NO328730B1 - Anordning og fremgangsmate for separasjon av gass og vaeske i en bronnstrom - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning og fremgangsmåte for separasjon av gass og væske i en brønnstrøm de selvstendige kravs ingress.

Ved produksjon av gass fra gassbrønner, vil mengden av produsert vann øke etter som produksjonen skrider frem. Dersom dette vannet ikke fjernes fortløpende, vil det gradvis medføre redusert produksjon og brønnen vil til slutt helt slutte å produsere gass. Så lenge gassraten er høy i forhold til vannraten, vil vannet fraktes ut av brønnen som dispergerte dråper i gassen. Men etter hvert som vann/gassforholdet øker, vil vanndråper begynne å akkumuleres i brønnen og føre til redusert bunnhullstrykk. Det er derfor viktig å holde vannivået i brønnen på et akseptabelt nivå for å oppnå en maksimal, produktiv levetid for brønnen. Ved å foreta separeringen nede i brønnen kan det separerte vannet injiseres til et egnet sted i formasjonen. Dersom formasjonsforholdene ligger til rette for det kan slik vanninjeksjon bidra til å opprettholde trykket i produksjonssonen. Ved å redusere mengden av vann som føres opp til overflaten vil man også redusere kostnadene forbundet med rensing av det produserte vannet for å kunne slippet dette ut til det omgivende miljøet eller evt. reinjeksjon fra overflaten.

Fra internasjonal patentsøknad WO 94/25729 er det kjent en ett-trinns, nedihulls gass/væskeseparator for separasjon av gass og olje, hvor oljen føres opp til overflaten, mens gassen reinjiseres i brønnen. Separatorenheten består av et rørformet legeme, med en ytre diameter som er mindre enn brønnhullet, hvor det i det rørformede legemet er anbrakt en eller flere spiralformede plater. Gass/væskeblandingen føres inn i den nedre enden av separatorenheten og vil, på grunn av rotasjonen forårsaket av de spiralformede platene, utsettes for en sentrifugalkraft, slik at den tyngre fraksjonen, væsken, vil bli slynget ut mot det rørformede legemets vegger, mens den lettere fraksjonen, gassen, vil bevege seg mot senter av det rørformede legemet. I senter av separatorenheten er det anbrakt et utløpsrør for gassen, som føres ut i ringrommet mellom foringsrøret og separatorenheten. Væsken føres ut av separatorenheten og videre inn i stigerøret.

Fra GB 2.297.573 er det kjent en lignende separator for separasjon av en brønnstrøm, samt en fremgangsmåte for separasjon av brønnstrømmer. Dette er en tretrinns prosess, hvor det først utføres en syklonseparasjon av gass og væske med en derpå følgende syklonseparasjon av kondensat/olje fra vann ved høyt trykk, såvel som en separasjon av uønskede gasser som H2S, CO2og H2O ved hjelp av membraner. Det separerte vannet og de uønskede gassene kan reinjiseres i brønnen.

Fra US patent 5.794.697 er det kjent en anordning og fremgangsmåte for å øke oljeproduksjonen fra brønner inneholdende en blanding av olje og gass, hvor gassen injiseres tilbake i brønnen for å opprettholde brønntrykket. Den beskrevne anordningen består av en separator med en eller flere spiralformede plater, lignende platene beskrevet i ovennevnte WO-publikasjon. Den separerte gassen føres gjennom en kompressor og inn i brønnen. Væsken og den gjenværende gassen føres først gjennom en turbin, som driver gasskompressoren, og deretter ut av brønnen.

Fra US patent 5.693.225 er det kjent et væske/væske separatorsystem for plassering nede i en oljeproduserende brønn. Separatorsystemet består av en eller flere separatorer, f.eks. filtre, membraner, elektrostatiske anordninger, separatorer med roterende finner, statiske eller bevegelige sentrifugalseparatorer eller enhver kombinasjon av slike separasjonsanordninger. Vannet som separeres ut i hvert enkelt trinn, føres til en felles væskesump for eventuell injeksjon i et passende område i brønnhullet.

Fra GB patent 2.333.540 er det kjent en separator for et nedsenkbart pumpesystem for separasjon av brønnfluider i et brønnhull. De tyngste fraksjonene fra hvert separasjonstrinn føres til en felles væskesump, og systemet har en sentralt anbragt aksel for drift av pumper.

