NO324577B1

NO324577B1 - Pressure and leakage control in rotary compression equipment

Info

Publication number: NO324577B1
Application number: NO20055355A
Authority: NO
Inventors: Bernt Bjerkreim; Karl Olav Haram; Ola Skrovseth
Original assignee: Norsk Hydro Produksjon As
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-11-26
Also published as: NO20055355L; NO20055355D0; WO2007055589A1

Abstract

Den foreliggende oppfinnelse definerer en undervannskompresjonsmodul med en elektrisk motor (1) i et første trykkhus for trykksetting med et trykk (Pm) og en kompressor (3) i et annet trykkhus med et sugetrykk (Pl). Et tredje mellomliggende trykkhus (2) er anordnet mellom motoren (1) og kompressoren (3), og en tetning (Tl) for utgangsakselen for motoren tetter mellom trykkhuset for motoren og det tredje mellomliggende trykkhus. En tetning (T2) for inngangsakselen for kompressoren (3) tetter mellom det mellomliggende trykkhus (2) og kompressoren (3). En forbindelse K er anordnet mellom motoren (1) og kompressoren (3) i det tredje mellomliggende trykkhus (2). En fremgangsmåte for opprettholdelse av en kontrollert omgivelse for en undervannskompresjonsmodul er også tilveiebrakt.The present invention defines an underwater compression module with an electric motor (1) in a first pressure housing for pressure setting with a pressure (Pm) and a compressor (3) in a second pressure housing with a suction pressure (P1). A third intermediate pressure housing (2) is provided between the motor (1) and the compressor (3), and a seal (T1) for the output shaft of the motor seals between the pressure housing of the motor and the third intermediate pressure housing. A seal (T2) for the input shaft of the compressor (3) seals between the intermediate pressure housing (2) and the compressor (3). A connection K is provided between the motor (1) and the compressor (3) in the third intermediate pressure housing (2). A method of maintaining a controlled environment for an underwater compression module is also provided.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et undervannskompresjonssystem for trykk-økning i brønnfluid ved komprimering av hydrokarbongasser og pumping av hydrokarbonvæsker. Mer bestemt vedrører oppfinnelsen hvordan interne lekkasjer i kompresjonsmodulen bør håndteres for å sørge for en passende omgivelse for de forskjellige komponenter, og hvordan man sørger for at ingen kontaminasjon lekker fra modulen inn i omgivelsene på utsiden av kompresjonsmodulen eller systemet, eller bygges opp inne i komponentene. The present invention relates to an underwater compression system for increasing pressure in well fluid by compressing hydrocarbon gases and pumping hydrocarbon liquids. More specifically, the invention relates to how internal leaks in the compression module should be handled in order to provide a suitable environment for the various components, and how to ensure that no contamination leaks from the module into the environment on the outside of the compression module or system, or builds up inside the components .

Systemet er særlig utviklet for dypvanns kompresjonsstasjoner. The system has been especially developed for deep-water compression stations.

Et offshore gassfelt kan utbygges med havbunnsinnstallasjoner, som er tilknyttet terminaler på land eller til en eksisterende plattform. Havbunnsinstallasjonen omfatter én eller flere produksjonsbrønnrammer, hvor hver brønnramme produserer brønnfluider gjennom manifoldsamlerør, som er forbundet til én eller flere rørledninger. Rørledningene transporterer brønnfluider til en terminal på land, en offshoreplattform eller et hvilket som helst annet mottaksanlegg for videre prosessering. Prosessert gass og kondensat eksporteres til markedet. Én eller flere navlestrenger for elektrisk kraft, styring og tilførsel av hjelpestoffer installeres fra mottaksanlegget til undervannsinstallasjonen. An offshore gas field can be developed with subsea installations, which are connected to terminals on land or to an existing platform. The seabed installation comprises one or more production well frames, where each well frame produces well fluids through manifold manifolds, which are connected to one or more pipelines. The pipelines transport well fluids to an onshore terminal, an offshore platform or any other receiving facility for further processing. Processed gas and condensate are exported to the market. One or more umbilicals for electrical power, control and supply of auxiliary materials are installed from the receiving facility to the underwater installation.

For den initiale produksjonsfase kan brønnfluider strømme inne i mottaksanlegget ved hjelp av reservoartrykket. Senere i produksjonsfasen eller ved oppstart av produksjonen, er trykkøkning i brønnfluidet påkrevet for å opprettholde produksjonsnivået og for å utvinne de forventede volumer av gass og kondensat. Dette kan utføres ved hjelp av en undervannskompressorsammenstilling. For the initial production phase, well fluids can flow into the receiving facility using the reservoir pressure. Later in the production phase or at the start of production, a pressure increase in the well fluid is required to maintain the production level and to extract the expected volumes of gas and condensate. This can be accomplished using an underwater compressor assembly.

