NO330845B1

NO330845B1 - Method of Liquid Treatment by Wellstream Compression.

Info

Publication number: NO330845B1
Application number: NO20093195A
Authority: NO
Inventors: Geir Inge Olsen; Kjell Olav Stinessen
Original assignee: Aker Subsea As
Priority date: 2009-10-22
Filing date: 2009-10-22
Publication date: 2011-07-25
Also published as: NO20093195A1

Description

Fremgangsmåte for væskebehandling ved brønnstrømskompresjon Procedure for fluid treatment by well stream compression

Den foreliggende oppfinnelse holder innholdet av væske innenfor et akseptabelt nivå samtidig som den reduserer dråpestørrelsen til under akseptabelt nivå for gass som The present invention keeps the content of liquid within an acceptable level while reducing the droplet size below the acceptable level for gas which

strømmer inn i en brønnstrømskompressor. Foran gassinnløpet til kompressoren er videre utskilt og oppsamlet væske matet fra en væskeutskiller i form av en fin dusj med små dråper inn i den innstrømmende gassen ved å bruke trykksatt gass fra kompressoren for å drive en ejektor eller eduktor, heretter er ejektor og eduktor innbefattet i samlebegrepet ejektor, eventuelt i kombinasjon med en forstøvningsdyse. Alternativt til trykkgass-drevet ejektor eller eduktor for pumping av væsken kan det benyttes regulerbar eller fast struping i utløpsrøret for gass fra væskeutskilleren, noe som også gir tilstekkelig undertrykk for å drive en eventuell forstøvningsdyse. Enda en ytterligere variant tar i bruke minst én forstøvningsdyse for finoppdeling av utskilt væske før tilbakeføring i gassen fra væskeutskilleren. flows into a well stream compressor. In front of the gas inlet to the compressor, further separated and collected liquid is fed from a liquid separator in the form of a fine shower of small droplets into the inflowing gas by using pressurized gas from the compressor to drive an ejector or eductor, hereafter the ejector and eductor are included in the collective term ejector, possibly in combination with an atomizing nozzle. As an alternative to a pressurized gas-driven ejector or eductor for pumping the liquid, adjustable or fixed throttling can be used in the outlet pipe for gas from the liquid separator, which also provides sufficient negative pressure to drive a possible atomization nozzle. Yet another variant uses at least one atomizing nozzle for fine division of separated liquid before returning it to the gas from the liquid separator.

For å beskytte kompressorer mot uakseptabel innstrømming av væske som også kan in-neholde sand og andre partikler, heretter innbefattet i samlebegrepet sand, er gjerne en væskeutskiller innsatt oppstrøms for kompressoren. Derved kan væske og sand samles opp, slik at gass og væske, med sand, deretter kan komprimeres eller pumpes hver for seg. In order to protect compressors against unacceptable inflow of liquid which may also contain sand and other particles, hereafter included in the collective term sand, a liquid separator is usually inserted upstream of the compressor. Thereby, liquid and sand can be collected, so that gas and liquid, with sand, can then be compressed or pumped separately.

En slik beskyttelse av undersjøiske kompressorer mot for stor innstrømning av væske og sand er tidligere kjent, og skjer gjerne ved å anbringe en væskeutskiller oppstrøms for kompressoren, slik at væske og sand kan skilles ut fra brønnstrømmen, samles opp og pumpes inn i et gasstransportrør på et sted nedstrøms for kompressoren, eventuelt at væsken føres i eget rør. Such protection of subsea compressors against excessive inflow of liquid and sand is previously known, and usually occurs by placing a liquid separator upstream of the compressor, so that liquid and sand can be separated from the well stream, collected and pumped into a gas transport pipe on somewhere downstream of the compressor, possibly that the liquid is carried in a separate pipe.

Av tidligere kjent teknikk skal det spesielt vises til US 4948394 A og WO 03/033870 Al, hvor førstnevnte publikasjon omhandler kompresjon av en gasstrøm inneholdende en væskefraksjon og sistnevnte publikasjon omhandler transport av en multifasebrønn-strøm. Of prior art, particular reference should be made to US 4948394 A and WO 03/033870 A1, where the former publication deals with the compression of a gas stream containing a liquid fraction and the latter publication deals with the transport of a multiphase well stream.

Væskeutskillere betyr i ovennevnte sammenheng bl.a. separatorer, skrubbere, sykloner og væskepluggsamlere som alle i tillegg til selve utskilleren har et volum for oppsamlet væske. Dette oppsamlingsvolumet vil være bestemt av flere faktorer som er: Liquid separators in the above context mean i.a. separators, scrubbers, cyclones and liquid plug collectors, all of which, in addition to the separator itself, have a volume for collected liquid. This collection volume will be determined by several factors which are:

• Gjennomsnittlig væskeinnhold i brønnstrømsgassen. Dette varierer svært mye avhengig av om brønnstrømsgassen kommer fra et tørrgassfelt eller gasskonden-satfelt. En feltavhengig variasjon fra 0,01 vekt-% eller lavere til 5 vekt-% eller mer kan antydes, uten at dette får annen betydning for oppfinnelsen enn den praktiske dimensjoneringen og driften. Ved flerfasepumping fra oljefelt utgjør væskeandelen typisk 2 volum-% til 30 volum-%. • Væskeklumpvolum, dvs. volumet av væskeansamlinger som strømmer i røret, og som er for store til å betegnes dråper, men for små til å kalles væskeplugger. Det er antydet at væskeklumper kan være i "knyttnevestørrelse". I begrepet væskeklump er også innbefattet det som på engelsk blir kalt: "surge", dvs. variasjon i væskeinnstrømning på grunn av variasjoner i gassproduksjonen gjennom røret oppstrøms for et kompresjonssystem. • Væskepluggvolum. dvs. volumet av en væskeansamling som av forskjellige grunner har oppstått i rørsystemet oppstrøms for kompressoren, og som strøm-mer inn i væskeutskilleren i løpet av noen sekunder. • Average liquid content in the well stream gas. This varies greatly depending on whether the well stream gas comes from a dry gas field or a gas condensate field. A field-dependent variation from 0.01% by weight or lower to 5% by weight or more can be suggested, without this having any other significance for the invention than the practical dimensioning and operation. In multi-phase pumping from oil fields, the liquid proportion is typically 2% to 30% by volume. • Liquid lump volume, i.e. the volume of liquid accumulations flowing in the pipe, which are too large to be called drops, but too small to be called liquid plugs. It has been suggested that lumps of fluid can be "fist-sized". The term liquid lump also includes what is called in English: "surge", i.e. variation in liquid inflow due to variations in gas production through the pipe upstream of a compression system. • Liquid plug volume. i.e. the volume of a liquid accumulation which for various reasons has arisen in the pipe system upstream of the compressor, and which flows into the liquid separator within a few seconds.

For belysning av ulemper ved de tidligere kjente løsningene omtales i det etterfølgende en vanlig måte for drenering av væske fra en undersjøisk væskeutskiller med et tilhø-rende volum for væskeoppsamling. Det vises følgelig til Figur 1 som illustrerer hoved-utstyret i slike tradisjonelle undersjøiske kompresjons- og pumpestasjoner. I Tabell 1 angis komponentene som bokstavene fra figuren henviser til. In order to elucidate the disadvantages of the previously known solutions, a common way of draining liquid from an underwater liquid separator with an associated volume for liquid collection is described below. Reference is therefore made to Figure 1, which illustrates the main equipment in such traditional submarine compression and pumping stations. Table 1 lists the components to which the letters from the figure refer.

Under normal drift står alle de viste avstegnings ventilene, p til p'", åpne og antistrøm-støtsventilen, j, er lukket. På et gitt tidspunkt går kompressoren, b, med et bestemt turtall for å gi ønsket gassproduksjon. Kompressoren drives av den elektriske motoren, b', som får elektrisk kraft gjennom kabelen, 1, som er koblet til kompressormotoren med en elektrisk konnektor, q. Tilsvarende får pumpen elektrisk kraft gjennom kabelen, m, og konnektoren, q'. During normal operation, all of the shown cut-off valves, p to p'", are open and the anti-flow shock valve, j, is closed. At a given time, the compressor, b, runs at a specific speed to provide the desired gas production. The compressor is driven by the the electric motor, b', which receives electrical power through the cable, 1, which is connected to the compressor motor with an electrical connector, q. Correspondingly, the pump receives electrical power through the cable, m, and the connector, q'.

Gassen som strømmer fra reservoarbrønnen, dvs. våtgassen eller brønnstrømmen, til væskeutskilleren med dens oppsamlingsvolum, a, inneholder et visst gjennomsnittlig væskeinnhold som under gitte omstendigheter kan forstyrres av en "surge" eller i verste fall en kortvarig væskeplugg med høyt væskeinnhold og liten varighet. Det er viktig å være oppmerksom på at flere slike væskeplugger sjelden kommer i rask rekkefølge under driften, fordi gassen over en bestemt periode har et gitt gjennomsnittlig væskeinnhold. The gas flowing from the reservoir well, i.e. the wet gas or well stream, to the liquid separator with its collection volume, a, contains a certain average liquid content which, under given circumstances, can be disturbed by a "surge" or, in the worst case, a short-term liquid plug with high liquid content and short duration. It is important to be aware that several such liquid plugs rarely occur in quick succession during operation, because the gas over a certain period has a given average liquid content.

På Figur 1 er det antydet et bestemt tillatt væskenivå, fra d til f, i væskeutskilleren. Når pumpen er en sentrifugalpumpe som kan danne bobler, bestemmes det nedre nivået, d, av at pumpen krever en minste overhøyde for det nedre væskenivået, d, i forhold til inn-suget i pumpen, c. Behovet for overhøyde (NPSHR - "Net Positive Suction Head Requi-red") varierer avhengig av pumpens konstruksjon og driftsforhold, spesielt turtall, men kan for eksempel ligge på 3 til 4 m. Det nedre væskenivået, d, må også være så høyt at pumpen beskyttes mot medriving av fri gass i dens væskestrøm. Slike sentrifugalpumper er følsomme for fri gass, fordi pumpeevnen, dvs. evnen til å skape trykkøkning og kapasitet, avtar sammen med virkningsgraden, og behovet for drivkraft øker. En vanlig regel er at fri gass i disse skal holdes lavere enn 3 volum-%. Når behovet for NPSHR tilfredsstilles, oppfylles likeså dette normalt automatisk. In Figure 1, a specific permitted liquid level, from d to f, in the liquid separator is indicated. When the pump is a centrifugal pump that can form bubbles, the lower level, d, is determined by the fact that the pump requires a minimum headroom for the lower liquid level, d, in relation to the suction in the pump, c. The need for headroom (NPSHR - "Net Positive Suction Head Requi-red") varies depending on the pump's construction and operating conditions, especially speed, but can for example be 3 to 4 m. The lower liquid level, d, must also be so high that the pump is protected against entrainment of free gas in its fluid flow. Such centrifugal pumps are sensitive to free gas, because the pumping ability, i.e. the ability to create pressure increase and capacity, decreases together with the efficiency, and the need for motive power increases. A common rule is that free gas in these must be kept below 3% by volume. When the need for NPSHR is satisfied, this is also normally fulfilled automatically.