Fra WO 99/10070 er det kjent en separator for separasjon av brønnfluider og spesielt separasjon av vann fra en gassproduserende brønn. Selve separatoren er ikke anbragt i en olje- og/eller gassproduserende brønn, men i en såkalt "dummybrønn" som er boret ned i havbunnen. Separatoren består av en kontinuerlig skrue med varierende stigning, slik at det danne et eller flere separasjonstrinn. Denne separatoren haren sentral kanal som brukes til å ta opp den separerte gassen.

Fra US patent 5.988.275 er det kjent en nedihulls separatoranordning for separasjon av en trefase brønnstrøm. Den separerte vannfraksjonen og gassfraksjonen blir injisert i adskilte soner i brønnen, mens oljefraksjonen føres opp til overflaten.

Fra internasjonal patentsøknad WO 97/46323 er det kjent en syklonseparator for separasjon av gass, væske samt fluider med forskjellige tettheter. Separatoren består av et første kammer med et hvirveluttak ("vortex finder") og et kjernelegeme. En ledeskovl er anordnet koaksialt med og tilstøtende den indre overflaten til hvirveluttaket for å øke rotasjonshastighetskomponenten til gass og medrevne fluider som passerer gjennom hvirveluttaket, ved å omdanne den aksielle hastighetskomponenten til en rotasjonshastighetskomponent. Enheten omfatter også et arrangement for å forhindre medriving av gass i væskeutløpet.

Fra EP 0711903 B1 er det kjent en anordning for separasjon av gass og væske, som innbefatter minst to separatorenheter inne i huset, Den separerte væsken fra hver separator føres til felle væskesump.

En begrensning med de tidligere kjente løsningene for separasjon av væske og gass nede i brønnhullet, er at væske/gass blandingen utsettes for en relativ lav sentrifugalkraft. Dette fører til tilsvarende ineffektiv separasjon. En annen begrensning er evnen til å håndtere "slug"-strømning. En ytterligere begrensning ved flere av de kjente løsninger er at styringskabler og gassrør er anbrakt mellom separasjonsanordningen og brønnforingen. Dette reduserer den effektive diameteren til separasjonsanordningen i størrelsesorden 10—15 %, med et tilhørende reduksjon i separasjonseffektivitet i størrelsesorden 20 - 30 %.

En hensikt med foreliggende oppfinnelse er derfor å tilveiebringe en separasjonsanordning av den innledningsvis nevnte type, hvor væske/gassblandingen utsettes for en høyere sentrifugalkraft enn det som er kjent fra teknikkens stand, for å oppnå en mer effektiv separasjon.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse, er å oppnå bedre separasjonseffekt under tilstander med "slug"-strømming.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er å oppnå en mer effektiv separasjon ved å anvende en optimal del av brønnhullets tverrsnitt for separasjon og samtidig anvende den lite separasjonseffektive sentrale del av tverrsnittet til gjennomføring av kabler, aksler, rør osv.

En ytterligere hensikt med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en separasjonsanordning av den innledningsvis nevnte type som kan håndtere en stor variasjon i den innkommende gass/væskestrømmen.

Disse og andre hensikter og fordeler oppnås med en anordning for separasjon av gass og væske, hvilken anordning er anbrakt nede i en brønn som produserer fra et gassreservoar, hvilken anordning innbefatter minst to separasjonsenheter anbragt i et felles hus idet den separerte væskefraksjonen fra hver separasjonsenhet føres til en felles væskesump hvilken anordning i kombinasjon innbefatter: en første gass-separasjonsenhet for separasjon av en brønnstrøm eller en tidligere behandlet brønnstrøm, hvilken første gass-separasjonsenhet innbefatter et aksielt anbragt tilførselsrør, med en diameter som er mindre enn diameteren til huset, radielt anbragte statiske skovler som setter gasstrømmen i et tangensielt spinn og en vegg som omgir skovlene,

en andre gass-separasjonsenhet innbefattende et aksielt anbragt rør hvilket rør er tilveiebragt med åpninger eller spalter for drenering av separert væske, kjennetegnet ved at

det aksialt anbragte røret har en diameter som er mindre enn diameteren til veggen som omgir skovlene i den første gass-separasjonsenheten og har en aksial åpning for å motta den aksielle strømningen av gasstrømmen fra den første gass-separasjonsenheten, hvilken diameterreduksjon medfører at den tangensielle hastigheten til gasstrømmen som føres fra den første separasjonsenheten til den andre separasjonsenheten øker ytterligere.