Undervannskompressorer for dette formål med elektriske motorer som krever en tørr omgivelse, og som anvender et trykksatt, gassfylt motorhus, er for eksempel offentliggjort i norsk patent nr 172075, NO 173197, norsk patentsøknad nr 2001 5199 så vel som norsk patentsøknad nr 2003 3034. Underwater compressors for this purpose with electric motors that require a dry environment, and that use a pressurized, gas-filled motor housing, are for example published in Norwegian patent no. 172075, NO 173197, Norwegian patent application no. 2001 5199 as well as Norwegian patent application no. 2003 3034.

Disse publikasjoner offentliggjør anvendelsen av gassfylte elektriske motorer hvor unngåelse av korrosjon og andre problemer som er relatert til separasjon av hydrokarbonkondensat og vann i væskeform i motoren er tatt i betraktning. These publications publicize the application of gas-filled electric motors where the avoidance of corrosion and other problems related to the separation of hydrocarbon condensate and water in liquid form in the motor are taken into account.

US 3999897 viser en pumpe eller en kompressor båret av et fluidisolert, væskesmurt thrustlager. Formålet med løsningen i dette patentet er å beskytte gassen som føres av kompressoren mot kontakt med andre gasser eller skadelige bestanddeler. Videre synes det å være et formål å kunne drive en kompressor ved lite tap på grunn av lagerfriksjon og å unngå kontakt mellom den førte gassen og et smøremiddel. Videre synes det å være et problem å tilveiebringe en gass og væskesmurt innretning for å bære en rotor for en kompressor på mer enn 500 kW. Dette løses med en maskin med en rotor og en impeller. Rotoren og impelleren (rotoren tilsvarer motoren) er plassert i et gasstett hus. En aksling forbinder disse komponentene. US 3999897 shows a pump or compressor supported by a fluid-insulated, fluid-lubricated thrust bearing. The purpose of the solution in this patent is to protect the gas carried by the compressor against contact with other gases or harmful components. Furthermore, it seems to be an aim to be able to operate a compressor with little loss due to bearing friction and to avoid contact between the supplied gas and a lubricant. Furthermore, it appears to be a problem to provide a gas and liquid lubricated device to carry a rotor for a compressor of more than 500 kW. This is solved with a machine with a rotor and an impeller. The rotor and impeller (the rotor corresponds to the motor) are housed in a gas-tight housing. An axle connects these components.

Norsk patentsøknad 2003 3034 beskriver en gasskompressormodul med trykkhus. Modulen inkluderer en elektrisk motor og en kompressor som er forbundet med minst én aksel. Kompressoren og motoren er isolert ved hjelp av minst én tetning. Akselen bæres av magnetiske lågere. Søknaden beskriver regulering av volum og trykk for gassen som strømmer i motoren, og anvendelse av en forsyning av tørr hydrokarbongass. Ytterligere midler for avføling av trykket i innløpet og utløpet er beskrevet, hvorved basert på det målte trykk, trykk- og volumregulatoren regulerer trykket i gassen fra forsyningen for injeksjon inn i motorhuset. Norwegian patent application 2003 3034 describes a gas compressor module with pressure housing. The module includes an electric motor and a compressor connected to at least one shaft. The compressor and motor are isolated by means of at least one seal. The shaft is supported by magnetic bearings. The application describes regulation of volume and pressure for the gas flowing in the engine, and the use of a supply of dry hydrocarbon gas. Further means for sensing the pressure in the inlet and outlet are described, whereby based on the measured pressure, the pressure and volume regulator regulates the pressure in the gas from the supply for injection into the engine housing.

Søknaden tar imidlertid ikke i betraktning hvordan man skal håndtere gassen som lekker ut rundt akselen for motoren og akselen for kompressoren, og det er følgelig et behov for en anordning hvor disse lekkasjer kan tas hånd om på en miljøvennlig måte. Videre er det en hensikt med oppfinnelsen å tillate strøm ut gjennom tetningene rundt inngangsakselen for kompressoren, og hindre denne strømmen i å komme inn i motorhuset, for eksempel gjennom tetningene rundt utgangsakselen for motoren. Enda en annen hensikt med oppfinnelsen er å hindre de fluider som lekker ut av tetningene for å samles opp, eller å bygge opp et trykk med en mulig konsekvens at fluidene lekker tilbake inn i komponentene. However, the application does not take into account how to handle the gas that leaks out around the shaft for the motor and the shaft for the compressor, and there is consequently a need for a device where these leaks can be taken care of in an environmentally friendly way. Furthermore, it is a purpose of the invention to allow current to exit through the seals around the input shaft for the compressor, and to prevent this current from entering the motor housing, for example through the seals around the output shaft for the motor. Yet another purpose of the invention is to prevent the fluids that leak out of the seals from being collected, or to build up a pressure with the possible consequence that the fluids leak back into the components.

