NO326586B1 - Rorseparator. - Google Patents

Abstract

Rørseparator for separasjon av et fluid, spesielt separasjon av fluider med ikke blandbare fluidkomponenter så som olje, gass og vann, innbefattende et langstrakt rørformet separatorlegeme med en diameter som hovedsakelig er den samme eller litt større enn diameteren til innløpsrøret, respektive utløpsrøret/ene for de utseparerte bestanddelene fra separatoren. Separatorlegemet har, fra innløpet til utløpet/ene, i ett eller flere partier av sin lengdemessige utforming en krum bane eller forløp.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en rørseparator for separasjon av et fluid, spesielt separasjon av fluider med ikke blandbare fluidkomponenter så som olje, gass og vann, innbefattende et langstrakt rørformet separatorlegeme med en diameter som hovedsakelig er den samme eller litt større enn diameteren til innløpsrøret, respektive utløpsrøret fra separatoren.

Rørseparatorer av ovennevnte type ble første gang patentsøkt av søkeren i foreliggende sak i 1996, og blant annet viser søkerens egen internasjonale patentsøknad PCT/NO 03/00265 en slik separator.

Videre viser WO 01/44620 et ned-i-hull separasjonssystem der et langstrakt rørseparator legeme kan ha en viss vertikal stigning og kurvatur uten at separasjonsevnen vesentlig reduseres. Det dreier seg her for det første om en stigning (i høyderetningen) og for det andre om en marginal kurvatur som muliggjør separasjon.

Rørseparatorer er meget effektive for separasjon av fluider med ikke blandbare fluidkomponenter og representerer samtidig en enkel og lett konstruksjonsmessig løsning sammenholdt med konvensjonelle gravitasjonsseparatorer. Slike kjente separatorer er utformet som langstrakte, og hovedsakelig rette, rørformede legemer der innløp- respektive utløpsrør koblet til separatoren i det vesentlige er på linje med separatorlegemet. Beregninger så vel som forsøk viser imidlertid at separatorlegemet, selv om fluidhastigheten er relativt stor, ikke nødvendigvis må ha en rett utforming, men kan designes med en krum bane, uten at det påvirker separasjonsevnen eller separasjonseffektiviteten for separatoren. Fordelen med å kunne utforme rørseparatorer med en krum bane eller forløp, er at separatoren kan lages mye mer kompakt og tilpasses det sted eller den konstruksjon den er innrettet til å kunne anordnes i, på eller ved. Dermed vil også prisen på denne type separator kunne bli vesentlig lavere.

Oppfinnelsen er karakterisert ved at separatorlegemet, fra innløpet til det minst ene utløpet, i ett eller flere partier av sin lengdemessige utforming i horisontalplanet har en krum bane eller forløp, som angitt i vedføyde selvstendige krav 1. Kravene 2-6 angir fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende ved hjelp av eksempel og med henvisning til vedføyde figurer, der:

Fig. 1 viser en skisse av en rørseparator slik den tradisjonelt er utformet,

Fig. 2 viser en skisse av en rørseparator i henhold til oppfinnelsen lagt med en

krum bane eller forløp i form av en U-formet sløyfe,

Fig. 3 og 4 viser skissemessige eksempler på rørseparatorer i henhold til

oppfinnelsen lagt i forskjellige krumme baner eller forløp.

Fig. 1 viser som nevnt en skisse av en rørseparator slik den tradisjonelt er utformet, dvs. i form av et langstrakt, rett legeme 1 med et ved den ene enden anordnet innløp 2 som er forbundet med et transportrør 3 for tilførsel av det fluid, for eksempel olje/vann, som skal separeres, samt utløp 4, 5 for hver av de utseparerte fluidkomponentene.

I Fig. 2 vises en rørseparator i henhold til oppfinnelsen som i det her viste tilfelle er anordnet i tilknytning til utstyrsrigg (engelsk: template) for en undersjøisk produksjonsbrønn 13 for olje og/eller gass, og der det i tilknytning til separatoren også er anordnet innretninger 6, 7 (avsender og mottaker for en rømer) for rengjøring av separatoren. Selve separatorlegemet 1 er i det her viste tilfelle utformet med et U-formet forløp. Fluid transporteres fra brønnen 13 via et transportrør 3 til separatoren 1, og siden separatorlegemet er anordnet i en U-formet sløye vil separatoren enkelt også kunne rengjøres ved at rømere eller såkalte "pig'er" sendes fra en "pig"-avsender 6 til en "pig"-mottaker 7. Med denne løsningen oppnås en kompakt rørseparator som samtidig er enkel å rengjøre.