Videre er det høyeste tillatte normale væskenivået, e, ved stabil strømning bestemt av Furthermore, the highest allowable normal liquid level, e, at steady flow is determined by

sikkerheten mot at for høye væskemengder rives med av gassen og føres inn i kompressoren når største væskeplugg, dvs. den dimensjonerende, kommer på toppen av det øvre tillatte normale nivået, e, ved stabil strømning. Det høyeste væskenivået, f, fremkommer ved at "største væskeplugg" - bestemt ved beregninger, målinger eller erfaringsmessig - skal få plass på toppen av det øvre normale væskenivået, e, uten overskridelse av det the security against excessive liquid quantities being carried away by the gas and fed into the compressor when the largest liquid plug, i.e. the dimensioning one, reaches the top of the upper permissible normal level, e, with stable flow. The highest liquid level, f, arises from the fact that the "largest liquid plug" - determined by calculations, measurements or experience - must fit on top of the upper normal liquid level, e, without exceeding it

absolutt øvre tillatte høyeste væskenivået, f. Det bør nevnes at det absolutt høyeste væskenivået, f, med hensyn til en plassering av finrenseutstyret, g, når det brukes sykloner eller annet finrenseutstyr som krever et nedløpsrør, h, for drenering, er bestemt av trykkfallet over finrenseutstyret som er satt inn i øvre del av væskeutskilleren, a. Lengden av nedløpsrøret, h, fra underkant, g', av finrenseutstyret, ned til høyeste tillatte væskenivå, f, må gi tilstrekkelig statisk høyde for å drenere finrenseutstyret som ofte er sykloner, som har trykkfall i området 0,1 til 0,5 bar. Videre må utløpet, i, fra nedløpsrøret, h, alltid stå neddykket i væske for å forhindre at gass suges opp gjennom nedløpsrøret, h. Det medfører at utløpet, i, må plasseres nedenfor nedre tillatte væskenivå, d. absolute upper permissible maximum liquid level, f. It should be mentioned that the absolute maximum liquid level, f, with respect to a location of the fine cleaning equipment, g, when using cyclones or other fine cleaning equipment requiring a downpipe, h, for drainage, is determined by the pressure drop above the fine cleaning equipment inserted in the upper part of the liquid separator, a. The length of the downpipe, h, from the lower edge, g', of the fine cleaning equipment, down to the highest permitted liquid level, f, must provide sufficient static height to drain the fine cleaning equipment, which are often cyclones , which has a pressure drop in the range of 0.1 to 0.5 bar. Furthermore, the outlet, i, from the downpipe, h, must always be submerged in liquid to prevent gas from being sucked up through the downpipe, h. This means that the outlet, i, must be placed below the lower permitted liquid level, d.

Dersom enklere utstyr, f.eks. trådmatter, gir tilfredsstillende finrensing og således drå-pefjerning, kan høyden mellom finrenseutstyret, g, og det høyeste væskenivået, f, reduseres, fordi nedløpsrør da er unødvendig. Mekanismen som sikrer at væskedråper fanges opp i trådmatter og lignende, er at dråpene smelter sammen og får en størrelse som gjør at de faller ned gjennom oppstigende gass mot trådmattene, dvs. at fallhastigheten for dråpene er større enn gasshastigheten oppover. If simpler equipment, e.g. wire mats, provide satisfactory fine cleaning and thus droplet removal, the height between the fine cleaning equipment, g, and the highest liquid level, f, can be reduced, because a downpipe is then unnecessary. The mechanism that ensures that liquid droplets are captured in wire mats and the like is that the droplets fuse together and acquire a size that causes them to fall down through rising gas towards the wire mats, i.e. that the drop speed is greater than the upward gas speed.

Hva som er "for høy" væske- og sandbelastning for kompressoren, avhenger av hvor robust konstruksjonen er med hensyn til dette, samt valg av materialer og eventuelt be-skyttelsesbelegg mot erosjon på kompressorimpellerene. Sjelden og kortvarig høy væs-kebelasting, f.eks. 15 volum-%, kan sentrifugalkompressorer tåle, forutsatt at dråpedi-ameteren ikke er for stor, dvs. typisk mindre enn 100 um. Kompressorleverandører opplyser også at tradisjonelle kompressorer tillater kontinuerlig kjøring med væske, forutsatt at væskeinnholdet er mindre enn 3 vekt-%. Andre leverandører av sentrifugalkompressorer opplyser at tradisjonelle kompressorer tåler kontinuerlig drift men inntil 3 volum-% væske i innløpet og dråper som er mindre enn 50 um, med akseptabel erosjon og levetid. What is "too high" liquid and sand load for the compressor depends on how robust the construction is with regard to this, as well as the choice of materials and any protective coating against erosion on the compressor impellers. Rare and short-term high fluid load, e.g. 15% by volume, centrifugal compressors can withstand, provided that the droplet diameter is not too large, i.e. typically less than 100 µm. Compressor suppliers also state that traditional compressors allow continuous running with liquid, provided that the liquid content is less than 3% by weight. Other suppliers of centrifugal compressors state that traditional compressors can withstand continuous operation but up to 3 volume-% liquid in the inlet and droplets smaller than 50 um, with acceptable erosion and service life.

I de siste årene noen kompressorleverandører utviklet nye løsninger for å øke sentrifu-galkompressorenes toleranse med kontinuerlig drift ved høyt væskeinnhold, noe som fremdeles foregår. Motivasjonen er særlig å kunne forenkle kompresjon eller "boosting" av brønnstrøm fra gassfelt sammenlignet systemet fra Figur 1. In recent years, some compressor suppliers developed new solutions to increase the tolerance of centrifugal compressors with continuous operation at high liquid content, which is still happening. The motivation is particularly to be able to simplify compression or "boosting" of well flow from gas fields compared to the system from Figure 1.

Under drift er pumpen med den tradisjonelle løsningen slik styrt at nivået i væskeutskilleren holdes mellom det øvre væskenivået, e, og det nedre nivået, d. Det styres da vanligvis mot et "ideelt nivå" et sted mellom d og e Dette er et nivå som er fastsatt for både å beskytte pumpen mot bobledannelse og medriving av fri gass, og som samtidig ligger betryggende lavt for å forhindre væskemedriving til kompressoren. During operation, the pump with the traditional solution is controlled so that the level in the liquid separator is kept between the upper liquid level, e, and the lower level, d. It is then usually controlled towards an "ideal level" somewhere between d and e. This is a level which is set to both protect the pump against bubble formation and entrainment of free gas, and which at the same time is reassuringly low to prevent liquid entrainment to the compressor.

Væsken som er skilt ut i væskeutskilleren, a, samles opp i dens oppsamlingsvolum. I kjente løsninger er pumpen, c, angitt som en sentrifugalpumpe. Disse pumpene er vel-egnet for pumping når væskeproduksjonen i kubikkmeter per time, m<3>/h, ikke er for liten, slik at pumpene da er konstruert for den trykkstigning som måtte kreves. Typisk varierer behovet for trykkstigning fra 5 bar til 100 bar og endog mer. The liquid separated in the liquid separator, a, is collected in its collection volume. In known solutions, the pump, c, is designated as a centrifugal pump. These pumps are well-suited for pumping when the liquid production in cubic meters per hour, m<3>/h, is not too small, so that the pumps are then designed for the pressure rise that may be required. Typically, the need for pressure increase varies from 5 bar to 100 bar and even more.

Som eksempel til belysning av problemstillingen med kjente løsninger kan det velges et typisk tilfelle med et mindre gassfelt som kun trenger én kompressor, og hvor væske-produksjon er på 10 nrVdøgn, altså 0,4 m<3>/h. Dette tilsvarer for det aktuelle eksemplet et væskeinnhold i gassen på ca. 0,01 volum-%, og et behov for trykkøkning på 30 bar fra sugetrykket som er 10 bar. Det fins ikke sentrifugalpumper som med kontinuerlig drift kan tilfredsstille et slikt lite behov for volumstrømning og med den nødvendig trykkøkningen. En løsning for kontinuerlig drift av pumpen kan innebære resirkulering av nes-ten hele væskemengden, slik at det oppnås tilfredsstillende minste væskestrømning inn til pumpen., f.eks. 50 m<3>/h. As an example to illustrate the problem with known solutions, a typical case can be chosen with a smaller gas field that only needs one compressor, and where liquid production is 10 nrVdøgn, i.e. 0.4 m<3>/h. For the relevant example, this corresponds to a liquid content in the gas of approx. 0.01% by volume, and a need for a pressure increase of 30 bar from the suction pressure of 10 bar. There are no centrifugal pumps which, with continuous operation, can satisfy such a small need for volume flow and with the necessary pressure increase. A solution for continuous operation of the pump may involve recycling almost the entire amount of liquid, so that a satisfactory minimum liquid flow into the pump is achieved, e.g. 50 m<3>/h.