Dette oppnås med systemet i henhold til den foreliggende oppfinnelse som tilveiebringer en undervannskompresjonsmodul med en elektrisk motor med en utgangsaksel med en tetning T1 i et første trykkhus med et trykk Pm, en kompressor med en inngangsaksel og en tetning 12 for inngangsakselen i et annet trykkhus med et sugetrykk P1 og en trykkregulator. Et tredje mellomliggende trykkhus er plassert mellom motoren og kompressoren. Tetningen T1 for utgangsakselen for motoren tetter mellom det første trykkhus og det tredje mellomliggende trykkhus. Tetningen T2 for inngangsakselen for kompressoren tetter mellom det mellomliggende trykkhus og det annet trykkhus. Det mellomliggende trykkhus inkluderer en fluidforbindelse L4. En trykksensor for overvåking av trykket i det mellomliggende trykkhus er i forbindelse med huset 2. Trykkregulatoren er tilpasset til å sørge for at trykket Pk i det mellomliggende trykkhus er lavere enn trykket Pm i det første trykkhus og høyere enn sugetrykket P1 for kompressoren. Akselen for motoren og akselen for kompressoren er forbundet med en forbindelse i det tredje mellomliggende trykkhus. This is achieved with the system according to the present invention which provides an underwater compression module with an electric motor with an output shaft with a seal T1 in a first pressure housing with a pressure Pm, a compressor with an input shaft and a seal 12 for the input shaft in a second pressure housing with a suction pressure P1 and a pressure regulator. A third intermediate pressure housing is located between the engine and the compressor. The seal T1 for the engine output shaft seals between the first pressure housing and the third intermediate pressure housing. The seal T2 for the input shaft for the compressor seals between the intermediate pressure housing and the other pressure housing. The intermediate pressure housing includes a fluid connection L4. A pressure sensor for monitoring the pressure in the intermediate pressure housing is connected to housing 2. The pressure regulator is adapted to ensure that the pressure Pk in the intermediate pressure housing is lower than the pressure Pm in the first pressure housing and higher than the suction pressure P1 for the compressor. The shaft for the motor and the shaft for the compressor are connected by a connection in the third intermediate pressure housing.

Fluidforbindelsen i det mellomliggende trykkhus kan kommunisere med gassforbindelsene på lavtrykkssiden av kompressoren, slik at fluidforbindelsen for det mellomliggende trykkhus er i forbindelse med gassforbindelsene på sugesiden av kompressoren og/eller en væskeutskiller oppstrøms for innløpet til kompressoren. The fluid connection in the intermediate pressure housing can communicate with the gas connections on the low pressure side of the compressor, so that the fluid connection for the intermediate pressure housing is in connection with the gas connections on the suction side of the compressor and/or a liquid separator upstream of the inlet to the compressor.

En tilførselsledning med en trykksatt gass fra en væskeseparator kan tilføre trykket til motorens trykkhus. En avtappingsledning kan forbinde koplingen eller det mellomliggende trykkhus med væskeseparatoren/væskeutskilleren. En trykkontroller eller en trykkregulator i forbindelse med tilførselsledningen kan opprettholde trykket Pm i motoren eller det første trykkhus. Trykket i tilførsels-ledningen kan være likt eller høyere enn det nødvendige trykk Pm i det første hus. Trykkregulatoren kan være plassert mellom tilførselsledningen og en innløps-ledning til det første trykkhus for regulering av trykket Pm i gassen fra tilførselsledningen til det første trykkhus. A supply line with a pressurized gas from a liquid separator can supply the pressure to the engine's pressure housing. A drain line can connect the coupling or the intermediate pressure housing with the liquid separator/liquid separator. A pressure controller or a pressure regulator in connection with the supply line can maintain the pressure Pm in the engine or the first pressure housing. The pressure in the supply line can be equal to or higher than the required pressure Pm in the first housing. The pressure regulator can be located between the supply line and an inlet line to the first pressure housing for regulating the pressure Pm in the gas from the supply line to the first pressure housing.

Det mellomliggende trykkhus kan være forbundet til innløpsfluidseparatoren eller væskeutskilleren for gjeninnføring av fluidet fra det mellomliggende trykkhus. The intermediate pressure housing can be connected to the inlet fluid separator or liquid separator for reintroducing the fluid from the intermediate pressure housing.

Trykket i det første trykkhus Pm kan reguleres til å være høyere enn trykket Pm i innløpsfluidseparatoren. The pressure in the first pressure housing Pm can be regulated to be higher than the pressure Pm in the inlet fluid separator.

En trykkregulator kan regulere trykket Pm for å sørge for at det er høyere enn innløpstrykket P1 for kompressoren og trykket Pk i det mellomliggende trykkhus. A pressure regulator can regulate the pressure Pm to ensure that it is higher than the inlet pressure P1 of the compressor and the pressure Pk in the intermediate pressure chamber.