I en utførelsesform av anordningen for etablering av en forbehandlet brønnstrøm egnet for gasstørking, innbefatter den ytterligere en gass/væskeseparasjonsenhet anbragt oppstrøms av den første gass-separasjonsenheten, hvilken gass/væske-separasjonsenhet innbefatter radielle innløpsåpninger, for tilførsel av en brønnstrøm som skal behandles, radielt innrettede, statiske skovler i umiddelbar nærhet av innløpsåpningene, for å sette brønnstrømmen i et tangensielt spinn, en omgivende vegg, for oppsamling av væske, og et sentralt anbragt utløpsrør for avledning av gass til videre gasstørking.

Anordningen kan videre innbefatter en pumpe innrettet til å injisere den separerte væsken i en injeksjonssone i brønnen eller pumpe væske til overflaten med, hvor pumperaten er styrt på basis av væskenivået i væskesumpen.

Anordningen er fortrinnsvis forsynt med et eller flere sentralt anbragte rør for gjennomføring av kabler, aksler, rør eller lignende for tilførsel av energi til pumpen eller en turbin, elektrisk motor eller mekanisk innretning som driver pumpen.

Anordning kan også være anbragt i den i det vesentligste horisontal eller sterkt hellende del av brønnen, hvorved innløpsåpningene fortrinnsvis er anbragt kun i den øvre halvdelen av brønntverrsnittet, separatorens gass/væske-separasjonsenhet har en lukket bunn, og væsken fra hver av separasjonsenhetene pumpes ut ved hjelp av en pumpe, fortrinnsvis en ejektorpumpe. I dette tilfellet innbefatter anordningen fortrinnsvis en utløpssyklon nedstrøms av pumpen, for å forhindre skumdannelse ved utløpet.

Oppfinnelsen vedrører også en fremgangsmåte ved separasjon av en gass/væskestrøm fra en brønn som produserer fra et gassreservoar, hvilken separasjon fortrinnsvis skjer nede i brønnen, kjennetegnet ved at fremgangsmåten innbefatter følgende trinn: a) føre en brønnstrøm eller en tidligere behandlet brønnstrøm inneholdende gass og væske inn i en første separasjonsenhet og sette strømmen i et

spinn med en sentrifugalakselerasjon i området 50 - 500 G, fortrinnsvis

ca. 250 G,

b) føre den separerte væsken fra separasjonsenheten til en væskesump, c) føre den resterende gassen til en andre separasjonsenhet og sette strømmen i et spinn med en sentrifugalakselerasjon i området 300 -

1500 G, fortrinnsvis ca. 800 G,

d) føre den separerte væsken fra den andre separasjonsenheten til væskesumpen, e) samle væskedråper i det ytre, omgivende kammer mellom den første gass-separasjonsenheten og den andre gass-separasjonsenheten og

lede disse til en væskesump, og

f) føre den separerte gassen ut av separasjonsanordningen via et gassrør anbragt sentralt i separasjonsanordningen.

Dersom fremgagnsmåten anvendes for etablering av en forbehandlet brønnstrøm, føres brønnstrømmen fortrinnsvis inn i en gass/væskeseparasjonsenhet og brønnstrømmens ettes i et spinn med en sentrifugalakselerasjon i området 1 - 100 G, fortrinnsvis ca. 25 G, og den separerte væsken føres til væskesumpen.

Den separerte væsken føres enten ut av brønnen eller injiseres inn i et egnet område i brønnen, idet raten av slik væskefjerning baseres på nivåmåling av væskesumpen.