Ved en sammenligning av hva sentrifugalkompressorer allerede kan tåle, og hva de i nær fremtid kan forventes å tåle som resultat av pågående utvikling, av væskebelast-ning i forhold til væskeinnholdet i felt med gass eller en blanding av gass og kondensat, slik som er nevnt over, kan sentrifugalkompressorer teoretisk kjøres uten væskeutskil-ling fra gassen. Dette forutsetter at væsken strømmer jevnt og finfordelt i gassen. Denne tilstanden kan betraktes som riktig over størstedelen av driftstiden for en undersjøisk kompressor, men av og til forstyrres tilstanden av større væskekonsentrasjoner i form av "surger" med væskeklumper eller i verste fall i form av væskeplugger som fyller hele rørtverrsnittet. Mekanismene som fører til at væskeklumper eller væskeplugger oppstår, er typisk forandringer, dvs. transienter, som foranlediger til en væskeopphopning, f.eks. ved oppstarting eller nedsteging av én av flere brønner på en brannramme. Det verste tilfellet er sannsynligvis oppstarting av brønnene på en brannramme hvor alle brønnene har stått avstengt. Da kan mye væske ha samlet seg opp og strømme inn mot kompressoren. For å unngå at væskeutskilleren må dimensjoneres for å ta hele den transiente væskepluggen som kan oppstå ved oppstart, kan det lages spesielle oppstartsprosedyrer. For eksempel kan væskepluggen enten kjøres forbi kompressoren i et eget omløpsrør, eller kjøres porsjonsvis gjennom væskeutskilleren. In a comparison of what centrifugal compressors can already withstand, and what they can be expected to withstand in the near future as a result of ongoing development, of liquid load in relation to the liquid content in fields with gas or a mixture of gas and condensate, as mentioned above, centrifugal compressors can theoretically be run without liquid separation from the gas. This assumes that the liquid flows evenly and finely distributed in the gas. This condition can be considered correct over the majority of the operating time of a subsea compressor, but occasionally the condition is disturbed by larger liquid concentrations in the form of "surgers" with liquid lumps or, in the worst case, in the form of liquid plugs that fill the entire pipe cross-section. The mechanisms that cause fluid lumps or fluid plugs to occur are typically changes, i.e. transients, which cause a fluid accumulation, e.g. when starting up or lowering one of several wells on a fire frame. The worst case is probably starting the wells on a fire frame where all the wells have been shut down. Then a lot of liquid may have accumulated and flowed into the compressor. In order to avoid that the liquid separator has to be dimensioned to take the entire transient liquid plug that can occur during start-up, special start-up procedures can be created. For example, the liquid plug can either be run past the compressor in a separate circulation pipe, or run in portions through the liquid separator.

Den foreliggende oppfinnelse gjør det mulig å kjøre all væske fra brønnstrømmen gjennom kompressoren under drift, slik at det store, reguleringsteknisk krevende og kostbare separasjonspumpe- og kompresjonssystemet i Figur 1 kan forenkles betraktelig. The present invention makes it possible to run all the liquid from the well stream through the compressor during operation, so that the large, regulation-technically demanding and expensive separation pump and compression system in Figure 1 can be considerably simplified.

For kompressoren er det altså dens robusthet mot væske og sand som bestemmer konstruksjonen av gassbehandlingsdelen i væskeutskilleren, og tilsvarende er det pumpens robusthet med hensyn til bobledannelse og medrevet gass som bestemmer oppbygning-en av væskebehandlingsdelen. Når det gjelder fastsettelse av nivåreguleringens nøyak-tighet og kompleksitet, er det likeså de samme robusthetene av spesielt stor viktighet. For the compressor, it is therefore its robustness against liquid and sand that determines the construction of the gas treatment part in the liquid separator, and correspondingly it is the pump's robustness with regard to bubble formation and entrained gas that determines the structure of the liquid treatment part. When it comes to determining the accuracy and complexity of the level regulation, the same robustnesses are also of particular importance.

På Figur 2 illustreres det hvorledes bruk av en sentrifugalpumpe høyner den samlede byggehøyden til pumpen og væskeutskilleren med dens oppsamlingsvolum for å møte NPSHR. Det fremgår av eksemplet at en høydeforskjell mellom det laveste væskenivået og innsugingen til pumpen er 4 m. Figure 2 illustrates how the use of a centrifugal pump increases the overall height of the pump and liquid separator with its collection volume to meet the NPSHR. It appears from the example that a height difference between the lowest liquid level and the suction of the pump is 4 m.

For å bestemme den samlede byggehøyden til arrangementet av kompressor, væskeutskiller/oppsamler og pumpe må det tas hensyn til at kompressoren og/eller kompressormotoren kan ha et behov for drenering. I kjente løsninger brukes tyngdekraft for slik drenering. For å sikre drenering med tyngdekraft må nedre del av kompressoren plasseres anslagsvis 0,5 m over et nedre nivå i væskeoppsamleren. In order to determine the total construction height of the arrangement of compressor, liquid separator/collector and pump, it must be taken into account that the compressor and/or compressor motor may have a need for drainage. In known solutions, gravity is used for such drainage. To ensure drainage by gravity, the lower part of the compressor must be placed approximately 0.5 m above a lower level in the liquid collector.

Konsekvensen med bruk av en sentrifugalpumpe og tyngdekratfsdrenering er stor byg-gehøyde for det samlede arrangementet, slik som nevnt over. På Figur 2 er dette eksempelvis antydet med 10,5 m. En typisk diameter av noen komponenter er også angitt. The consequence of using a centrifugal pump and gravity drainage is a large building height for the overall arrangement, as mentioned above. In Figure 2, this is for example indicated by 10.5 m. A typical diameter of some components is also indicated.

I eksemplet er det vist en vertikalt orientert kompressor og kompressormotor. Hvis de to komponentene er horisontale, reduseres byggehøyden, men på bekostning av en øket bredde. The example shows a vertically oriented compressor and compressor motor. If the two components are horizontal, the building height is reduced, but at the expense of an increased width.

På Figur 2 er kun tatt med komponenter som er nødvendig for illustrasjon av behovet for høyde. Symbolene her er de samme som på Figur 1, men i tillegg kommer: In Figure 2, only components that are necessary to illustrate the need for height are included. The symbols here are the same as in Figure 1, but in addition:

Tabell 2 Table 2

z Dreneringsrør for kompressor med kompressormotor z Drain pipe for compressor with compressor motor

Hovedformålet med den foreliggende oppfinnelse er følgelig å anvise et forenklet kompresjonssystem, dvs. et system basert på en væsketolerant kompressor, altså brønn- strømskompressor, med en foranstående væskeutskiller som tar ut store dråper og væskeklumper fra gassen før den strømmer inn i kompressoren. Den oppfangede væsken mates deretter inn i gasstrømmen foran kompressorinnløpet på en slik måte at dråpestør-relsen og konsentrasjonen av væske i gassen ligger innefor det kompressoren kan tolerere over lang tids drift. Væsken består typisk av en blanding av kondensert vann, produ-sert vann, kondensat og olje med tilsatte kjemikalier. Blandingen er sterkt reservoarav-hengig. Begrepet "innenfor det kompressoren kan tolerere over lang tids drift" er avhengig av kompressorens utforming, konstruksjon og materialvalg. Som nevnt hevder noen kompressorleverandører at allerede eksisterende kompressorer kan tolerere en kontinuerlig driftstilstand med opptil 3 volum-% væske forutsatt at dråpestørrelsen holdes under et visst nivå, for eksempel 50 um. Videre er det under utvikling kompressorer med vesentlig større væsketoleranse enn dette. Det er viktig å merke seg at det er komp-ressorleverandøren som definere hvilken maksimal væskekonsentrasjon kompressoren kan tolerere, kombinert med en viss største dråpestørrelse for kontinuerlig drift, og fremdeles ha et akseptabelt vedlikeholdsintervall, for eksempel tre år eller mer. Hensik-ten med den foreliggende oppfinnelse er å frembringe en væskeutskiller oppstrøms for brønnstrømskompressoren og som er slik at det oppnås en innmating i kompressoren av væske i gassen som tilfredsstiller definerte krav for kompressoren når det gjelder største væskekonsentrasjon og dråpestørrelse. The main purpose of the present invention is therefore to provide a simplified compression system, i.e. a system based on a liquid-tolerant compressor, i.e. a well-flow compressor, with an upstream liquid separator which removes large drops and lumps of liquid from the gas before it flows into the compressor. The captured liquid is then fed into the gas flow in front of the compressor inlet in such a way that the droplet size and concentration of liquid in the gas is within what the compressor can tolerate over a long period of operation. The liquid typically consists of a mixture of condensed water, produced water, condensate and oil with added chemicals. The mixture is strongly reservoir dependent. The term "within what the compressor can tolerate over a long period of operation" depends on the compressor's design, construction and material selection. As mentioned, some compressor suppliers claim that existing compressors can tolerate a continuous operating condition with up to 3% liquid by volume provided the droplet size is kept below a certain level, for example 50 µm. Furthermore, compressors with significantly greater liquid tolerance than this are being developed. It is important to note that it is the compressor supplier who defines the maximum liquid concentration the compressor can tolerate, combined with a certain largest droplet size for continuous operation, and still have an acceptable maintenance interval, for example three years or more. The purpose of the present invention is to produce a liquid separator upstream of the well flow compressor and which is such that a feed into the compressor of liquid in the gas is achieved which satisfies defined requirements for the compressor in terms of maximum liquid concentration and droplet size.

Det kan nevnes at for en tradisjonell bruk av kompressorer på land og på plattformer, er det vanlig å dimensjonere i henhold til dimensjoneringskriteriet i NORSOK P-100 som er : 1,32 x IO"<8>m<3>væske pr. Sm<3>gass, noe som tilsvarer API kriteriet 0,1US gallon per millon scft. Ved et gastrykk på 100 bar tilsvarer dette et væskeinnhold i gassen på ca. 1,3 ppm-vol. I forhold til det som kompressorleverandører oppgir at sentrifugalkompressorer kan tåle ved kontinuerlig drift, gir 1,3 ppm en sikkerhetsfaktor i størrelsesorde-nen på 10000, noe som bare er mulig å oppnå med tradisjonelle, store separatorer og scrubbere. For væsketolerante sentrifugalkompressorer som skal brukes til brønn-strømskompresjon er NORSOK-kriteriet derfor urimelig ved at det ikke utnytter kompressorens evne til å tåle væske. I samsvar med den foreliggende oppfinnelse utnyttes kompressorenes toleranse for væske for å frembringe en anordning, i hvilken væsken følger gassen inn i kompressoren etter en forutgående behandling som gir dråper mindre enn største dråpestørrelse, som kompressoren tåler for kontinuerlig drift, og som samtidig jevner ut væskeinnholdet i gassen, slik at det ikke oppstår topper med høyere væskeinnhold enn det kompressoren kan tåle på det meste. It can be mentioned that for a traditional use of compressors on land and on platforms, it is common to dimension according to the dimensioning criterion in NORSOK P-100 which is: 1.32 x IO"<8>m<3>liquid per Sm <3>gas, which corresponds to the API criterion of 0.1 US gallons per million scft. At a gas pressure of 100 bar, this corresponds to a liquid content in the gas of approximately 1.3 ppm-vol. In relation to what compressor suppliers state that centrifugal compressors can withstand in continuous operation, 1.3 ppm gives a safety factor of the order of 10000, which is only possible to achieve with traditional, large separators and scrubbers. For liquid-tolerant centrifugal compressors to be used for well-flow compression, the NORSOK criterion is therefore unreasonable in that it does not take advantage of the compressor's ability to withstand liquid. In accordance with the present invention, the compressor's tolerance for liquid is used to produce a device in which the liquid follows the gas into the compressor after a previous treatment dling that produces droplets smaller than the largest droplet size, which the compressor can withstand for continuous operation, and which at the same time evens out the liquid content in the gas, so that peaks do not occur with a higher liquid content than what the compressor can withstand at most.