Videre oppnås formålet med oppfinnelsen med en fremgangsmåte for opprettholdelse av en kontrollert omgivelse for undervannskompresjonsmodulen ved at en tørr gass fra kilden L5 ledes til en trykkregulator 6 som mater det første trykkhus med den tørre gassen ved et første trykk Pm. En viss lekkasje gjennom en tetning T1 omkring en utgangsaksel for motoren tillates inn i et tredje mellomliggende trykkhus. Videre reguleres trykket Pm i det første trykkhus til et trykk som er høyere enn trykket Pk i det tredje trykkhus 2, og trykk Pk avtappes fra det tredje trykkhus 2. Furthermore, the purpose of the invention is achieved with a method for maintaining a controlled environment for the underwater compression module in that a dry gas from the source L5 is led to a pressure regulator 6 which feeds the first pressure housing with the dry gas at a first pressure Pm. A certain leakage through a seal T1 around an output shaft for the engine is allowed into a third intermediate pressure housing. Furthermore, the pressure Pm in the first pressure housing is regulated to a pressure that is higher than the pressure Pk in the third pressure housing 2, and pressure Pk is drained from the third pressure housing 2.

Kilden for tørr gass kan være en brønnstrøm som er behandlet i en fluidseparator, og en hovedsakelig tørr gass kan ekstraheres fra denne separatoren. En tørr gass fra en kilde som nevnt ovenfor kan ledes til trykkregulatoren som mater det første trykkhus med den tørre gass. En viss lekkasje tillates gjennom en tetning rundt en utgangsaksel for motoren, inn i et tredje mellomliggende trykkhus. Trykket i det første trykkhus kan reguleres til et trykk som er høyere enn trykket i det tredje trykkhus, og trykk fra det tredje trykkhus-trykk kan tappes av. The source of dry gas may be a well stream that has been treated in a fluid separator, and a substantially dry gas may be extracted from this separator. A dry gas from a source as mentioned above can be led to the pressure regulator which feeds the first pressure chamber with the dry gas. Some leakage is allowed through a seal around an engine output shaft, into a third intermediate pressure housing. The pressure in the first pressure chamber can be regulated to a pressure that is higher than the pressure in the third pressure chamber, and pressure from the third pressure chamber pressure can be drained off.

En brønnstrøm kan tilveiebringes til innløpet for kompressoren ved et innløpstrykk. En viss lekkasje kan tillates gjennom en tetning rundt en inngangsaksel på kompressoren også i det mellomliggende trykkhus. Trykket Pk i det mellomliggende trykkhus kan reguleres til å være høyere enn innløpstrykket P1 for kompressoren. A well stream can be provided to the inlet of the compressor at an inlet pressure. A certain amount of leakage can be allowed through a seal around an input shaft on the compressor, also in the intermediate pressure housing. The pressure Pk in the intermediate pressure housing can be regulated to be higher than the inlet pressure P1 for the compressor.

Trykket Pm i det første trykkhus kan være høyere enn innløpstrykket P1 for kompressoren. The pressure Pm in the first pressure chamber can be higher than the inlet pressure P1 for the compressor.

Fluidet fra det tredje trykkhus kan ledes til innløpet for kompressoren. The fluid from the third pressure housing can be led to the inlet for the compressor.

En undervannskompresjonsstasjon hvor dette systemet kan være inkludert kan omfatte de følgende moduler og deler: An underwater compression station where this system can be included can include the following modules and parts:

ett eller flere kompressortog, one or more compressor trains,

én eller flere skillebrytermoduler, one or more disconnector modules,

innløps- og utløpsmanifolder, inlet and outlet manifolds,

innløpskjølere (hvis tilførselsrørledninger ikke er tilstrekkelig for kjøling av brønnstrømmen), inlet coolers (if supply pipelines are not sufficient for cooling the well stream),

innløpssandfelle (for tilfeldig sandproduksjon), inlet sand trap (for random sand production),

parkeringslokalisering for hovedtransformator og kraftnavlestreng-termineringshode, parking location for main transformer and power umbilical termination head,

prosessystem, process system,

kontrollsystem control system

Kompressortoget kan inkludere: The compressor train may include:

kompressormodul, compressor module,

drivinnretning med variabel hastighet (variable speed drive, VSD) for kompressoren, drive device with variable speed (variable speed drive, VSD) for the compressor,

antipumpeventil og aktuator, anti-pump valve and actuator,

antipumpekjøler, anti pump cooler,

separator/væskeutskillermodul, separator/liquid separator module,

pumpemodul, pump module,

VSD (variable speed drive), drivinnretning med variabel hastighet for pumpen, VSD (variable speed drive), drive device with variable speed for the pump,

fjernopererte og manuelt opererte ventiler, remotely operated and manually operated valves,

røropplegg for sammenkopling, piping for interconnection,

kontrollsystem inkludert kontrollmoduler. control system including control modules.