Mens kjente systemer for nedihulls gasstørking benytter seg av aksielt anrettede, skråstilte skovler (skruer) for generering av sentrifugalkraft for separasjon, baserer foreliggende oppfinnelse seg på at slik sentrifugalkraft initielt genereres med radielt anrettede, stasjonære skovler, mens økningen av spinn i aksiell retning oppnås ved reduksjon av strømningsareal. Effekten av den andre gass-separasjonsenheten er vesentlig økt ved at dråper av en viss størrelse (bestemt av gravitasjonsfeltet (G-feltet)), som fortsatt følger gassen etter den første gass-separasjonsenheten, ikke vil ha anledning til å strømme ut av utløpsåpningen på grunn av det sterke sentrifugalfeltet som er generert. Slike dråper vil bli værende i det ytre, omgivende kammeret inntil de samles og dreneres ut.

Det er en erkjennelse at variasjoner av den foreslåtte utførelsen kan være hensiktsmessig der kravet til væskefjerning er lavt og/eller den innstrømmende væskefraksjon er lav.

Slike variasjoner av den foretrukne utformingen kan være:

1. Ved lavt væske/gass-forhold i det innstrømmende fluid og høyt krav til væskefjerning, kan med fordel bare 2. og 3. separasjonsenhet benyttes. 2. Ved høyt væske/gass-forhold i det innstrømmende fluid og moderat krav til væskefjerning, kan med fordel bare 1. og 2. separasjonsenhet benyttes. 3. Ved lavt væske/gass-forhold i det innstrømmende fluid og moderat krav til væskefjerning, kan med fordel bare 2. separasjonsenhet benyttes. 4. Ved moderat til høyt væske/gass-forhold i det innstrømmende fluid og lavt krav til væskefjerning, kan med fordel bare 1. separasjonsenhet benyttes.

Det er også en erkjennelse at det separasjonsprinsipp som her er beskrevet for nedihulls-anvendelse, også kan benyttes for overflate og havbunnsbaserte separasjonssystemer, da anbrakt i et rør som omgivende kammer til erstatning for brønnforing som angitt som et slikt kammer ellers i foreliggende beskrivelse.

Den foreliggende løsning, har en langt bedre yteevne under "slug"-strømningsforhold enn eksisterende løsninger. De største væskepluggene tas ut i den første separasjonsenheten, mens de påfølgende separasjonsenheter fjerner de væskedråper som vil passere første separasjonsenhet under slike forhold.

Ved å anbringe styringskabler, gass- og eventuelt væskerør o.l. sentralt i separasjonsanordningen vil den effektive diameteren til separasjonsanordningen ifølge oppfinnelsen opprettholdes, og man oppnår en vesentlig bedret separasjonseffekt sammenlignet med de tidligere kjente løsningene.

Oppfinnelsen vil i det etterfølgende bli mer detaljert forklart med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor

Fig. 1 viser en prinsippskisse av en utførelsesform av anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse, Fig. 2 viser et systemarrangement av en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen, Fig. 3 viser skjematisk en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen for væskeinjeksjon i brønnen, og Fig. 4 viser en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen for transport av væske til overflaten. Fig. 5 viser en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen for anvendelse i horisontale eller sterkt hellende brønner med pumpen anbrakt under separasjonsanordningen.. Fig. 6 viser en utførelsesform av anordningen i henhold til oppfinnelsen for anvendelse i horisontale eller sterkt hellende brønner med pumpen anbrakt over separasjonsanordningen. Fig. 7 a) og b) viser snitt av stasjonære skovler for henholdsvis gass/væske-separasjonsenheten separasjonsenhet og den første gass-separasjonsenheten i henhold til oppfinnelsen

Oppfinnelsen vil bli mer detaljert beskrevet i det etterfølgende ved hjelp av forskjellige utførelseseksempler. Det er i denne beskrivelsen brukt betegnelsene gass/væske-separasjonsenhet og gass-separasjonsenhet. Gass/væske-separasjonsenhet betegner en separator for separasjon av en brønnstrøm med et forholdsvis høyt væskeinnhold (> 5 % væske), mens betegnelsen gass-separasjonsenhet betegner en separator for en brønnstrøm eller en tidligere behandlet brønnstrøm med et forholdsvis lavt væskeinnhold (< 5 % væske). Med væske menes i denne forbindelse kondensat, vann eller andre hydrokarbonholdige væsker eller blandinger av disse.

