fra kontrollseparatoren foregår via ventil FV 200 og styring av denne, hvilket i prinsippet foregår ved strømningsgiver FT 200 tilkoblet strømningsstyrer FC 200 som igjen styrer ventil FV 200. Drenering av væske fra kontrollseparatoren medfører et senket væskenivå L 100 i kontrollseparatoren, hvorfor den tidligere beskrevne nivåstyrer LC 100 A vil bevirke åpning av ventil FV 100 slik at en økt strømningsmengde av væske ankommer kontrollseparatoren og nivået i kontrollseparatoren gjenopprettes. Strømningsmengden av væske drenert fra kontrollseparatoren vil typisk være i området 5 % til 10 % av den totale strømningsmengde av væske gjennom væskeutløpet fra degasseren. Ved stasjonær strømningsmengde av væske gjennom degasseren kan også væskedreneringen F 200 fra kontrollseparatoren holdes stasjonær. Dersom den totale strømningsmengde av væske F 300 gjennom degasseren varierer, kan F 200 styres i forhold til F 300, slik det er indikert med sammenkoblinger mellom strømningsgiverne FT 300ogFT 200 på Fig. 2. Liquid drainage from the control separator takes place via valve FV 200 and its control, which in principle takes place with flow sensor FT 200 connected to flow controller FC 200 which in turn controls valve FV 200. Draining liquid from the control separator entails a lowered liquid level L 100 in the control separator, why the previously described level controller LC 100 A will cause valve FV 100 to open so that an increased flow quantity of liquid arrives at the control separator and the level in the control separator is restored. The flow rate of liquid drained from the control separator will typically be in the range of 5% to 10% of the total flow rate of liquid through the liquid outlet from the degasser. With a stationary flow rate of liquid through the degasser, the liquid drainage F 200 from the control separator can also be kept stationary. If the total flow quantity of liquid F 300 through the degasser varies, F 200 can be controlled in relation to F 300, as indicated by interconnections between the flow transmitters FT 300 and FT 200 in Fig. 2.

Trykket i kontrollseparatoren må holdes tilstrekkelig høyt til at væske kan føres fra kontrollseparatoren til utløpsledningen for den tyngre fase fra degasseren, og ikke omvendt. Dette oppnås ved å regulere ventil FV 850 slik at den er tilstrekkelig strupet til at trykket er minst like høyt som trykket i utløpsledningen for den tyngre fase fra innløpsflerfaseseparatoren. The pressure in the control separator must be kept sufficiently high so that liquid can be fed from the control separator to the discharge line for the heavier phase from the degasser, and not vice versa. This is achieved by regulating valve FV 850 so that it is sufficiently throttled so that the pressure is at least as high as the pressure in the outlet line for the heavier phase from the inlet multiphase separator.

Nivåstyring for væskedrenering fra innløpsflerfaseseparatoren foregår ved at nivået L700 styres med nivåstyrer LC700A, som virker på ventil FV600 via strømningsstyrer FC600, slik det er illustrert på Fig. 2. Level control for liquid drainage from the inlet multiphase separator takes place by controlling the level L700 with level controller LC700A, which acts on valve FV600 via flow controller FC600, as illustrated in Fig. 2.

Innløpsflerfaseseparatoren har kompensasjon av nivåmålingen på grunn av forekommende tetthetsvariasjoner, slik det er illustrert med f(x) tilkoblet LC700A. Væskene som ankommer innløpsflerfaseseparatoren kan variere i tetthet fra ren glykol til vann til ren kondensat, i alle blandingsforhold. Nivået L700 vil bli påvirket av nevnte variasjon dersom nivåmålingen foregår i henhold til differansetrykk. The inlet multiphase separator has compensation of the level measurement due to occurring density variations, as illustrated with f(x) connected to the LC700A. The liquids arriving at the inlet multiphase separator can vary in density from pure glycol to water to pure condensate, in all mixing ratios. The level L700 will be affected by the aforementioned variation if the level measurement takes place according to differential pressure.