Væskeutskilleren skal utformes slik at den lar det meste av væskeinnholdet følge gass-strømmen, og bare større dråper over en viss størrelse og væskeklumper fanges opp. Det er typevalget av innløp og finrenseutstyr (dråpefanger) foran gassutløpet som bestemmer størrelsen på dråpene, som fanges opp. The liquid separator must be designed so that it allows most of the liquid content to follow the gas flow, and only larger drops above a certain size and lumps of liquid are captured. It is the type of inlet and fine cleaning equipment (droplet catcher) in front of the gas outlet that determines the size of the droplets that are captured.

Den utskilte væsken mates deretter inn i gasstrømmen foran væskeinnløpet ved at blant annet energi fra kompressoren dekker pumpearbeidet for å få væsken fra væskeutskilleren til et blandepunkt for gass og væske foran kompressorinnløpet. Fordi det er liten trykkforskjell mellom væskeutløpet fra væskeutskilleren til blandepunktet, er effektbehovet lite. Pumpingen av væske fra væskeutskilleren til blandepunktet kan utføres enten ved at: • trykksatt gass driver en ejektor som fører den utskilte væsken inn i gasstrøm-men, • en innsnevring av røret med en konvergerende og divergerende del (venturi) foran innløpet skapes et undertrykk som suger den utskilte væsken inn i gass-strømmen ved blandepunktet • en reguleringsventil foran blandepunktet skaper et ønsket undertrykk som kan justeres. The separated liquid is then fed into the gas stream in front of the liquid inlet by, among other things, energy from the compressor covers the pumping work to get the liquid from the liquid separator to a mixing point for gas and liquid in front of the compressor inlet. Because there is little pressure difference between the liquid outlet from the liquid separator to the mixing point, the power requirement is small. The pumping of liquid from the liquid separator to the mixing point can be carried out either by: • pressurized gas drives an ejector which leads the separated liquid into the gas flow, • a narrowing of the tube with a converging and diverging part (venturi) in front of the inlet creates a negative pressure which sucks the separated liquid into the gas stream at the mixing point • a control valve in front of the mixing point creates a desired negative pressure that can be adjusted.

en fast stuping som gir nok undertrykk plasseres foran blandepunktet minst én forstøvningsdyse som er anbrakt i gassutløpsrør frem til et blandepunkt en kombinasjon av dette. a fixed plunge that provides enough negative pressure is placed in front of the mixing point at least one atomizing nozzle which is placed in the gas outlet pipe up to a mixing point or a combination of these.

For å sikre små nok dråper kan det eventuelt settes inn en væskeforstøvningsdyse i røret som leder væske fra væskeutskilleren til innløpsrøret for gass til kompressoren. To ensure small enough drops, a liquid atomization nozzle can possibly be inserted in the pipe which leads liquid from the liquid separator to the inlet pipe for gas to the compressor.

På denne måten forenkles kompresjonssystemet ved at behovet for en pumpe med motor og krafttilførsel elimineres og derved behovet for overhøyde ved at kompressoren overtar pumpearbeidet. In this way, the compression system is simplified in that the need for a pump with motor and power supply is eliminated and thereby the need for overhang as the compressor takes over the pumping work.

Det er også fordelaktig at væskeutskilleren kan plasseres fritt i forhold til kompressoren, fordi pumpearbeidet som kompressoren må utføre for å løfte og føre væsken inn til blandepunktet i kompressorens innløpsrør uansett er lite. It is also advantageous that the liquid separator can be positioned freely in relation to the compressor, because the pumping work that the compressor must perform to lift and lead the liquid into the mixing point in the compressor's inlet pipe is small anyway.

Samlet sett gir oppfinnelsen et komplett utstyr for brønnstrømskompresjon med små dimensjoner i forhold til tradisjonell løsning (Figur 1 og 2), og med stor frihetsgrad med hensyn til innbyrdes høydeplassering av væskeutskilleren og kompressoren. Hovedformålet med oppfinnelsen, som er å forhindre at væske i for høye konsentrasjo-ner og med for stor dråpestørrelse strømmer inn i en kompressor, oppnås med en fremgangsmåte for utskilling av væske fra gass i en brønnstrøm ved brønnstrømskompre-sjon, omfattende en væskeutskiller med et innløp for brønnstrømmen, et utløp for gass og et utløp for væske kjennetegnet ved at utskilte væske fra væskeutskilleren gjennom væskeutløpet tilføres i gassutløpet ved et blandepunkt nedstrøms for væskeutskilleren og oppstrøms for en kompressor, og at større væskeansamlinger i brønnstrømmen inn i væskeutskilleren, så som væskekonsentrasjoner eller væskeplugger, mates ut til blandepunktet over en tidsperiode som er akseptabel for kontinuerlig drift av kompressoren, idet den utskilte væske forstøves før eller ved kompressorens innløp. Overall, the invention provides a complete equipment for well stream compression with small dimensions compared to traditional solutions (Figures 1 and 2), and with a large degree of freedom with regard to the mutual height placement of the liquid separator and the compressor. The main purpose of the invention, which is to prevent liquid in too high concentrations and with too large a droplet size from flowing into a compressor, is achieved with a method for separating liquid from gas in a well stream by well stream compression, comprising a liquid separator with a inlet for the well stream, an outlet for gas and an outlet for liquid characterized by the fact that separated liquid from the liquid separator through the liquid outlet is fed into the gas outlet at a mixing point downstream of the liquid separator and upstream of a compressor, and that larger liquid accumulations in the well stream into the liquid separator, such as liquid concentrations or liquid plugs, is fed out to the mixing point over a period of time that is acceptable for continuous operation of the compressor, the separated liquid being atomized before or at the compressor's inlet.

Derved kan den utskilte væsken mates inn i gassrøret foran innløpet til prosesseringsut-styret via en mellomliggende ejektor eller eduktor eller ved undertrykk i gassrøret, slik at energi fra kompresjonssystemet driver væskepumpingen. Hvis ønsket er å opprette et undertrykk ved blandepunktet for gass og væske foran innløpet til kompressoren, kan dette oppnås med en passende innsnevring i røret, med en fast eller regulerbar struping, eller med minst én forstøvingsdyse, som er plassert særlig i gassinnløpsrøret, før og/eller blandepunktet. Selv da er det energi fra kompressoren som driver dreneringen og eventuelt finnoppdelingen av den utskilte væsken. Thereby, the separated liquid can be fed into the gas pipe in front of the inlet to the processing equipment via an intermediate ejector or eductor or by negative pressure in the gas pipe, so that energy from the compression system drives the liquid pumping. If it is desired to create a negative pressure at the mixing point for gas and liquid in front of the inlet to the compressor, this can be achieved with a suitable narrowing in the pipe, with a fixed or adjustable throttle, or with at least one atomizing nozzle, which is placed in particular in the gas inlet pipe, before and /or the mixing point. Even then, it is energy from the compressor that drives the drainage and possibly the fine division of the secreted liquid.

Oppsummert kan man fastslå at uansett om man bruker dyser eller ejektor eller andre komponenter til å rive opp væske til små dråper med ønsket størrelse er det energi fra kompressoren, dvs. kombinasjon av trykk, trykkfall og volumstrøm i gass, som besørger dråpegenereringen. For eksempel kan trykksatt gass fra kompressorens utløp eller fra et av dens trinn føres inn i en dyse for å bidra til dråpeopprivning. In summary, it can be established that regardless of whether nozzles or ejectors or other components are used to tear up liquid into small droplets of the desired size, it is energy from the compressor, i.e. a combination of pressure, pressure drop and volume flow in gas, which ensures the generation of droplets. For example, pressurized gas from the outlet of the compressor or from one of its stages can be fed into a nozzle to contribute to droplet break-up.

Fordelaktige utførelser i samsvar med den foreliggende oppfinnelse fremgår av de uselvstendige patentkravene og redegjørelsen under. Advantageous embodiments in accordance with the present invention appear from the independent patent claims and the explanation below.

Forutsetningen for et vellykket resultat ved hjelp av trykkgass er at den tilførte trykkgassen har et tilstrekkelig høyt trykk, nærmere bestemt høyere enn væskeutskillerens innløpstrykk under drift, slik at det er nok drivende kraft til at pumpevirkningen tvinger den utskilte væsken tilbake i gasstrømmen foran kompressoren. Gasstrykket må altså både dekke pumpingen og besørge finoppdelengen av væskeklumper til små dråper. The prerequisite for a successful result using compressed gas is that the supplied compressed gas has a sufficiently high pressure, more specifically higher than the liquid separator's inlet pressure during operation, so that there is enough driving force for the pumping action to force the separated liquid back into the gas flow in front of the compressor. The gas pressure must therefore both cover the pumping and ensure the fine division of lumps of liquid into small droplets.

Trykkgass for å drive ejektor og finoppdeling av den utskilte væsken hentes fra et av kompressorens trinn eller fra dens utløp. Fordi det er liten trykkforskjell mellom væske- utløpet fra væskeutskilleren og blandepunktet for gass og væske foran kompressoren, er det vanligvis tilstrekkelig å ta trykkgass fra kompressorens første eller andre trinn. Dette må beregnes fra tilfelle til tilfelle og det avhenger også av kravet til væskefinoppdeling-en og derved hvilken energi som er påkrevd. Compressed gas to drive the ejector and fine division of the separated liquid is obtained from one of the compressor's stages or from its outlet. Because there is little pressure difference between the liquid outlet from the liquid separator and the mixing point for gas and liquid in front of the compressor, it is usually sufficient to take compressed gas from the first or second stage of the compressor. This must be calculated on a case-by-case basis and it also depends on the requirement for liquid fine separation and thereby which energy is required.

Benyttes undertrykk i gassrøret, må dette skapes ved at innsnevring være stort nok til at pumpe- og finfordelingsvirkningen besørges. If negative pressure is used in the gas pipe, this must be created by making the constriction large enough to ensure the pumping and fine distribution effect.