I figur 1 er det vist en prinsippskisse av separasjonsanordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse. Anordningen i henhold til den viste utførelsesformen av oppfinnelsen består av to gass-separasjonsenheter 2, 3, hvor en gasstrøm 8 fra en produksjonssone, inneholdende en forholdsvis liten andel vann føres til en første gass-separasjonsenhet 2. Væsken fra den første gass-separasjonsenheten 2 føres til en pumpesump 5 som en strøm 9. Den resterende gassfraksjonen fra den første gass-separasjonsenheten 2 føres videre til et andre gass-separasjonsenhet 3 som en strøm 10, hvor den separerte væsken føres til pumpesumpen 5 som en strøm 11 og gassfraksjonen 12 blir ført til overflaten. Væskefraksjonen i pumpesumpen 5 blir enten injisert i en passende sone i brønnen, eller pumpet til overflaten med pumpe 6. De to gass-separasjonsenhetene 2,3 består av separatorer som baserer seg på sentrifugalprinsippet. Dersom brønnstrømmen inneholder en stor andel væske, er det oppstrøms av de to gass-separasjonsenhetene 2, 3 anbragt en væske/gasseparator 1. Også væskefraksjonen fra denne separatoren føres til en felles væskesump som en strøm 7, mens gassfraksjonen føres til den første gass-separasjonsenheten 2 som en strøm 8. Denne gass/væskeseparatoren er kjent fra internasjonal patentsøknad WO 97/46323, som herved innlemmes som referanse.

Figur 2 viser mer detaljert et arrangement av separasjonsanordningen vist i figur 1, anbrakt nede i et brønnhull avgrenset av en brønnforing 20. Separasjonsanordningen er anbrakt næren produksjonssone 18. Over og under separasjonsanordningen er det anbrakt ekspansjonspakninger 16 og 17 for å isolere separasjonsanordningen fra resten av brønnen. Alle separasjonsenhetene er anbragt i et enkelt separatorhus 14 og vil bli nærmere forklart senere. Væske/gass 4 fra en produksjonssone føres inn i separasjonsanordningen/huset 14 og gassfraksjonen 12 føres til overflaten via et sentralt plassert rør 15, mens den samlede væskefraksjonen 22 føres til en pumpe 6, som i det viste eksempelet pumper væskefraksjonen til en injeksjonssone 19 i brønnhullet.

Pumpen 6 vil enten løfte væsken opp fra brønnen eller føre den til en injeksjonssone 19. Pumpen vil også opprettholde nivået i brønnen lavere enn innstrømnings-perforeringene til produksjonssonen. Pumpen 6 kan drives av en elektrisk eller hydraulisk motor 21 eller mekanisk ved hjelp av en aksel med motoren anbrakt over separasjonsanordningen eller på overflaten. Det er også mulig å bruke en resiprokerende pumpe hvor drivstangen går sentralt gjennom separasjonsanordningen og opp til overflaten (stempelstangpumpe).

Figur 3 viser en utførelsesform av separasjonsanordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse med væskeinjeksjon i brønnen.

Gass/væskeblandingen 4 fra produksjonssonen 18 kommer inn i separasjonsanordningens første separasjonsenhet 1 via radielle innløpsåpninger 33 i separatorhuset gjennom statiske skovler 25, typisk arrangert som i fig. 7a. Skovlene setter gass/væskeblandingen 4 i en moderat tangentiell rotasjon som danner en sentrifugalakselerasjon av størrelsesorden 1 - 100 G, fortrinnsvis ca. 25 G. Mye av væsken vil skilles ut og samles på den omgivende sylinderflaten som utgjøres av det sentralt plasserte røret 23. Den første væskeutskillelsen vil derfor skje i separasjonsanordningens gass/væske-separasjonsenhet 1 i tillegg til det som skilles ut i selve brønnen på grunn av gravitasjonen. Den separerte væsken vil renne ned i væskesumpen 5, mens gass med redusert innhold av væske presses gjennom et aksielt anbragt rør 23 som en strøm 8 og inn i den første gass-separasjonsenheten 2. Gasstrømmen 8 kommer aksielt inn i den første gass-separasjonsenheten 2 og gasstrømmens 8 bevegelse akselereres ved hjelp av statiske skovler 27, typisk arrangert som i fig.7b. Sentrifugalakselerasjonen på grunn av den tangensielle hastigheten er i området 50 - 500 G, fortrinnsvis ca. 250 G ved utløpet av skovlene 27. Mesteparten av væsken vil bli separert og oppsamlet på veggen 28 som omgir skovlene. Den separerte væsken føres ned til væskesumpen 5 ved hjelp av dreneringsrør 29.

