NO325930B1

NO325930B1 - Fremgangsmate for a bearbeide og separere en flerfaset bronnstromblanding

Info

Publication number: NO325930B1
Application number: NO20063169A
Authority: NO
Inventors: Edwin Poorte
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2006-07-07
Publication date: 2008-08-18
Also published as: GB2453897B; NO20063169L; GB0902047D0; AU2007270187A1; WO2008004883A1; GB2453897A; US20090321366A1

Abstract

Fremgangsmåte for å bearbeide en flerfaset brønnstrømblanding, som omfatter å: - overføre blandingen (L+G) gjennom en røropplegg for flerfasebrønnstrøm (2) til en gass/væske-separator (1) der den flerfasede brønnstrømblandingen separeres i en stort sett gassformig og en stort sett væskeformig fraksjon, - overføre den stort sett væskeformige fraksjonen (L) til et væskerøropplegg (6) der det er anbragt en væskepumpe (7), - overføre den stort sett gassformige fraksjonen (G) til et gassrøropplegg (8) der det er anbragt en gasskompressor (9), - beskytte gasskompressoren (9) mot brønnspark og/eller væskespark som skyldes lav gasstrømningshastighet og/eller tilbakestrømming av komprimert gass ved å resirkulere en resirkulert gasstrøm (Gvarm) ved hjelp av en gassresirkuleringskanal (10) gjennom gasskompressoren når det registreres at det starter et væskespark i den flerfasede brønnstrømblandingen og/eller et brønnspark som skyldes lav gasshastighet og/eller høyt differansetrykk gjennom gasskompressoren (9), og - kjøle den resirkulerte gasstrømmen ved å bringe den resirkulerte varme gassen (Gvarm) i kontakt med den forholdsvis kalde væsken (L) i separatoren (1) eller tilknyttede røropplegg (2,6) fortrinnsvis ved å bruke en rekke gassinnsprøytingsdyser (14) som sprøyter den varme gassen (Gvarm) inn i væsken (L) i form av finfordelte gassbobler.

Description

Bakgrunn for oppfinnelsen

Oppfinnelsen omhandler en fremgangsmåte for å bearbeide og separere en flerfaset brønnstrømblanding.

En slik fremgangsmåte er kjent fra OTC-artikkel 17399 «Subsea Gas Compression - Challenges and Solutions» presentert av R.Fantoft ved konferansen om oljeutvinning til havs som ble holdt i Houston, USA den 2.-5. mai 2005, og fra de internasjonale patentsøknadene WO03/033870, WO03/035335 og WO2005/026497.

Fremgangsmåten, som er kjent fra WO2005/026497, innbefatter å:

- overføre den flerfasede brønnstrømblandingen gjennom et røropplegg for flerfasebrønnstrøm til en gass/væske-separator der den flerfasede brønnstrømblandingen separeres til en hovedsaklig gassformig og en hovedsaklig væskeformig fraksjon, - overføre den stort sett væskeformige fraksjonen til et væskerøropplegg der det er anbragt en væskepumpe, - overføre den hovedsaklig gassformige fraksjonen til et gassrøropplegg der det er anbragt en kompressor, - beskytte gasskompressoren mot brønnspark og/eller væskespark ved å resirkulere en resirkulert gasstrøm ved hjelp av en gassresirkuleringskanal gjennom gasskompressoren når det registreres at det starter et brønnspark og/eller væskespark i den flerfasede brønnstrømblandingen.

I fremgangsmåten som er kjent fra WO2005/026497, varmes den resirkulerte gassen opp hver gang den komprimeres i gasskompressoren, og avkjøles deretter i en varmeveksler som er anbragt i gassresirkuleringskanalen. En slik varmeveksler er en omfangsrik utstyrsenhet fordi varmeledningsevnen til den resirkulerte gassen er lav og det trengs et stort varmevekslingsareal for å kjøle den så mye ned at gasskompressoren ikke overopphetes.

I den kjente fremgangsmåten kan væske i væskerøropplegget kjøles og resirkuleres inn i røropplegget for flerfasebrønnstrømmen, men hvis brønn-strømmene hovedsaklig er i væskeform, kan man tilføre gasskompressoren hovedsaklig bare resirkulert gass for å hemme innstrømmingen av hovedsaklig flytende brønnstrømmer og resirkulert avkjølt væske.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelsen å frembringe en forbedret fremgangsmåte for å bearbeide og separere en flerfaset brønnstrømblanding.

Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å frembringe en forbedret fremgangsmåte for å bearbeide og separere en flerfaset brønnstrømblanding der en gasskompressor beskyttes mot væskespark og overoppheting med en gass-resirkulerende kanal som eliminerer behovet for en omfangsrik gass/væske-varmeveksler i gassresirkuleringskanalen.

Sammendrag av oppfinnelsen

1 henhold til oppfinnelsen tilbys det en fremgangsmåte for å bearbeide og separere en flerfaset brønnstrømblanding, hvor fremgangsmåten innbefatter å: overføre den flerfasede brønnstrømblandingen G+L gjennom et røropplegg 2 for flerfasebrønnstrøm til en gass/væske-separator 1 der den flerfasede brønn-strømblandingen G+L separeres til en hovedsaklig gassformig G og en hovedsaklig væskeformig L fraksjon,

overføre den hovedsaklig væskeformige fraksjonen L til et væskerøropplegg 6 der det er anbragt en væskepumpe 7,

overføre den hovedsaklig gassformige fraksjonen G til et gassrøropplegg 8 der det er anbragt en gasskompressor 9,

beskytte gasskompressoren 9 mot brønnspark og/eller væskespark ved å resirkulere en resirkulert gasstrøm Gvarm fra gassrøropplegget 8 ved hjelp av en gassresirkuleringskanal 10 gjennom gasskompressoren 9 når det registreres at det starter et brønnspark og/eller væskespark i flerfasede brønnstrømblandingen G+L og/eller høyt differansetrykk gjennom gasskompressoren 9, og

kjøling av den resirkulerte gasstrømmen Gvarm ved å bringe den resirkulerte gassen i kontakt med væske L i separatoren 1.

Det foretrekkes at den resirkulerte gassen bringes i kontakt med væske ved å sprøyte resirkulert gass inn i en væskefylt seksjon av gass/væske-separatoren. Gass/væske-separatoren kan være et kar for gravitasjonsseparering og den væskefylte seksjonen kan befinne seg nær bunnen av karet.

Alternativt sprøytes resirkulert gass inn i den væskefylte seksjonen med en serie gassinnsprøytingsdyser, som sprøyter den resirkulerte gassen inn i væsken i form av en rekke finfordelte gassbobler.

Fortrinnsvis anbringes serien av gassinnsprøytingsdyser i en ringformet gassinnsprøytingskanal, som befinner seg på en valgt avstand over bunnen av karet for gravitasjonsseparering.

Disse og andre egenskaper, realiseringer og fordeler ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen beskrives i de tilføyde kravene, i sammendraget og i den detaljerte beskrivelsen nedenfor av foretrukne realiseringer der det er henvist til de tilføyde illustrasjonene.

Kort beskrivelse av figurene

Fig. 1 er en skjematisk fremstilling av en konstruksjon for bearbeiding og separering av gass der resirkulert gass kjøles med fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen, og Fig. 2 viser den ringformede gassinnsprøytingskanalen som sprøyter fin-fordelte gassbobler inn i gass/væske-separasjonskaret, sett ovenfra.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

FIG.1 viser en gass/væske-separator 1 som en flerfaset brønnstrømblanding G+L sprøytes inn i gjennom et røropplegg 2 for flerfasebrønnstrøm, som er koblet til en eller flere undersjøiske brønner 3. Separatoren 1 er installert på havbunnen 4 og nedsenket i havet eller annen vannmasse 5.

Separatoren 1 er en gravitasjonsseparator der væske samler seg i bunnen av separasjonskaret og gass stiger til toppen av karet. Det tappes deretter en væskestrøm L fra bunnen av separatoren 1 gjennom et væskerøropplegg 6 der det er anbragt en væskepumpe 7.

Gjennom et gass rø ro pp legg 8 der det er anbragt en gasskompressor 9, slippes det ut en gasstrøm G fra toppen av separatoren.