Radien, R, for krumningen av separatorlegemet 1 i den U-formede rørsløyfen kan hensiktsmessig ikke være mindre enn kritisk radius ved bøying av et rørformet legeme, dvs. minste radius for å unngå deformasjon (sammentrykking) av rørlegemet under bøyeoperasjonen (fremstillingsoperasjonen). Denne kan variere noe med materiale og veggtykkelse, men bør for stål, som en tommelfingerregel ikke overskride 3 ganger radien for rørlegemet, dvs. R>3r. Hensiktsmessig bør radien, R, være noe større, for eksempel R>5r. Fig. 3 viser et ytterligere eksempel på en rørseparator i henhold til oppfinnelsen der løsningen i og for seg er den samme som i Fig. 2, men hvor separatorlegemet er lagt i en spiralformet sløyfe for å øke lengden på og dermed effektiviteten for separatorlegemet. I det her viste tilfelle hvor rørlegemet i sløyfen er beliggende over/under hverandre bør innløpet hensiktsmessig ligge over utløpet og fallet til rørlegemet, fra innløpet mot utløpet, bør ikke overskride -0,5 grad (minus en halv grad) for trefase separator og -3 grader (minus tre grader) for olje/vann separator for å unngå at strømningshastigheten til fluidet i separatoren overskrider en forventet hastighet som skaper turbulens og dermed ikke-laminær strømning. Løsningen i det her viste tilfellet viser, i tillegg til komponentene vist i de foregående eksempel, en pumpe 12 for retur eller videretransport av vann, samt en hydrosyklon 11. Fig. 4 viser et tredje eksempel på en separator i henhold til oppfinnelsen der separatorlegemet er tilpasset rammen for en undersjøisk utstyrsrigg. Her er rørlegemet 1 lagt langs rammekonstruksjonens 10 sider slik at plassen på riggen utnyttes på en effektiv måte. Alternativt kan også rørlegemet 1 i og for seg, der det er hensiktsmessig, utgjøre en integrert del av rammekonstruksjonen og dermed utgjøre en bærende del av denne.

Det skal bemerkes at oppfinnelsen slik den er definert i kravene ikke er begrenset til de utførelsesformer som er vist og beskrevet i det foranstående hvor det er tatt utgangspunkt i en utstyrsrigg hvor separatoren er anordnet. Således kan rørseparatoren med den angitte design anvendes i en hvilken som helst sammenheng hvor det er behov for separasjon av fluid, for eksempel på en plattform, et skip, eller hvilket som helst prosessanlegg på land i en bygning eller i det fri.

Claims (6)

1. Rørseparator for separasjon av et fluid, spesielt separasjon av fluider med ikke blandbare fluidkomponenter så som olje, gass og vann, innbefattende et langstrakt rørformet separatoriegeme (1), et innløpsrør (3), og minst et utløpsrør (4, 5) for fluidkomponentene fra separatoren, hvor separatorlegemet (1) har en diameter som hovedsakelig er den samme eller litt større enn diameteren til innløpsrøret, respektive det minst ene utløpsrøret (4, 5), karakterisert ved at separatorlegemet, fra innløpet til det minst ene utløpet, i ett eller flere partier av sin lengdemessige utforming i horisontalplanet har en krum bane eller forløp.

2. Rørseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at separatorlegemet har et U-formet forløp.

3. Rørseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at separatorlegemet har sirkulært, semisirkulært eller spiralformet forløp.

4. Rørseparator ifølge et hvilket som helst av kravene 1 - 3, karakterisert ved at radien (R) for krumningen til separatorlegemet ikke er mindre enn tre ganger separatorlegemets radius (r).

5. Rørseparator ifølge et hvilket som helst av kravene 1 - 3, karakterisert ved at radien (R) for krumningen til separatorlegemet ikke er mindre enn fem ganger separatorlegemets radius (r).

6. Rørseparator ifølge et hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert ved at separatorlegemet har en stigning eller fall fra innløpet til utløpet som ikke overskrider en vinkel på 0,5 respektive 3 grader.