En fordelaktig utførelse av oppfinnelsen er at pumpingen med ejektoren eller strupingen oppstrøms for innløpet til kompressoren, er slik at væskeutskilleren til en hver tid er tom for væske. Da kan nivåmåling og -regulering helt unngås. For å oppnå dette må enten ejektoren eller strupingen innstilles på fast verdi før installasjon, basert på beregninger av størst væskeinnhold i gassen. Under drift er det da ingen mulighet for å justere innstillingen. Derfor er det nødvendig å legge inn en tilstrekkelig sikkerhetsmargin for pumpingen. Hvis for eksempel beregninger tilsier at 10 % av gassen som strømmer inn i væskeutskilleren må gå til væskeutløpsrøret for å sikre at væskeutskilleren alltid holdes tom uten væskenivåøkning, kan det for eksempel forhåndsinnstille på 15 % som sikkerhet. Dette øker kraftforbruket noe for ejektoren eller strupingen, men forbruket holdes uansett lite sett i forhold til kompresjonsarbeidet, noe som ikke noen begrunnelse for tilbakeholden når det gjelder sikkerhetsfaktoren for pumping. Det er ikke sannsynlig at en stor mengde gass i væskeutløpsrøret i forhold til gassutløpsrøret fra væskeutskilleren reduserer virkningsgraden for væskeutskilleren, men tvert i mot øker sikkerheten for at for store væskedråper går inn i gassutløpsrøret og kan komme inn i kompressoren. Ved å velge et forholdsvis stort forhold mellom gass i de to utløpsrørene kan dette redu-sere kravet til innløpsutstyr og eventuelt finrenseutstyr ved gassutløpsrøret, slik at væskeutskillerens indre utstyr kan utformes så enkelt som mulig, for eksempel bare med en enkel innløpsinnretning og ingen form av finrenseutstyr ved gassutløpsrøret. An advantageous embodiment of the invention is that the pumping with the ejector or the throttling upstream of the inlet to the compressor is such that the liquid separator is empty of liquid at all times. Level measurement and regulation can then be completely avoided. To achieve this, either the ejector or the throttle must be set to a fixed value before installation, based on calculations of the greatest liquid content in the gas. During operation, there is no possibility to adjust the setting. It is therefore necessary to enter a sufficient safety margin for the pumping. If, for example, calculations dictate that 10% of the gas flowing into the liquid separator must go to the liquid outlet pipe to ensure that the liquid separator is always kept empty without liquid level rise, it can for example be preset to 15% as a safety measure. This increases the power consumption somewhat for the ejector or throttling, but the consumption is in any case kept small in relation to the compression work, which is no justification for restraint when it comes to the safety factor for pumping. It is not likely that a large amount of gas in the liquid outlet pipe in relation to the gas outlet pipe from the liquid separator reduces the efficiency of the liquid separator, but on the contrary increases the security that too large drops of liquid enter the gas outlet pipe and can enter the compressor. By choosing a relatively large ratio between gas in the two outlet pipes, this can reduce the requirement for inlet equipment and any fine cleaning equipment at the gas outlet pipe, so that the internal equipment of the liquid separator can be designed as simply as possible, for example with only a simple inlet device and no form of fine cleaning equipment at the gas outlet pipe.

Det er avgjørende at den utskilte væsken som går i væskeutløpsrøret, er opprevet til fine dråper med en valgt største størrelse. Det er mulig at gassen som følger med i den utskilte væsken i væskeutløpsrøret sammen på grunn av kollisjonen i blandepunktet med den største gassmengden som passerer i gassutløpsrøret, er nok til å sikre en slik finoppdeling. Hvis det imidlertid er tvil om at dette er tilstrekkelig, kan det settes inn en forstøvningsdyse i væskerøret foran blandepunktet. Slike forstøvningsdyser er kjente, og dysen kan velges slik at gassmengden som er innstilt gjennom væskeutløpsrøret sammen med trykkfallet i dysen, gir en maksimal dråpestørrelse med en bestemt dråpe-størrelsesfordeling. Det er da viktig at ejektoren eller strupingen som skal dekke kraft behovet for både pumping og finoppdel er innstilt slik at det aktuelle kraftbehovet med sikkerhet er dekket. Desto mindre dråper som velges for innstillinge på, desto mindre er slitasjen på kompressorimpellerne på grunn av impulsen ved kollisjon, noe som er gunstig for kompressorens levetid. På den annen side øker kraftforbruket. Valgt mål for drå-pestørrelsen i forhold til kraftforbruk til forstøvning bør derfor avveies fra tilfelle til tilfelle. It is crucial that the secreted liquid that goes into the liquid outlet pipe is broken up into fine droplets of a selected largest size. It is possible that the gas accompanying the separated liquid in the liquid outlet pipe together due to the collision at the mixing point with the largest amount of gas passing in the gas outlet pipe is enough to ensure such a fine division. If, however, there is doubt that this is sufficient, an atomizing nozzle can be inserted into the liquid pipe in front of the mixing point. Such atomizing nozzles are known, and the nozzle can be selected so that the amount of gas which is set through the liquid outlet pipe, together with the pressure drop in the nozzle, gives a maximum droplet size with a specific droplet size distribution. It is therefore important that the ejector or the throttle, which is to cover the power requirement for both pumping and fining, is set so that the power requirement in question is reliably covered. The smaller the drops selected for settings on, the less the wear on the compressor impellers due to the impulse during collision, which is beneficial for the life of the compressor. On the other hand, power consumption increases. The chosen measure for the droplet size in relation to power consumption for atomization should therefore be weighed on a case-by-case basis.

I forhold til den enkleste varianten med forhåndinnstilt pumpearbeid og uten noen form for nivåmåling og regulering kan det tenkes en utførelse som gir mulighet for justering under drift. En mulighet for justering av pumpearbeidet kan ønskes, hvis det er usikker-het om hvor mye væskeinnholdet i gassen kan forandre seg over driftsperioden. Væskeutskilleren kan da utstyres med en nivåføling eller -måling av forskjellige typer, slik som er beskrevet i det etterfølgende, sammen med ulike typer for nivåregulering. Under omtales avvikende former for nivåmåling og -regulering fra det enkel til det avansert. In relation to the simplest variant with pre-set pump work and without any form of level measurement and regulation, a design that allows for adjustment during operation is conceivable. An option for adjusting the pumping work may be desired, if there is uncertainty about how much the liquid content of the gas may change over the operating period. The liquid separator can then be equipped with a level sensing or measurement of different types, as described below, together with different types for level regulation. Different forms of level measurement and regulation are discussed below, from the simple to the advanced.

A. Væskenivået avføles i et punkt i væskeutskillerens nedre del, og når det er avfølt at væskenivået er nådd dit, økes pumpevirkningen enten ved økt pådrag på ejektoren eller ved økt struping av reguleringsventilen oppstrøms for blandepunktet for gass fra gassutløpsrøret utskilt væske fra væskeutløpsrøret inntil ønsket væskenivå er gjenopprettet, f.eks. at væskeutskilleren er helt tømt. Dette kan enten styres manuelt, f.eks. fjernstyrt reguleringsventil, eller automatisk. Økningen i pumpingen skjer for eksempel med 10 % økning inntil det ikke avleses noe væskenivå. A. The liquid level is sensed at a point in the lower part of the liquid separator, and when it is sensed that the liquid level has been reached there, the pumping effect is increased either by increased force on the ejector or by increased throttling of the control valve upstream of the mixing point for gas from the gas outlet pipe, liquid separated from the liquid outlet pipe until the desired fluid level is restored, e.g. that the liquid separator is completely emptied. This can either be controlled manually, e.g. remote control valve, or automatic. The increase in pumping occurs, for example, with a 10% increase until no liquid level is read.

B. Væskeutskilleren innbefater følere for et øvre og nedre nivå. Når væske kommer til det øvre nivået økes pumpingen i trinn med en valgt innstilt verdi, for eksempel 10 %, inntil væske ikke avføles ved det øvre nivået. Når det nedre nivået er gjenopprettet, reduseres så pumpearbeidet på samme måte inntil nivået igjen av-føles øverts, osv. C. Væskeutskilleren er utstyrt med en kontinuerlig nivåmåling, for eksempel nuk-leonisk eller med trykkforskjell, og en kontinuerlig automatisk nivåregulering som holder nivået mellom et øvre og nedre nivå. B. The liquid separator includes sensors for an upper and lower level. When liquid reaches the upper level, pumping is increased in steps by a selected set value, for example 10%, until liquid is not sensed at the upper level. When the lower level is restored, the pumping work is reduced in the same way until the level is sensed upwards again, etc. C. The liquid separator is equipped with a continuous level measurement, for example nu-leonic or with a pressure difference, and a continuous automatic level control that keeps the level between an upper and lower level.

De foretrukne løsningene er de enkleste, dvs. enten at forholdet mellom gass i væskeut-løpsrøret og gassutløpsrøret er med en forhåndsinnstilling før installasjon, noe som ikke gir mulighet for en bevisst justering under drift, eller løsningen omtalt i pkt. A, noe som muliggjør å følge med og justere på en enkel måte. The preferred solutions are the simplest, i.e. either that the ratio between gas in the liquid outlet pipe and the gas outlet pipe is pre-set before installation, which does not allow for a conscious adjustment during operation, or the solution discussed in point A, which enables to follow and adjust in a simple way.

Løsningen fra B og spesielt C kan imidlertid trenges i tilfeller med store variasjoner i væskeinnholdet i gassen i form av store "surger", pluggstrømning ("slug flow") eller ofte forekommende transiente "plugger". For ikke å få for stort væskeinnhold i gassen inn til kompressoren kan det da kreves at den utskilte væsken gis en viss oppholdstid i væskeutskilleren, og dette kan oppnås ved å dosere utskilt væske ut fra væskeutskilleren ved bruk av varianten i B eller C. However, the solution from B and especially C may be needed in cases with large variations in the liquid content of the gas in the form of large "surges", plug flow ("slug flow") or frequently occurring transient "plugs". In order not to get too much liquid content in the gas into the compressor, it can then be required that the separated liquid is given a certain residence time in the liquid separator, and this can be achieved by dosing the separated liquid out of the liquid separator using the variant in B or C.