Differansetrykket DPI00 over degasserens måleblende benyttes fordelaktig som foroverkobling til væskeutløpet fra innløpsflerfaseseparatoren, basert på forholdsreguleringsprinsippet, for å fremme en økende væskedrenering før det detekteres et økt nivå L700 i innløpsflerfaseseparatoren. Differansetrykksignalet manipuleres for å oppnå hensiktsmessig linearisering. The differential pressure DPI00 above the degasser's measuring orifice is advantageously used as a forward connection to the liquid outlet from the inlet multiphase separator, based on the ratio regulation principle, to promote an increasing liquid drainage before an increased level L700 is detected in the inlet multiphase separator. The differential pressure signal is manipulated to achieve appropriate linearization.

Gassavdraget fra innløpsflerfaseseparatoren styres automatisk. Prinsipielt oppnås styringen ved at ventil FV850 i gassutløpet fra innløpsflerfaseseparatoren styres basert på trykket i innløpsflerfaseseparatoren, tilveiebrakt ved hjelp av trykkgiver PT750. Imidlertid blir styringen kompensert for å ivareta massebalansen, illustrert ved foroverkoblingene vist på Fig. 2. Rørledningens massebalanse opprettholdes generelt ved å justere FC850 settpunkt etter behov, for å holde variasjonen i rørledningstrykket innen akseptable grenser. Ved at væskene som ankommer innløpsflerfaseseparatoren summeres med gasstrømningsmengden og tilveiebringes som en prosessverdi, funksjonerer den totale massestrøm som en foroverkobling til PC750, hvilken igjen benyttes for å justere rørledningens interne massebalanse ved å holde rørledningens utløpstrykk innen akseptable grenser som definert ved driftssettpunkt. The gas withdrawal from the inlet multiphase separator is controlled automatically. In principle, the control is achieved by valve FV850 in the gas outlet from the inlet multiphase separator being controlled based on the pressure in the inlet multiphase separator, provided with the help of pressure transmitter PT750. However, the control is compensated to maintain mass balance, illustrated by the forward connections shown in Fig. 2. Pipeline mass balance is generally maintained by adjusting the FC850 setpoint as needed, to keep the variation in pipeline pressure within acceptable limits. As the liquids arriving at the inlet multiphase separator are summed with the gas flow rate and provided as a process value, the total mass flow functions as a feed-forward to the PC750, which in turn is used to adjust the pipeline's internal mass balance by keeping the pipeline's outlet pressure within acceptable limits as defined by the operating set point.

I tillegg til den ovennevnte stabilisering av rørledningsstrømmen oppnås det en ytterligere stabilisering ved å installere en innretning for strømningsinformasjon, slik som trykkstyrer PC800, oppstrøms i rørledningen, eksempelvis nær brønnhoder, ved høytliggende og lavtliggende punkter, slik som i bunnen av stigerør og toppen av forhøyninger i rørledningstraséen. PC800 kan tilkobles PC750 slik det er illustrert på Fig. 2, eller alternativt kan tilkoblingen være direkte til FC900 eller FC850. In addition to the above-mentioned stabilization of the pipeline flow, a further stabilization is achieved by installing a device for flow information, such as the pressure controller PC800, upstream in the pipeline, for example near wellheads, at high and low points, such as at the bottom of risers and the top of elevations in the pipeline route. The PC800 can be connected to the PC750 as illustrated in Fig. 2, or alternatively the connection can be directly to the FC900 or FC850.

Beskyttelsesfunksjonene for styresystemet omfatter beskyttelse mot å få væske ut i gassutløpet fra innløpsflerfaseseparatoren og beskyttelse mot å få gass ut i væskeutløpet fra innløpsflerfaseseparatoren. Således oppnås beskyttelse av nedstrøms anordnet utstyr, beskyttelse av selve styresystemet, samt at nevnte beskyttelsesfunksjoner er vesentlige for å sikre automatisk styring, især automatisk start og stopp. The protection functions for the control system include protection against liquid exiting the gas outlet from the inlet multiphase separator and protection against gas exiting the liquid outlet from the inlet multiphase separator. In this way, protection of downstream equipment, protection of the control system itself is achieved, and that said protection functions are essential to ensure automatic control, especially automatic start and stop.

Ved overfylling av innløpsflerfaseseparatoren vil den tilbakevirkende nivåstyrer LC700B overstyre de ovennevnte reguleringssløyfer, og ventil FV850 strupes, og ved ytterligere overfylling vil gassutløpsisolasjonsventil XV100 stenges, hvorpå også FV850 vil bli stengt for å beskytte de tilkoblede enheter i styresystemet. Upon overfilling of the inlet multiphase separator, the retroactive level controller LC700B will override the above-mentioned control loops, and valve FV850 will be throttled, and upon further overfilling, gas outlet isolation valve XV100 will be closed, after which FV850 will also be closed to protect the connected units in the control system.