Kompressoren kan drives direkte ved hjelp av høyhastighetsmotor. Den elektriske motor kan kjøles med en hydrokarbongass ved et trykk som reguleres til å være likt eller like ved sugetrykket for kompressoren. Gasskilden kan være brønn-strømmen som tilføres til undervannskompresjonsstasjonen, og bør være kondisjonert før den kommer inn i den elektriske motor. Systemet vil selvsagt også virke med en gass som i alminnnelighet brukes for trykksetting av elektriske komponenter. Systemet kan anvende magnetiske lagre for hver av undervanns-kompressormodulene, eller magnetiske radial- og aksiallagre, så vel som nedkjølingslagre. Materialegenskapene for kompressorenheten bør være egnet til operasjon med relevante innhold av H2S og CO2. The compressor can be driven directly by means of a high-speed motor. The electric motor can be cooled with a hydrocarbon gas at a pressure which is regulated to be equal to or similar to the suction pressure of the compressor. The gas source can be the well stream supplied to the subsea compression station, and should be conditioned before entering the electric motor. The system will of course also work with a gas that is generally used for pressurizing electrical components. The system can use magnetic bearings for each of the underwater compressor modules, or magnetic radial and axial bearings, as well as cooling bearings. The material properties of the compressor unit should be suitable for operation with relevant contents of H2S and CO2.

Kompressoren og materialegenskapene bør være designet for væskefraksjoner og innhold av faststoffer som kommer med gasstrømmen fra den oppstrøms separator. Størrelsen og fordelingen av væskedråper og faststoffpartikler er avhengige av separatorens design, og separatoren bør være designet til å bringe innholdet av væsker og faststoffer ned til et akseptabelt nivå. Kompresjons-systemet kan være designet til å håndtere den kontinuerlige produksjon av finstoffer/sand. Det roterende utstyr kan være beskyttet mot slitasje og forringelse fra faststoffer for å sørge for høy effektivitet, lang levetid og pålitelighet. The compressor and material properties should be designed for the liquid fractions and solids content coming with the gas stream from the upstream separator. The size and distribution of liquid droplets and solid particles are dependent on the design of the separator, and the separator should be designed to bring the contents of liquids and solids down to an acceptable level. The compression system can be designed to handle the continuous production of fines/sand. The rotating equipment can be protected against wear and degradation from solids to ensure high efficiency, long life and reliability.

Kompressoren kan inkludere en antipumpekontrollresirkuleringsledning som er designet for full resirkulering av strøm under tilstander med maksimum hastighet (105%). Antipumpekontrollventilen kan være en elektrisk aktuert design med aksialt slag, og kan være lokalisert nær kompressorens utstrømning ved høyt punkt. En antipumperesirkuleringskjøler kan være inkludert nedstrøms for antipumpeventilen i resirkuleringsrør-sløyfen. Kompressorene kan ha et utstrømningsrør som er forsynt med en fjernoperert isoleringsventil. En tilbakeslagsventil kan være innsatt i kompressorens utstrømningsrør oppstrøms for isoleringsventilen. The compressor may include an anti-pump control recirculation line designed for full recirculation of power under maximum speed (105%) conditions. The anti-pump control valve may be an electrically actuated axial stroke design and may be located near the compressor discharge at high point. An anti-pump recirculation cooler may be included downstream of the anti-pump valve in the recirculation pipe loop. The compressors may have an outflow pipe fitted with a remotely operated isolation valve. A non-return valve may be inserted in the compressor discharge pipe upstream of the isolation valve.

Separatoren separerer væsker/faststoffer fra gassen som i sin tur trekkes inn i pumpen henholdsvis kompressoren. Separatoren er designet til å separere væsker og faststoffer fra gasstrømmen for å unngå for stor erosjon av kompressoren, og for å sørge for ren, tørr gass til de forskjellige hus, inkludert motorhuset og kompressorhuset. Separatoren er designet for å sørge for at faststoffene ikke klumper seg sammen eller uønsket samles opp noe sted i separatoren. The separator separates liquids/solids from the gas, which in turn is drawn into the pump or compressor. The separator is designed to separate liquids and solids from the gas stream to avoid excessive erosion of the compressor, and to provide clean, dry gas to the various housings, including the motor housing and compressor housing. The separator is designed to ensure that the solids do not clump together or collect undesirably anywhere in the separator.

Kompresjonsstasjonen kan inkludere forskjellige prosesskjølere, så som en antipumpekjøler-resirkuleringskjøler for å kjøle gasstrømmen i antipumpe-ledningen (kompressorens resirkuleringssløyfe) og inngangskjølere for å kjøle strømmen fra brønnrammer. The compression station may include various process coolers, such as an antipump cooler-recirculation cooler to cool the gas flow in the antipump line (compressor recirculation loop) and inlet coolers to cool the flow from well frames.

Kompressorstasjonen kan ha sammenkoplingsforbindelser for utstrømming av brønnfluid, og kan inkludere ROV-opererte ventiler for ruting av brønnfluidet til de forskjellige rørledninger. The compressor station may have interconnection connections for the outflow of well fluid, and may include ROV-operated valves for routing the well fluid to the various pipelines.