Dosering av en større væskeansamling som er utskilt, kan også oppnås uten en regulering eller med den enkle reguleringen fra A. Dette oppnås ved å bygge inn en viss bestemt strømningsmotstand i væskeutløpsrøret, enten i form av et passende trangt rør-tverrsnitt eller en restriksjon. Da tar det på grunn av strømningsmotstanden en viss tid før den utskilte væsken er blitt dosert inn i gassen ved blandepunktet, slik at det i gassen inn i kompressoren unngås et væskeinnhold som er for stort. Dosing of a larger fluid accumulation that has been secreted can also be achieved without a regulation or with the simple regulation from A. This is achieved by building a certain determined flow resistance into the liquid outlet pipe, either in the form of a suitable narrow pipe cross-section or a restriction. Then, due to the flow resistance, it takes a certain amount of time before the separated liquid has been dosed into the gas at the mixing point, so that an excessive liquid content in the gas entering the compressor is avoided.

Andre kombinasjoner av løsningene med måling og regulering av nivået fra punkt A til C er også mulig. Other combinations of the solutions with measurement and regulation of the level from point A to C are also possible.

Uansett hvor stor væske- og sandkonsentrasjonen er, må kompressoren som er valgt for de aktuelle tilfellene, konstrueres for å tåle denne over tilstrekkelig tid. I noen tilfeller kan for eksempel tre års drift eller mindre være tilstekkelig tid til å rettferdiggjøre den store besparelsen i kapitalkostnader og kompleksitet som oppfinnelsen muliggjør. Når kompressoren for eksempel etter tre år er blitt så erodert at virkningsgraden er for lav til å utføre det nødvendige kompresjonsarbeidet, så skiftes kompressoren simpelthen ut. Tilstrebelsen er å konstruere en kombinert væskeutskiller, væskefinfordeler og væsketolerant kompressor, slik at utskifting av kompressoren kan følge intervallene med gjen-oppbygning for å tilpasses kompresjonsprosessen. Regardless of how great the liquid and sand concentration is, the compressor chosen for the relevant cases must be designed to withstand this over a sufficient period of time. In some cases, for example, three years of operation or less may be sufficient time to justify the large savings in capital costs and complexity that the invention enables. When, for example, after three years the compressor has become so eroded that the efficiency is too low to carry out the necessary compression work, the compressor is simply replaced. The endeavor is to construct a combined liquid separator, liquid fine distributor and liquid tolerant compressor, so that replacement of the compressor can follow the intervals of rebuilding to adapt to the compression process.

Selv om det ikke skal forstås som noen begrensning, skjer omtalen av oppfinnelsen i fortsettelsen i forbindelse med en væskeutskiller som ofte er plassert på en undersjøisk lokalisering. Dette må imidlertid ikke betraktes som noen begrensning for i hvilke om-givelser den foreliggende anordning skal anbringes. Although it should not be understood as a limitation, the description of the invention in the following takes place in connection with a liquid separator which is often placed on an underwater location. However, this must not be regarded as a limitation for the environments in which the present device is to be placed.

I tillegg til blant annet å drive en ejektor for pumping kan trykkgass fra komperessoren også benyttes for spyling av sand fra væskeutskilleren for å forhindre sandoppbygging. In addition to driving an ejector for pumping, compressed gas from the compressor can also be used to flush sand from the liquid separator to prevent sand build-up.

Med hensyn til spyling for derved å fjerne oppsamlet sand foranlediger bruk av trykkgass en kraftig oppvirvling på grunn av dens trykk og ekspansjon. Plassering av de ikke viste dysene og deres utforming kan optimaliseres for oppgaven. Poenget er følgelig at det finnes tilgjengelig rikelig med spylegass under høyt trykk for utnyttelse. Trykkgass kan brukes til å fjerne oppsamlet sand både fra væskeutskillerens nedre del, fra dens innløpsinnretning eller fra et eventuelt finrensetrinn i dens øvre del. With regard to flushing to thereby remove accumulated sand, the use of compressed gas causes a strong turbulence due to its pressure and expansion. Placement of the nozzles not shown and their design can be optimized for the task. The point is therefore that there is plenty of purge gas available under high pressure for utilization. Compressed gas can be used to remove collected sand both from the lower part of the liquid separator, from its inlet device or from any fine cleaning stage in its upper part.

Ekspansjon av gass gir avkjøling. Det må derfor fastslås om temperaturen kan bli så lav at det er fare for hydratdannelse. I så fall må det på kjent måte injiseres et hydrathemmende middel, f.eks. MEG, DEG, TEG, metanol eller tilsvarende. I de fleste tilfellene er ekstra tilsetning av hydrathemmende middel neppe nødvendig, fordi i utgangspunktet et slikt middel allerede er tilsatt brønnstrømmen. Expansion of gas causes cooling. It must therefore be determined whether the temperature can become so low that there is a risk of hydrate formation. In that case, a hydration inhibitor must be injected in a known manner, e.g. MEG, DEG, TEG, methanol or equivalent. In most cases, additional addition of a hydrate-inhibiting agent is hardly necessary, because basically such an agent has already been added to the well stream.

Væskene nevnt over kan som et alternativ også brukes til periodisk sandspyling av væskeutskillerens nedre del, innløpsinnretning og finrensetrinn. Likeså kan væskene nevnt over periodevis tilføres i væskeutskilleren med en slik mengde at væske føres via blandepunktet inn i kompressoren for utvasking av avleiringer i denne. As an alternative, the liquids mentioned above can also be used for periodic sand flushing of the liquid separator's lower part, inlet device and fine cleaning stage. Likewise, the liquids mentioned above can be periodically added to the liquid separator in such a quantity that liquid is fed via the mixing point into the compressor for washing out deposits in it.

Det skal også nevnes at for å sikre at sand ikke bygger seg opp i væskeutskilleren, kan den nedre delen ha konisk utforming, for eksempel med en konisk innsats, og at vinke-len for konen er slik at sand hele tilden renner nedover og føres ut via væskeutløpsrøret. It should also be mentioned that in order to ensure that sand does not build up in the liquid separator, the lower part can have a conical design, for example with a conical insert, and that the angle of the cone is such that sand all the way flows down and is carried out via the liquid outlet pipe.

Det som gjør den foreliggende oppfinnelse ulik fra det tidligere kjente, er forenklingen ved at en tradisjonell pumpe, for eksempel sentrifugalpumpe med elektromotor, over-flødiggjøres og virkelig separator og scrubber fjernes. I væskeutskilleren er det ikke behov for nøye nivåmåling, slik at nivåmåleutstyret kan forenkles eller utelates. Utela-telse av pumper fører automatisk til fordelen av at utstyret til elektrisk kraftforsyning av pumpemotoren bortfaller. Videre innebærer eliminering av en kontinuerlig nivåregulering i utskilleren en forenkling av kontrollsystemet og ved å innstille pumpingen med bruk av ejektor eller undertrykk, slik at væskeutskiller er tom eller tilnærmet tom til en hver tid, faller behovet for regulering helt bort. What makes the present invention different from the previously known is the simplification in that a traditional pump, for example a centrifugal pump with an electric motor, is redundant and the real separator and scrubber are removed. In the liquid separator, there is no need for careful level measurement, so that the level measuring equipment can be simplified or omitted. The omission of pumps automatically leads to the advantage that the equipment for electric power supply of the pump motor is omitted. Furthermore, the elimination of a continuous level regulation in the separator involves a simplification of the control system and by setting the pumping with the use of an ejector or negative pressure, so that the liquid separator is empty or nearly empty at all times, the need for regulation disappears completely.

Ved å utelate pumper, spesielt sentrifugalpumper, fjernes også behovet for en bestemt minimal overhøyde av væskenivået i forhold til innløpet til pumpen, dvs. NPSHR. Slik som tidligere nevnt, kan dette utgjøre for eksempel 4 m. I tillegg til innspart høyde med-fører det også reduksjon i vekt og størrelse. Fjerning av utstyr, og spesielt roterende utstyr, gir også en økt pålitelighet. Omitting pumps, especially centrifugal pumps, also removes the need for a certain minimum elevation of the liquid level relative to the inlet to the pump, i.e. NPSHR. As previously mentioned, this can amount to, for example, 4 m. In addition to the height savings, it also results in a reduction in weight and size. Removal of equipment, and particularly rotating equipment, also provides increased reliability.

Det som tillater fjerning av pumper i samsvar med den foreliggende oppfinnelse er at brønnstrømskompressoren overtar pumpearbeidet, og at energi fra kompressoren brukes til å føre væske fra væskeutskilleren tilbake til gassen foran innløpet til kompressoren med akseptabel konsentrasjon og dråpestørrelse. What allows the removal of pumps in accordance with the present invention is that the well stream compressor takes over the pumping work, and that energy from the compressor is used to lead liquid from the liquid separator back to the gas in front of the inlet to the compressor with acceptable concentration and droplet size.

Utnyttelse av noe av energien som tilføres en undersjøisk kompressor til pumpe- og finoppdelingsarbeidet, er en realistisk mulighet fordi det viser seg at effektbehovet for pumpingen av felt med gass samt blanding av gass og kondensat er svært lite i forhold til effektbehovet for kompresjonen. Tabell 3 under anskueliggjør dette med tall for ty-piske eksempler. Effektbehovet for kompresjon er anslagsvis for eksemplet med gass og gass-kondensat henholdsvis 4 000 kW og 10 000 kW, og overslag viser et kraftbehov for oumoine oå henholdsvis 1 kW oe 300 kW.Tabell 3 Utilization of some of the energy supplied to a subsea compressor for pumping and fining work is a realistic possibility because it turns out that the power requirement for pumping fields with gas and mixing gas and condensate is very small in relation to the power requirement for compression. Table 3 below illustrates this with figures for typical examples. The power requirement for compression is estimated for the example of gas and gas-condensate to be 4,000 kW and 10,000 kW respectively, and estimates show a power requirement for oumoine oå respectively 1 kW and 300 kW. Table 3

Oppdimensjonering av kompressoren og dens motor for å dekke det beskjedne pumpearbeidet og drenerings- og finoppdelingsarbeid representerer ikke noen merkbar økning i så vel fysiske dimensjoner som i vekt eller kostnad for disse komponentene. Dette ut-gjør heller ikke noen merkbar forstyrrelse for drift av kompressoren. Upsizing the compressor and its motor to cover the modest pumping work and drainage and fining work does not represent any appreciable increase in either physical dimensions or weight or cost of these components. This also does not constitute any noticeable disturbance to the operation of the compressor.