For å beskytte gasskompressoren 9 mot skade på grunn av tilbakestrømming av gass gjennom det indre av kompressoren 9 og mot væskespark på grunn av overskuddsvann i gass/væske-separatoren 1, er det anbragt en gassresirkuleringskanal 10 mellom gassrøropplegget 8 nedstrøms for kompressoren 9 og det indre av separatoren 1. Gassresirkuleringskanalen 10 innbefatter en pumpegrenseventil 11, som åpner seg når det registreres med følere at det kommer inn et brønnspark gjennom kompressoren 9, noe som kan skyldes manglende gasstilførsel ved innløpet til kompressoren og/eller tilbakestrømning av komprimert gass gjennom kompressoren 9, som kan føre til alvorlige mekaniske skader på de roterende eller statiske delene av kompressoren 9, og/eller et væskespark inne i separatoren 1. Hvis ventilen 11 åpnes, blir komprimert gass, Gvarm. som er oppvarmet av kompressoren 9, resirkulert inn i separatoren 1. For å kjøle den resirkulerte gassen, som kan resirkuleres flere ganger og varmes opp ytterligere under hvert resirkuleringstrinn, sprøytes den resirkulerte gassen inn i væsken L nederst i separatoren 1 som en rekke finfordelte gassbobler 12 gjennom en ringformet gassinnsprøytingskanal 13 der det er anbragt en serie gassinnsprøytingsdyser 14. FIG. 2 viser et horisontalt tverrsnitt av den ringformede gassinnsprøytningskanalen 13 og gass-innsprøytningsdysene 14. For å kjøle den resirkulerte varme gassen Gvarm ytterligere, er resirkulerings-kanalen 10 alternativt forsynt med en varmeveksler 15, som kan være forholdsvis liten siden minst en del av kjølingen av den resirkulerte gassen gjøres ved å bringe de små gassboblene 12 i kontakt med den forholdsvis kalde væsken nær bunnen av separatoren. Minst en del av væsken L kan fordampe på grunn av kontakten med den varme resirkulerte gasstrømmen Gvarm- Væsken L kan innbefatte gasskondensater (C2-6) og beregninger tyder på at hvis et volum av gasskondensater på 5 m3 oppvarmes fra 10 til 50 °C, vil dette svare til omtrent 10 MW i løpet av omtrent 20 sekunder, slik at den resirkulerte gasstrømmen Gvarm kjøles betydelig ned og varmeveksleren 15 kan være liten, eller til og med være overflødig.

Det vil være klart at bruk av en ringformet gassinnsprøytingskanal 14 ikke er obligatorisk og at det kan være alternative fremgangsmåter for å blande den resirkulerte gasstrømmen Gvarm grundig med væsker inne i separatoren 1 eller i brønnstrømmen og/eller væskerøropplegg 2, 6.

Claims

1. Fremgangsmåte for å bearbeide og separere en flerfaset brønnstrøm-blanding, hvor fremgangsmåten innbefatter å: - overføre den flerfasede brønnstrømblandingen (G+L) gjennom et røropplegg (2) for flerfasebrønnstrøm til en gass/væske-separator (1) der den flerfasede brønnstrømblandingen (G+L) separeres til en hovedsaklig gassformig (G) og en hovedsaklig væskeformig (L) fraksjon, - overføre den hovedsaklig væskeformige fraksjonen (L) til et væskerøropplegg (6) der det er anbragt en væskepumpe (7), - overføre den hovedsaklig gassformige fraksjonen (G) til et gassrøropplegg (8) der det er anbragt en gasskompressor (9), - beskytte gasskompressoren (9) mot brønnspark og/eller væskespark ved å resirkulere en resirkulert gasstrøm (Gvarm) fra gassrøropplegget (8) ved hjelp av en gassresirkulerings-kanal (10) gjennom gasskompressoren (9) når det registreres at det starter et brønnspark og/eller væskespark i den flerfasede brønnstrømblandingen (G+L) og/eller høyt differansetrykk gjennom gasskompressoren (9), og karakterisert ved- kjøling av den resirkulerte gasstrømmen (Gvarm) ved å bringe den resirkulerte gassen i kontakt med væske (L) i separatoren (1).

2. Fremgangsmåten i henhold til krav 1, der resirkulert gass (Gvarm) bringes i kontakt med væske (L) ved å sprøyte den resirkulerte gassen inn i en væskefylt seksjon av gass/væske-separatoren (1).

3. Fremgangsmåten i henhold til krav 2, der gass/væske-separatoren (1) er et kar for gravitasjonsseparering og den væskefylte seksjonen befinner seg nær bunnen av karet.

4. Fremgangsmåten i henhold til krav 3, der gassen sprøytes inn i den væskefylte seksjonen med en serie gassinnsprøytingsdyser (14), som sprøyter den resirkulerte gassen inn i væsken (L) i form av en rekke finfordelte gassbobler (12).

5. Fremgangsmåten i henhold til krav 4, der serien av gassinnsprøytingsdyser (14) er anbragt i en ringformet gassinnsprøytingskanal (13) som befinner seg på en valgt avstand over bunnen av gravitasjonsseparasjonskaret (1).

6. Fremgangsmåten i henhold til krav 1, der gass-væskeseparatoren (1) befinner seg nær bunnen av en vannmasse.