Brønnfluidet fra sammenkoplede produksjonsbrønnerammer kan fordeles til en separator som er utstyrt med en hydraulisk aktuert isoleringsventil i innløpsrøret. Brønnstrømmen kan videre rutes via kompressorens omløpsledning før oppstart av kompressoren, og omløpsventilen kan stenges når kompressorene er brakt i operasjon. Mesteparten av faststoffene fra produksjonen kan fjernes i separtorer. Sand/finstoffer/faststoffer som kommer inn i kompresjonsstasjonen vil bli separert ut i separatoren og via væskepumpen transportert til utstrømningsrørledningen. En sandfelle for tilfeldig sandproduksjon kan imidlertid brukes til å fjerne sand fra innløpsbrønnfluidet. Vannfjerning i gassen og gass-væskeseparasjon kan utføres ved bruk av væskeutskillere. The well fluid from interconnected production well frames can be distributed to a separator which is equipped with a hydraulically actuated isolation valve in the inlet pipe. The well flow can further be routed via the compressor's bypass line before starting the compressor, and the bypass valve can be closed when the compressors are brought into operation. Most of the solids from production can be removed in separators. Sand/fines/solids that enter the compression station will be separated out in the separator and transported via the liquid pump to the outflow pipeline. However, a random sand production sand trap can be used to remove sand from the inlet well fluid. Water removal in the gas and gas-liquid separation can be carried out using liquid separators.

Kort beskrivelse av den vedlagte figur: Brief description of the attached figure:

Fig. 1 er en skjematisk representasjon av en undervanns kompresjonsmodul i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 1 is a schematic representation of an underwater compression module according to an embodiment of the invention.

Detaljert beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen med henvisning til den vedlagte figur: Fig. 1 viser en undervanns kompressormodul i henhold til en utførelse av oppfinnelsen. Modulen inkluderer en elektrisk motor 1, et koplingskammer eller mellomliggende kammer 2 og en kompressor 3. Motoren 1 er forbundet til kompressoren 3 med en kopling i det mellomliggende kammer 2. Motoren 1 og kompressoren 3 kan alternativt være forbundet til den samme aksel. Koplingen kan for eksempel være en flens eller en hvilken som helst annen egnet forbindelse. Det mellomliggende kammer 2 kan alternativt inkludere en transmisjon hvis et visst forhold er nødvendig mellom motoren 1 og kompressoren 3. Detailed description of embodiments of the invention with reference to the attached figure: Fig. 1 shows an underwater compressor module according to an embodiment of the invention. The module includes an electric motor 1, a coupling chamber or intermediate chamber 2 and a compressor 3. The motor 1 is connected to the compressor 3 with a coupling in the intermediate chamber 2. The motor 1 and the compressor 3 can alternatively be connected to the same shaft. The connection can be, for example, a flange or any other suitable connection. The intermediate chamber 2 can alternatively include a transmission if a certain ratio is required between the engine 1 and the compressor 3.

På utgangsakselen for motoren, er hvor denne kommer inn i det mellomliggende kammer, er en tetning T1 inkludert. Tilsvarende er en tetning T2 anordnet på inngangsakselen til kompressoren der hvor denne akselen kommer inn i det mellomliggende kammer 2. On the output shaft for the motor, where it enters the intermediate chamber, a seal T1 is included. Correspondingly, a seal T2 is arranged on the input shaft of the compressor where this shaft enters the intermediate chamber 2.

En innløpsvæskeseparator 5 består typisk av innløpssykloner, og ledevinger mottar en brønnstrøm og leverer en hovedsakelig tørr gass til kompressoren, som komprimerer gassen. An inlet liquid separator 5 typically consists of inlet cyclones, and guide vanes receive a well flow and deliver a mainly dry gas to the compressor, which compresses the gas.

En trykkregulator 6 regulerer trykket i gassen fra en kilde gjennom ledningen 5, og fører gassen gjennom en ledning L3 inn i motoren ved et trykk Pm. Gasskilden kan være en navlestreng fra en offshoreplattform, en ledning fra en installasjon på land, gasstanker i området, en kondisjoneringsenhet som tilveiebringer tørr gass fra brønnstrømmen, eller en hvilken som helst annen egnet kilde. Kilden må imidlertid være i stand til å tilveiebringe gass til trykkregulatoren 6 ved et trykk som er likt eller høyere enn det påkrevde motortrykk Pm. A pressure regulator 6 regulates the pressure in the gas from a source through line 5, and leads the gas through a line L3 into the engine at a pressure Pm. The gas source may be an umbilical from an offshore platform, a line from an onshore installation, gas tanks in the area, a conditioning unit providing dry gas from the well stream, or any other suitable source. However, the source must be able to provide gas to the pressure regulator 6 at a pressure equal to or higher than the required engine pressure Pm.