Gasstrømmen tvinges inn i den andre gass-separasjonsenheten 3 via et aksielt anbragt rør 35 med mindre diameter enn den første gass-separasjonsenheten 2, noe som medfører at rotasjonshastigheten til gassblandingen økes ytterligere. Diameterforholdet mellom ytterveggen 35 til den andre gass-separasjonsenheten 3 og selve separatorhuset 14 er i området 0,1 - 0,75, fortrinnsvis ca. 0.5. Her vil derfor sentrifugalakselerasjonen øke til i størrelsesorden 300 - 1500 G, fortrinnsvis ca. 800 G ved ytterveggen 35 til separasjonsenheten 3. Dette vil medføre at mesteparten av de frie væskedråpene separeres gjennom dreneringsåpninger 30 i separasjonsenhetens 3 yttervegg 35 slik at det dannes en tørr gasstrøm 12. Den separerte væsken føres ned i væskesumpen 5 ved hjelp av et dreneringsrør 31.

Gasstrømmen 12 føres ut av brønnen for videre håndtering, mens væskefraksjonen i væskesumpen 5 injiseres i et en egnet son 19 i brønnen (fig.

2) ved hjelp av pumpen 6.

Figur 4 viser en utførelsesform av anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse, hvor også væskefraksjonen føres ut av brønnen. Selve separasjonsanordningen tilsvarer den som er vist i figur 3, bortsett fra at væskefraksjonen føres ut av brønnen som en strøm 13 via et sentralt anbrakt rør 38.

Felles for de to utførelsesformene som er vist i figurene 3 og 4 er driften av pumpen 6. Pumpen 6 kan drives av en hydraulisk eller elektrisk motor 21, som er anbrakt nede i brønnhullet. Krafttilførselen til motoren 21 er anbrakt sentralt i brønnhullet, slik at den effektive diameteren til separasjonsanordningen reduseres i minst mulig grad. Dersom motoren 6 er hydraulisk drevet av vann under trykk, kan vannet som kommer ut av motoren 21 føres direkte til væskesumpen 5 og enten injiseres i brønnen sammen med det separerte vannet (fig. 3) eller pumpes til overflaten sammen med det separerte vannet (fig. 4).

Er pumpen elektrisk drevet, kan elektrisk kraft føres fram til motoren 21

i et sentralt plassert rør 32.

Som et alternativ (ikke vist) kan pumpen være mekanisk drevet, ved at en drivaksel eller drivstang er ført fra en motor plassert over separasjonsanordningen nede i brønnen eller fra en motor på overflaten og ned til pumpen 6. Denne drivakselen eller drivstangen er anbrakt sentralt i brønnhullet, på tilsvarende måte som krafttilførselen beskrevet over.

Fig. 5 viser en utførelsesform hvor separasjonsanordningen er anbrakt i en horisontal eller sterkt hellende brønnseksjon. Selve separasjonsanordningen tilsvarer den som er vist i fig.3, bortsett fra at tilførsel av gass/væskeblandingen og dreneringen av den separerte væsken er forskjellig.

Separasjonsanordningen er rotasjonsorientert slik i brønnen at innstrømningsåpningene 33 er anbrakt i øvre halvdel av brønntverrsnittet. Separasjonsanordningens væske/gass-separasjonsenhet er dessuten lukket i bunnen og har et dreneringsutløp 26, tilsvarende 29 og 31 for henholdsvis den første og andre gass-separasjonsenheten. På grunn av den lave dreneringshøyden ned til væskesumpen 5 i slike horisontale eller sterkt hellende brønner, må i noen tilfeller væsken pumpes ut av separatorkamrene med en liten hjelpepumpe. Dette er illustrert med en ejektorpumpe 39 drevet av en liten sidestrøm fra injeksjons-vannstrømmen. En liten hydraulisk pumpe drevet av den samme sidestrømmen kan også benyttes.