Noen undersjøiske kompressorer benytter gass fra kompressorens utløp eller mellom-trinn (mellom innløp og utløp) til kjøling av den elektriske motoren og eventuelle andre komponenter som krever kjøling, så som eventuelle magnetlagre. Gassen som benyttes til kjøling, er typisk 3 til 10 % av den totale gassraten som komprimeres, og etter at den samme gassen er benyttet til kjøling av motoren eller andre komponenter, ledes den tilbake oppstrøms for kompressoren, for derved å kunne gjenkomprimeres. Det kreves en kompresjonseffekt for å gjenkomprimere denne kjølegassen. Det er derfor gunstig å benytte gassen også som trykkgass for væskeutskilleren, dvs. for drift av ejektor, for-støvningsdyse og sandspyling som omtalt for den foreliggende oppfinnelse. Some subsea compressors use gas from the compressor's outlet or intermediate stage (between inlet and outlet) to cool the electric motor and any other components that require cooling, such as any magnetic bearings. The gas used for cooling is typically 3 to 10% of the total gas rate that is compressed, and after the same gas has been used for cooling the engine or other components, it is led back upstream of the compressor, so that it can be recompressed. A compression effect is required to recompress this refrigerant gas. It is therefore advantageous to use the gas also as pressurized gas for the liquid separator, i.e. for operating the ejector, atomizing nozzle and sand flushing as discussed for the present invention.

Det kan antydes at for flerfasepumping av en blanding med gass, olje og vann, og hvor væskemengden typisk ligger på 5-20 volum-%, er andelen av den totalt tilførte effekten til flerfasepumpen som benyttes til væskepumping, ofte betydelig mindre enn mengden brukt til gasskompresjon, f.eks. 20 %. Legg merke til at den foreliggende oppfinnelse ikke utelukkende er anvendelig for en strøm av gass eller en blanding av gass og kondensat, men likeså eksempelvis for flerfasepumping. Hvis det utvikles kompressorer med høy væsketoleranse, kan oppfinnelsen også muliggjøre bruk av kompressorer i til feller hvor det nå er brukt flerfasepumper. Det praktiske spørsmålet er da om flerfasepumping i samsvar med oppfinnelsen er mer fordelaktig enn en konvensjonell flerfasepumping. It can be suggested that for multiphase pumping of a mixture of gas, oil and water, and where the amount of liquid is typically 5-20% by volume, the proportion of the total added power to the multiphase pump that is used for liquid pumping is often significantly less than the amount used for gas compression, e.g. 20%. Note that the present invention is not exclusively applicable to a flow of gas or a mixture of gas and condensate, but also, for example, to multiphase pumping. If compressors with a high liquid tolerance are developed, the invention can also enable the use of compressors in cases where multiphase pumps are now used. The practical question is then whether multiphase pumping in accordance with the invention is more advantageous than conventional multiphase pumping.

I forhold til den konvensjonelle dreneringen av en undersjøisk væskeutskiller med et tilhørende væskeoppsamlingsvolum og nivåstyring når pumper brukes til drenering, gir den foreliggende oppfinnelse en betydelig forenkling og dessuten reduserte byggedi-mensjoner. In relation to the conventional drainage of an underwater liquid separator with an associated liquid collection volume and level control when pumps are used for drainage, the present invention provides a significant simplification and also reduced construction dimensions.

Oppfinnelsen skal nå forklares nærmere ved hjelp av foretrukne utførelser som er vist på tegningene, i hvilke: Figur 1 viser skjematisk et konvensjonelt undersjøisk system for kompresjon av gass; Figur 2 illustrerer skjematisk typisk høyde og diameter for en konvensjonell løsning med undersjøisk gasskompresjon ved hjelp av en kompressor, en separator og en sentrifugalpumpe i samsvar med eksemplet for gass foran, jf. Tabell 3; The invention will now be explained in more detail by means of preferred embodiments shown in the drawings, in which: Figure 1 schematically shows a conventional underwater system for compression of gas; Figure 2 schematically illustrates typical height and diameter for a conventional solution with subsea gas compression using a compressor, a separator and a centrifugal pump in accordance with the example for gas in front, cf. Table 3;

I Tabell 4 er gitt henvisningstall som vil bli benyttet til å forklare og belyse oppfinnelsen ved hjelp av figur 3 til 11. Table 4 gives reference numbers that will be used to explain and illustrate the invention with the help of figures 3 to 11.

Legg merke til at utstyret som er tatt med i tabell 4, kun er det som er nødvendig for å belyse oppfinnelsen og dens funksjon. For praktisk drift kan det i tillegg finnes atskillig annet tilbehør, så som f.eks. en anti-strømstøtlinje med kjøler og reguleringsventil, til-bakeslagsventiler, trykk- og temperaturfølere, etc. Note that the equipment included in Table 4 is only what is necessary to illustrate the invention and its function. For practical operation, there can also be several other accessories, such as e.g. an anti-current surge line with cooler and control valve, non-return valves, pressure and temperature sensors, etc.

I det følgende skal virkemåten til oppfinnelsen forklares ved bruk Tabell 4 og Figur 3 til 11. In what follows, the operation of the invention will be explained using Table 4 and Figures 3 to 11.

I Figur 3 er vist en utførelse av oppfinnelsen hvor en brønnstrøm er ført inn i en væskeutskiller 1' gjennom et innløpsrør 13. Væskeutskilleren består av en beholder 1 og kan ha forskjellig innvendig utstyr for å øke væskeutskillingsgraden. Det er her viktig å være oppmerksom på at formålet med væskeutskilleren foran en brønnstrømskompres-sor ikke er høy virkningsgrad ved væskeutskillingen, men bare utskilling av væskeklumper og dråper over en viss størrelse som kan gi så stor slitasje på kompressoren at den får uakseptabel kort funksjonstid mellom nødvendig vedlikehold eller reparasjon. En innløpsinnretning 2 kan omfatte alt fra et rør som munner ut i beholderen 1 til en væskefordelingskasse, eller forskjellige typer ledeskovler, eller utstyr som setter den innstrømmende gassen i rotasjon, for eksempel sykloner. Slikt innløpsutstyr virker ved å ta impulsen ut av den innstrømmende væsken, fordeler væsken over væskeutskillerens 1' tverrsnitt og skiller ut dråper over en bestemt størrelse. I mange tilfeller er passende bare med innløpsutstyr for å gi tilstekkelig dråpeutskilling. Et finrenseutstyr 3, dvs. en dråpefanger, foran et gassutløpsrør 5 kan omfatte alt fra avbøyningsseparatorer, sjalusier, trådmatter, fibermatter til multisykloner. I tillegg til dimensjonering av beholderen 1 finnes det derfor forskjellige typer innløps- og utløpsinnretninger å ta i bruk for å oppnå at dråper over en viss diameter ikke følger gasstrømmen i overløp gjennom et gassut-løpsrør 5 og inn i en kompressor 11. Noen ganger kan en tom beholder klare oppgaven. Figure 3 shows an embodiment of the invention where a well stream is led into a liquid separator 1' through an inlet pipe 13. The liquid separator consists of a container 1 and can have different internal equipment to increase the degree of liquid separation. It is important here to be aware that the purpose of the liquid separator in front of a well flow compressor is not a high degree of efficiency in the liquid separation, but only the separation of liquid lumps and drops above a certain size, which can cause so much wear on the compressor that it has an unacceptably short service life between necessary maintenance or repair. An inlet device 2 can comprise everything from a pipe that opens into the container 1 to a liquid distribution box, or different types of guide vanes, or equipment that sets the inflowing gas in rotation, for example cyclones. Such inlet equipment works by taking the impulse out of the inflowing liquid, distributes the liquid over the liquid separator's 1' cross-section and separates drops of a certain size. In many cases, only inlet equipment is suitable to provide sufficient droplet separation. A fine cleaning device 3, i.e. a droplet catcher, in front of a gas outlet pipe 5 can comprise everything from deflection separators, blinds, wire mats, fiber mats to multicyclones. In addition to the dimensioning of the container 1, there are therefore different types of inlet and outlet devices to be used in order to achieve that drops above a certain diameter do not follow the gas flow in overflow through a gas outlet pipe 5 and into a compressor 11. Sometimes an empty container does the job.

For å pumpe gassen fra væskeutskilleren 1' er det på Figur 3 vist en utførelse med bruk av en ejektor 15 som er drevet av trykksatt gass fra kompressorens 11 utløp eller fra et In order to pump the gas from the liquid separator 1', Figure 3 shows an embodiment using an ejector 15 which is driven by pressurized gas from the outlet of the compressor 11 or from a

av dens trinn avhengig av hvilket trykk som er nødvendig. Trykkgassen føres via et rør 16 fra kompressoren og kan valgfritt reguleres med en reguleringsventil 20 for å justere pumpevirkningen. I noen tilfeler brukes trykksatt gass fra et av kompressorens 11 trinn of its steps depending on which pressure is required. The compressed gas is fed via a pipe 16 from the compressor and can optionally be regulated with a control valve 20 to adjust the pumping action. In some cases, pressurized gas is used from one of the compressor's 11 stages

eller dens utløp for å kjøle kompressorens elektromotor 12.1 slike tilfeller kan den trykksatte kjølegassen brukes for drift av ejektoren 15 ved å føre kjølegassen gjennom et rør 17 og en valgfri reguleringsventilen 21. Røret 16 med ventilen 20 er da ikke nød-vendige. På grunn av gjennomstrømningen av trykksatt gass gjennom ejektoren blandes utskilt væske som på den måten er pumpet, med gassen og finoppdeles til dråper. Hvor små dråpene er som resulterer av dette, avhengig blant annet av trykkfallet gjennom or its outlet to cool the compressor's electric motor 12.1 in such cases, the pressurized cooling gas can be used to operate the ejector 15 by passing the cooling gas through a pipe 17 and an optional control valve 21. The pipe 16 with the valve 20 is then not necessary. Due to the flow of pressurized gas through the ejector, secreted liquid thus pumped mixes with the gas and is finely divided into droplets. How small the drops are that result from this depends, among other things, on the pressure drop through