En trykksensor i innløpsvæskeseparatoren 5 gir et signal til trykkregulatoren 6 gjennom en passende forbindelse S1, hvilket gjør det mulig for trykkregulatoren 6 å regulere trykket Pm i motoren til å være høyere enn trykket i innløpsvæske-separatoren 5, og følgelig trykket Pk i det mellomliggende kammer 2. Det faktiske trykk Pm i motorhuset kan også overvåkes for å sørge for at dette trykket Pm er innenfor det spesifiserte område i forhold til trykket i innløpsfluidseparatoren 5. A pressure sensor in the inlet fluid separator 5 provides a signal to the pressure regulator 6 through a suitable connection S1, which enables the pressure regulator 6 to regulate the pressure Pm in the engine to be higher than the pressure in the inlet fluid separator 5, and consequently the pressure Pk in the intermediate chamber 2. The actual pressure Pm in the engine housing can also be monitored to ensure that this pressure Pm is within the specified range in relation to the pressure in the inlet fluid separator 5.

Linjen L4 forbinder det mellomliggende kammer 2 til væskeseparatoren. The line L4 connects the intermediate chamber 2 to the liquid separator.

En tilbakeslagsventil V1 på ledningen L4 mellom det mellomliggende kammer 2 og innløpsfluidseparatoren 5 sørger for at det ikke er noen innstrømming av fluid inn i det mellomliggende kammer 2 i tilfelle av tilstander som er utenfor design-tilstandene. A non-return valve V1 on the line L4 between the intermediate chamber 2 and the inlet fluid separator 5 ensures that there is no inflow of fluid into the intermediate chamber 2 in case of conditions outside the design conditions.

En linje L1 fra brønnen tilfører gass til kompressoren 3 ved et sugetrykk P1. Kompressoren leverer enn komprimert utløpsfluidstrøm gjennom ledningen L2. A line L1 from the well supplies gas to the compressor 3 at a suction pressure P1. The compressor delivers than compressed outlet fluid flow through line L2.

Trykket Pk i det mellomliggende kammer styres av trykket Pm i motorhuset, hvilket reguleres av trykkregulatoren 6 og trykket i innløpsseparatoren. Trykket Pk i det mellomliggende kammer 2 er høyere enn sugetrykket P1 for kompressoren. Et trykk som er høyere enn sugetrykket P1 for kompressoren 3 og høyere enn trykket Pk i det mellomliggende kammer, vil imidlertid bygges opp rundt inngangsakselen for kompressoren 3 og sørge for fluidstrøm ut av tetningen T2 omkring inngangsakselen for kompressoren 3 og inn i det mellomliggende kammer 2. Trykkoppbygningen omkring inngangsakselen som kompressortetningen T2 utsettes for, er et iboende trekk ved aksialkompressorer. The pressure Pk in the intermediate chamber is controlled by the pressure Pm in the engine housing, which is regulated by the pressure regulator 6 and the pressure in the inlet separator. The pressure Pk in the intermediate chamber 2 is higher than the suction pressure P1 of the compressor. A pressure that is higher than the suction pressure P1 of the compressor 3 and higher than the pressure Pk in the intermediate chamber will, however, build up around the input shaft of the compressor 3 and ensure fluid flow out of the seal T2 around the input shaft of the compressor 3 and into the intermediate chamber 2 The pressure build-up around the input shaft to which the compressor seal T2 is exposed is an inherent feature of axial compressors.

Motoren 1 og kompressoren 3 er forbundet ved hjelp av en kopling K som er plassert inne i det mellomliggende kammer 2. Kompressoren 3 er forbundet til innløpsledningen L1 for mottaking av gass og utløpsledningen L2. Trykkhuset for motoren 1 inkluderer elektriske forbindelser i tillegg til ledningene L3 for tilførsel av ren/kondisjonert gass. The motor 1 and the compressor 3 are connected by means of a coupling K which is placed inside the intermediate chamber 2. The compressor 3 is connected to the inlet line L1 for receiving gas and the outlet line L2. The pressure housing for the engine 1 includes electrical connections in addition to the lines L3 for the supply of clean/conditioned gas.

Det mellomliggende kammer 2 som isolerer motoren 1 og kompressoren 3 med tetninger T1 henholdsvis T2, mottar gass som lekker fra kompressoren 3, og/eller et mettet trykk under normal operasjon eller i tilfelle av en nedstenging av undervannskompressormodulen. Fra motorsiden kan det mellomliggende kammer 2 motta gass som lekker fra motoren 1, idet trykket i motoren Pm er høyere enn trykket Pk i det mellomliggende kammer 2 og høyere enn sugetrykket P1 for kompressoren. The intermediate chamber 2 that isolates the engine 1 and the compressor 3 with seals T1 and T2 respectively receives gas leaking from the compressor 3 and/or a saturated pressure during normal operation or in the event of a shutdown of the underwater compressor module. From the engine side, the intermediate chamber 2 can receive gas leaking from the engine 1, as the pressure in the engine Pm is higher than the pressure Pk in the intermediate chamber 2 and higher than the suction pressure P1 for the compressor.