En tett avstengningsventil XV200 er anordnet i utløpsledningen for væske for å oppnå ytterligere sikkerhet mot gjennomstrømning av gass til væskeutløpet enn det som kan oppnås alene med ventil FV600, slik det er illustrert på Fig. 2. Ved stengning av XV200 vil også FV600 bli stengt for å beskytte tilkoblede enheter i styresystemet. A tight shut-off valve XV200 is arranged in the outlet line for liquid to achieve additional safety against the flow of gas to the liquid outlet than can be achieved with valve FV600 alone, as illustrated in Fig. 2. When closing XV200, FV600 will also be closed for to protect connected devices in the control system.

Dersom nedstrøms anordnet utstyr må nedstenges, stenges henholdsvis avstengningsventil for gass XV100 og avstengningsventil for væske XV200, slik det er illustrert med symbolene PSD på Fig. 2. If downstream equipment must be shut down, shut-off valve for gas XV100 and shut-off valve for liquid XV200 are closed respectively, as illustrated with the symbols PSD in Fig. 2.

Den mest foretrukne utførelsesform av styresystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse er utførelsesformen illustrert på Fig. 2. Imidlertid kan styresystemet tilpasses de foreliggende prosessbehov. Fordelaktig blir alle variablene monitoren ettersom utstyr for slik monitorering er standard funksjonalitet på vanlig benyttede SAS (Safety and Automation System). The most preferred embodiment of the control system according to the present invention is the embodiment illustrated in Fig. 2. However, the control system can be adapted to the present process needs. Advantageously, all variables are monitored as equipment for such monitoring is standard functionality on commonly used SAS (Safety and Automation System).

Syklustiden for kontrollfunksjonene implementert i SAS er fordelaktig mindre enn 0,5 sekund. Alle styreenheter og konttollfunksjoner er fordelaktig utstyrt med støtfri omkobling mellom de ulike kontrollmodi manuell, automatisk og kaskade. The cycle time for the control functions implemented in SAS is advantageously less than 0.5 seconds. All control units and control functions are advantageously equipped with shock-free switching between the different control modes manual, automatic and cascade.

Claims

1. Control system and assembly for automated flow stabilization, pre-separation of gas from liquid and prevention of gas breakthrough for a fluid flow from a pipeline for which liquid is the dominant phase, a compact cyclone-based inline degasser with a downstream connected compact multi-phase inlet separator being arranged either at the outlet , the inlet or both the outlet and the inlet of the pipeline, characterized in that the control system comprises: at least one device for flow measurement in the pipeline, forward-connected to the control system, for increased flow stabilization in the pipeline, devices for automatically controlled liquid drainage from the degasser and the inlet multiphase separator, devices for automatically controlled gas withdrawal from the degasser and the inlet multiphase separator, including a measuring orifice with a differential pressure transmitter for indicating a differential pressure across the measuring orifice, arranged in an outlet pipe for the lighter phase from a separation chamber in the degasser to a control separator in the the gasifier, said differential pressure being used as a basis for regulating a valve in said outlet pipe to regulate the flow rate of the lighter phase from the separation chamber to the control separator, and protection functions.

2. Control system according to claim 1, characterized in that the devices for automatically controlled liquid drainage from the degasser and the inlet multiphase separator are based on level signals from said units, the control being corrected according to forward-connected measured values for density and flow rate.

3. Control system according to claim 1, characterized in that the devices for automatically controlled gas withdrawal from the degasser and inlet multiphase separator are based on pressure control which is corrected according to forward-connected measured values for density and flow rate.

4. Control system according to claims 1-3, characterized in that it includes at least one automatic protection function against passing liquid out through the gas outlet.

5. Control system according to claims 1-4, characterized in that it includes at least one automatic protection function against the flow of gas out the liquid outlet.

6. Control system according to claims 1-5, characterized in that several sensors for flow information in the pipeline are arranged, such as forward-connected sensors for flow quantity, flow composition and flow pressure.

7. Control system according to claims 1-6, characterized by the response time for any control loop in the control system being less than 0.5 seconds.