På grunn av ulikt trykk i de forskjellige separasjonsenhetene, må dreneringsrørene for væske føres individuelt fram til hjelpepumpen.

For å forhindre skumdannelse ved væskeutløpet er dette utformet som en liten utløpssyklon (40) som skiller gass og væske og hvor væskeutløpet er neddykket i væsken. Fig. 6 viser en variant av det alternativ som er vist i fig.5. Her er pumpen for injeksjonsvannet plassert over selve separasjonsanordningen mens injeksjonsvannet er ledet tilbake gjennom senterrøret 32, til en injeksjonssone under separatoren. I dette tilfellet drives hjelpepumpen, typisk en ejektor pumpe, av en liten sidestrøm fra dette trykksatte injeksjonsvannet tilsvarende det som er vist i fig.5. Fig. 7 A og B viser snitt av typisk utførelse av de stasjonære skovlene 25 og 27 for henholdsvis gass/væske-separasjonsenheten 1 og den første gass-separasjonsenheten 2.

For alle utførelser må injeksjonspumpen 6 styres slik at væskenivået i væskesumpen 5 holdes mellom et øverste nivå som tilsvarer laveste separasjonsanordningens innløp 33 og et laveste nivå som tilsvarer pumpeinntaket. Dette kan typisk gjøres ved at en nivåmåler 36 styrer pumpingen av injeksjonsvannet.

Selv om de i figur 2-4 viste utførelsesformene viser en separasjonsanordning anbrakt vertikalt og det i figurene 5 og 6 viste utførelsesformene viser en separasjonsanordning anbrakt horisontalt er det også tenkelig at separasjonsanordningen kan være anbrakt i enhver vinkel mellom horisontal og vertikal innretning.

I de tilfellene hvor det innkommende væske/gassforholdet er lavt, og kravet til væskefjerning er høyt, er det også tenkelig å kun benytte den første og andre gass-separasjonsenheten 2, 3.

I de tilfellene hvor det innkommende væske/gassforholdet er høyt og kravet til væskefjerning er moderat, er det også tenkelig å benytte kun væske/gass-separasjonsenheten 1 og den første gass-separasjonsenheten 2.

I de tilfellene hvor det innkommende væske/gassforholdet er lavt og kravet til væskefjerning er moderat, er det også tenkelig å benytte kun den første gass-separasjonsenheten 2.

I enkelte tilfeller (ikke vist) kan det være aktuelt å plassere gasstørketrinnene (første og andre gass-separasjonsenhet 2, 3) høyt oppe i brønnen, mens væske/gass-separasjonsenhet 1 er anbragt nær produksjonssonen. Den delvis tørkede gassen vil da overføres mellom væske/gass-separasjonsenheten 1 og gass-separasjonsenhetene 2 og 3 i et eget rør. En slik konfigurasjon vil kunne produsere enda tørrere gass ved utløpet av brønnen, siden væskepartikkelutfelling pga. trykkfall gjennom produksjonsrøret vil fjernes av gass-separasjonsenhetene 2, 3.

Claims (9)

1. Anordning for separasjon av gass og væske, hvilken anordning er anbrakt nede i en brønn som produserer fra et gassreservoar, hvilken anordning innbefatter minst to separasjonsenheter anbragt i et felles hus (14), idet den separerte væskefraksjonen fra hver separasjonsenhet føres til en felles væskesump (5), hvilken anordning i kombinasjon innbefatter: en første gass-separasjonsenhet (2) for separasjon av en brønnstrøm (4) eller en tidligere behandlet brønnstrøm (8), hvilken første gass-separasjonsenhet (2) innbefatter et aksielt anbragt tilførselsrør (23), med en diameter som er mindre enn diameteren til huset (14), radielt anbragte statiske skovler (27) som setter gasstrømmen (8) i et tangensielt spinn og en vegg (28) som omgir skovlene (27), en andre gass-separasjonsenhet (3) innbefattende et aksielt anbragt rør (35) hvilket rør (35) er tilveiebragt med åpninger eller spalter (30) for drenering av separert væske, karakterisert vedat det aksialt anbragte røret (35) har en diameter som er mindre enn diameteren til veggen (28) som omgir skovlene (27) i den første gass-separasjonsenheten (2), og har en aksial åpning for å motta den aksielle strømningen av gasstrømmen (8) fra den første gass-separasjonsenheten (2), hvilken diameterreduksjon medfører at den tangensielle hastigheten til gasstrømmen (8) som føres fra den første separasjonsenheten (2) til den andre separasjonsenheten (3) øker ytterligere.