For å sørge for at trykket i motorhuset er høyere enn trykket i det mellomliggende kammer 2, er trykksensorer eller -sonder forbundet til innløpsvæskeseparatoren 5 og til motorkammeret for overvåking av de respektive trykk, og trykkregulatoren 6 regulerer trykket i gassen i motorhuset. Dette sørger for at trykket Pm i motorhuset opprettholdes ved et høyere nivå enn sugetrykket P1 for kompressoren og trykket Pk i det mellomliggende kammer. Gassen i det mellomliggende kammer returneres til sugesiden eller væskeseparatoren 5 for å hindre oppsamling av urent fluid i systemet. To ensure that the pressure in the engine housing is higher than the pressure in the intermediate chamber 2, pressure sensors or probes are connected to the inlet liquid separator 5 and to the engine chamber for monitoring the respective pressures, and the pressure regulator 6 regulates the pressure in the gas in the engine housing. This ensures that the pressure Pm in the engine housing is maintained at a higher level than the suction pressure P1 for the compressor and the pressure Pk in the intermediate chamber. The gas in the intermediate chamber is returned to the suction side or the liquid separator 5 to prevent collection of impure fluid in the system.

Tetningene T1 og T2 kan være av forskjellige typer, og kan for eksempel være børstetetninger eller labyrinttetninger, idet begge typer er velkjente innen feltet. The seals T1 and T2 can be of different types, and can for example be brush seals or labyrinth seals, as both types are well known in the field.

Claims

1. Underwater compression module with an electric motor (1) with an output shaft with a seal (T1) in a first pressure housing with a pressure (Pm), a compressor (3) with an input shaft and a seal (T2) for the input shaft in a second pressure housing with a suction pressure (P1) and a pressure regulator (6), characterized in that: a third intermediate pressure housing (2) is placed between the engine (1) and the compressor (3); the seal (T1) for the output shaft of the engine (1) seals between the first pressure housing and the third intermediate pressure housing (2); the seal (T2) for the input shaft of the compressor (3) seals between the intermediate pressure housing (2) and the other pressure housing; the intermediate pressure housing (2) includes a fluid connection (L4); a pressure sensor for monitoring the pressure in the intermediate pressure housing (2) is connected to the housing (2); the pressure regulator (6) is adapted to ensure that the pressure (Pk) in the intermediate pressure chamber is lower than the pressure (Pm) in the first pressure chamber and higher than the suction pressure (P1) of the compressor (3); and the shaft for the motor (1) and the shaft for the compressor (3) are connected by a connection in the third intermediate pressure housing (2).

2. Underwater compression module as stated in claim 1, characterized in that the fluid connection (L4) for the intermediate pressure housing (2) is in connection with the suction side of the compressor (3) and/or the liquid separator (5).

3. Underwater compression module as stated in claim 1, characterized in that a supply line (L5) with a pressurized gas at a pressure equal to or higher than the required pressure (Pm) in the first housing supplies the pressure (Pm) to the first pressure housing.

4. Underwater compression module as stated in claim 1, characterized in that the pressure regulator (6) is placed between the supply line (L5) and an inlet line (L3) for the first pressure housing, for regulating the pressure (Pm) in the gas from the supply line (L5) to the first pressure housing.

5. Method for maintaining a controlled environment for an underwater compression module with an engine (1) in a first pressure housing and a compressor (3) in a second pressure housing, characterized in that it includes the following steps: passing a dry gas from the source (L5) to a pressure regulator (6) which feeds the first pressure housing with the dry gas at a first pressure (Pm); allowing some leakage through a seal (T1) around an output shaft of the engine (1) into a third intermediate pressure housing (2); regulating the pressure (Pm) in the first pressure housing to a pressure higher than the pressure (Pk) in the third pressure housing (2); and draining pressure (Pk) from the third pressure housing (2).

6. Procedure as stated in claim 5, characterized in that it comprises the following steps: providing a well flow to an inlet for the compressor (3) at an inlet pressure (P1); allowing some leakage through a seal (T2) around an input shaft of the compressor (3) into the intermediate pressure housing (2); providing a pressure (Pk) in the intermediate pressure housing that is higher than the inlet pressure (P1) of the compressor.

7. Procedure as stated in claim 5, characterized in that it comprises the following steps: regulation of the pressure (Pm) in the first pressure chamber to a pressure that is higher than the inlet pressure (P1).

8. Procedure as stated in claim 5, characterized in that it comprises the following steps: conditioning part of the well flow to supply the source (L5) with a dry gas.

9 Procedure as stated in claim 5, characterized in that it includes the following steps: leading the fluid from the third pressure housing (2) to the inlet (L1) for the compressor.