2. Anordning i henhold til krav 1, for etablering av en forbehandlet brønnstrøm (8) egnet for gasstørking, karakterisert vedat den ytterligere innbefatter en gass/væskeseparasjonsenhet (1) anbragt oppstrøms av den første gass-separasjonsenheten (2), hvilken gass/væske-separasjonsenhet (1) innbefatter radielle innløpsåpninger (33), for tilførsel av en brønnstrøm som skal behandles, radielt innrettede, statiske skovler (25) i umiddelbar nærhet av innløpsåpningene (33), for å sette brønnstrømmen i et tangensielt spinn, en omgivende vegg (14), for oppsamling av væske, og et sentralt anbragt utløpsrør (23) for avledning av gass til videre gasstørking.

3. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, hvilken anordning videre innbefatter en pumpe (6) innrettet til å injisere den separerte væsken i en injeksjonssone (19) i brønnen eller pumpe væske til overflaten med karakterisert vedat pumperaten er styrt på basis av væskenivået i væskesumpen (5).

4. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav,karakterisert vedat anordningen er forsynt med et eller flere sentralt anbragte rør (32, 38) for gjennomføring av kabler, aksler, rør eller lignende for tilførsel av energi til pumpen (6) eller en turbin, elektrisk motor eller mekanisk innretning som driver pumpen (6).

5. Anordning i henhold til ett eller flere av de foregående krav, hvilken anordning er anbragt i den i det vesentligste horisontal eller sterkt hellende del av brønnenkarakterisert vedat innløpsåpningene (33) er anbragt kun i den øvre halvdelen av brønntverrsnittet, at separatorens gass/væske-separasjonsenhet (1) har en lukket bunn, og at væsken fra hver av separasjonsenhetene (1, 2, 3) pumpes ut ved hjelp av en pumpe (39), fortrinnsvis en ejektorpumpe.

6. Anordning i henhold til krav 5, karakterisert vedat den videre innbefatter en utløpssyklon (40) nedstrøms av pumpen (39) for å forhindre skumdannelse ved utløpet.

7. Fremgangsmåte ved separasjon av en gass/væskestrøm fra en brønn som produserer fra et gassreservoar, hvilken separasjon fortrinnsvis skjer nede i brønnen, karakterisert vedat fremgangsmåten innbefatter følgende trinn: a) føre en brønnstrøm eller en tidligere behandlet brønnstrøm inneholdende gass og væske inn i en først separasjonsenhet (2) og sette strømmen i et spinn med en sentrifugalakselerasjon i området 50 - 500 G, fortrinnsvis ca. 250 G, b) føre den separerte væsken fra separasjonsenheten (2) til en væskesump (5), c) føre den resterende gassen til en andre separasjonsenhet (3) og sette strømmen i et spinn med en sentrifugalakselerasjon i området 300 - 1500 G, fortrinnsvis ca. 800 G, d) føre den separerte væsken fra den andre separasjonsenheten (3) til væskesumpen (5), e) samle væskedråper i det ytre, omgivende kammer mellom den første gass-separasjonsenheten (2) og den andre gass-separasjonsenheten (3) og lede disse til en væskesump (5), og f) føre den separerte gassen ut av separasjonsanordningen via et gassrør (15) anbragt sentralt i separasjonsanordningen.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, for etablering av en forbehandlet brønnstrøm (8) egnet til gasstørking, karakterisert vedå føre brønnstrømmen (4) inn i en gass/væskeseparasjonsenhet (1) og sette brønnstrømmen (4) i et spinn med en sentrifugalakselerasjon i området 1 - 100 G, fortrinnsvis ca. 25 G og føre den separerte væske til væskesumpen (5).

9. Fremgangsmåte i henhold til ett eller flere av kravene 7-8, for å føre den separerte væsken ut av brønnen eller for injeksjon i en egnet sone i brønnenkarakterisert vedat raten av slik væskefjerning baseres på nivåmåling (34) av væskesumpen (5).