ejektoren, mengden av gass og ejektorens utforming. For å bedre kunne styre den største dråpestørrelse kan det settes inn en forstøvningsdyse 9 foran et blandepunkt 8, ved hvilket gasstrømmen via gassutløpsrøret 5 møter væsken fra væskeutløpsrøret 4. Det ansees som gunstig at forstøvningsdysen 9 er så nær blandepunktet 8 som mulig, slik at gassen med dråper møter gasstrømmen fra gassutløpsrøret 5 så raskt som mulig i blandepunktet 8, noe som medfører at dråpene får minst mulig tid og sannsynlighet for å flyte sammen før blandepunktet. Blandingen av gass og finoppdelte dråper strømmer så gjennom et kompressorinnløpsrør 10 inn i kompressoren. Det er her gunstig at blandepunktet 8 er så nær kompressorens innløp som mulig, dvs. at kompressorinnløpsrøret er kort. Hvis kompressorinnløpsrøret er eksempelvis 3 m og gassen med dispergerte dråper har en strømningshastighet på 15 m/s, blir oppholdstiden for dråpene i kompressorinn-løpsrøret 0,2 s og sannsynligheten for kollisjon og sammensmelting til større dråper er liten og uten nevneverdig betydning. the ejector, the amount of gas and the ejector's design. In order to better control the largest droplet size, an atomization nozzle 9 can be inserted in front of a mixing point 8, whereby the gas flow via the gas outlet pipe 5 meets the liquid from the liquid outlet pipe 4. It is considered advantageous that the atomization nozzle 9 is as close to the mixing point 8 as possible, so that the gas with droplets, the gas flow from the gas outlet pipe 5 meets the mixing point 8 as quickly as possible, which means that the droplets have the least possible time and probability to flow together before the mixing point. The mixture of gas and finely divided droplets then flows through a compressor inlet pipe 10 into the compressor. It is advantageous here that the mixing point 8 is as close to the compressor inlet as possible, i.e. that the compressor inlet pipe is short. If the compressor inlet pipe is, for example, 3 m and the gas with dispersed droplets has a flow velocity of 15 m/s, the residence time for the droplets in the compressor inlet pipe is 0.2 s and the probability of collision and coalescence into larger droplets is small and of no significant importance.

I sin enkleste form er det ikke innsatt nivåfølere eller nivåmåleutstyr i væskeutskilleren 1', men mengden av trykkgass som ved hjelp av det respektive røret 16, 17 driver ejektoren 15, er på forhånd beregnet og systemet er slik at det kjøres med tom tank. Det betyr at pumpearbeidet som ejektoren 15 utfører, er så stort at det ikke finnes et væskenivå i beholderen 1. Pumpearbeidet med ejektoren 15 kan da innstilles slik at det medføres en viss beregnet mengde gass i væskeutløpsrøret 4 sammen med væsken. Hvis det av og til skulle komme større væskeansamlinger, noe som innebærer et visst kortvarig væskenivå i beholderen 1, har ikke det noen betydning så lenge væskenivået ikke stiger opp til et brønnstrøminnløpsrør 13 eller innløpsinnretnningen 2. For å sikre dette bør derfor ejektoren forhåndsinnstilles med en viss overkapasitet som en sikkerhetsfaktor. In its simplest form, there are no level sensors or level measuring equipment inserted in the liquid separator 1', but the amount of compressed gas which, with the help of the respective pipe 16, 17, drives the ejector 15, is calculated in advance and the system is such that it is run with an empty tank. This means that the pumping work that the ejector 15 performs is so great that there is no liquid level in the container 1. The pumping work with the ejector 15 can then be set so that a certain calculated amount of gas is carried into the liquid outlet pipe 4 together with the liquid. If from time to time larger liquid accumulations occur, which implies a certain short-term liquid level in the container 1, it has no significance as long as the liquid level does not rise to a well flow inlet pipe 13 or the inlet device 2. To ensure this, the ejector should therefore be pre-set with a certain excess capacity as a safety factor.

For å kunne justere pumpearbeidet til ejektoren 15 over tid, etter hvert som trykket i brønnstrømmen normalt avtar, den virkelige gassmengden øker og forholdet mellom væske og gass endres, kan det monteres en enkel væskeføler 18 som bare gir signal for væske eller ingen væske i beholderen 1 i valgt avstand over væskeutløpsrøret 4. Hvis et væskenivå registreres av føleren 18, kan pådraget av trykkgass fra det respektive rør 16, 17 og derved pumpearbeidet økes ved å åpne på den aktuelle reguleringsventilen 20,21. Dette kan enten gjøres med manuell fjernstyring av ventilen 20, 21, eller regulerings-funksjonen kan legges inn i et automatisk reguleringssystem som styrer ventilen 20,21. Enten reguleringen er manuell eller automatisk kan den følge en viss strategi som øker pådraget med for eksempel i trinn på 10 %, inntil ingen væske lenger registreres av væskeføleren 18. En utforming av noe mer avansert type kan ha to eller flere nivåfølere over hverandre for å gi et bedre beslutningsgrunnlag for innstillingen av ejektorens 15 pumpearbeid. In order to be able to adjust the pumping work of the ejector 15 over time, as the pressure in the well stream normally decreases, the real amount of gas increases and the ratio between liquid and gas changes, a simple liquid sensor 18 can be mounted which only gives a signal for liquid or no liquid in the container 1 at a selected distance above the liquid outlet pipe 4. If a liquid level is registered by the sensor 18, the application of compressed gas from the respective pipe 16, 17 and thereby the pumping work can be increased by opening the relevant control valve 20,21. This can either be done with manual remote control of the valve 20, 21, or the regulation function can be incorporated into an automatic regulation system that controls the valve 20, 21. Whether the regulation is manual or automatic, it can follow a certain strategy that increases the force by, for example, in steps of 10%, until no more liquid is registered by the liquid sensor 18. A design of a more advanced type can have two or more level sensors above each other in order to provide a better decision-making basis for the setting of the ejector's 15 pump work.

Det kan i noen tilfeller velges å montere en nivåføler 18 for kontinuerlig måling i væskeutskilleren 1'. Slikt nivåmåleutstyr er kjent, for eksempel trykkdifferanse eller nukle-onisk. Ved å styre ventilene 20, 21 ved kontinuerlig nivåavlesing med nivåføleren 18, kan nivået i beholderen 1 holdes mellom en nedre og øvre grense. Motivasjonen for å benytte et slikt nivåkontrollsystem kan skyldes at væskeinnholdet i brønnstrømmen varierer mye, for eksempel ved pluggstrøm eller stadige store "surger", og at en nivåregulering som holder utskilt væske tilbake i beholderen 1, fordeler den over en viss tid inn i gasstrømmen ved blandepunktet 8. På den måten er gass med for store øyeblikks verdier forhindret fra å strømme inn i kompressoren 11. In some cases, it may be chosen to mount a level sensor 18 for continuous measurement in the liquid separator 1'. Such level measuring equipment is known, for example pressure difference or nucleonic. By controlling the valves 20, 21 by continuous level reading with the level sensor 18, the level in the container 1 can be kept between a lower and an upper limit. The motivation for using such a level control system may be due to the fact that the liquid content in the well flow varies a lot, for example in the case of plug flow or constant large "surges", and that a level control that keeps separated liquid back in the container 1, distributes it over a certain time into the gas flow by the mixing point 8. In this way, gas with excessively large moment values is prevented from flowing into the compressor 11.

I de fleste tilfeller er det ikke nødvendig med kontinuerlig nivåmåling og -styring. Den utskilte væsken kan sikres en viss nødvendig oppholdstid for å gi tilstrekkelig utjevning av væskeinnholdet i gassen som strømmer inn i kompressoren 11 fra den er skilt ut i væskeutskilleren 1' til den når blandepunktet 8 ved forhåndsjustering av drivgassmeng-den til ejektoren 15 i forhold til trykkfallet samt lengden og diameteren av væskeut-løpsrøret 4 og trykkfallet gjennom den valgfrie forstøvningsdysen 9. Hvis for eksempel ejektoren er slik innstilt at strømningshastigheten i røret 4 er 2 m/s og rørlengden er 20 m, er oppholdstiden for den utskilte væsken 10 s, noe som anses å gi tilstrekkelig utjevning av væskeinnholdet i gasstrømmen inn til kompressorens 11 innløp. Ved alminneli-ge "surger" under drift er det ikke påkrevd med noen innstilling av en bestemt oppholdstid for væsken før den når blandepunktet 8, fordi væskeinnholdet i brønnstrømmen under drift til en hver tid er mindre enn det maksimalt tillatte. In most cases, continuous level measurement and control is not necessary. The separated liquid can be ensured a certain necessary residence time in order to provide sufficient equalization of the liquid content of the gas that flows into the compressor 11 from the time it is separated in the liquid separator 1' until it reaches the mixing point 8 by pre-adjustment of the propellant gas quantity of the ejector 15 in relation to the pressure drop as well as the length and diameter of the liquid outlet pipe 4 and the pressure drop through the optional atomizing nozzle 9. If, for example, the ejector is set so that the flow rate in the pipe 4 is 2 m/s and the pipe length is 20 m, the residence time for the separated liquid is 10 s, which is considered to provide sufficient equalization of the liquid content in the gas flow into the compressor 11 inlet. In the case of ordinary "surgers" during operation, it is not required to set a specific residence time for the liquid before it reaches the mixing point 8, because the liquid content in the well stream during operation is at all times less than the maximum permitted.

Figur 4 viser en annen utførelse av oppfinnelsen i hvilken den utskilte væsken fra utskilleren 1' suges gjennom væskeutløpsrør 4 og til blandepunktet 8 ved et undertrykk som er frembrakt av en innsnevring 7 i tverrsnittet mellom gassutløpsrøret 5 og kompressor-innløpsrøret 10. Innsnevringen kan ha form av en konvergerende del i enden av gassut-løpsrøret samt en divergerende del i begynnelsen av kompressorinnløpsrøret og væske-utløpsrøret 4 munner ut mellom den konvergerende og divergerende delen hvor det på grunn av økt hastighet i det trangere tverrsnittet oppstår et undertrykk. Innsnevringen kan kontureres for et visst fast undertrykk som til enhver tid sikrer tømt eller tilnærmet tømt beholder 1. Hvis en forstøvningsdyse 9 er benyttet, må den ha en slik konstruksjon at trykkfallet gjennom denne også dekkes. Figure 4 shows another embodiment of the invention in which the separated liquid from the separator 1' is sucked through the liquid outlet pipe 4 and to the mixing point 8 by a negative pressure which is produced by a constriction 7 in the cross-section between the gas outlet pipe 5 and the compressor inlet pipe 10. The constriction can have the form of a converging part at the end of the gas outlet pipe as well as a diverging part at the beginning of the compressor inlet pipe and the liquid outlet pipe 4 opens out between the converging and diverging part where, due to increased speed in the narrower cross-section, a negative pressure occurs. The constriction can be contoured for a certain fixed negative pressure which at all times ensures an empty or nearly empty container 1. If an atomizing nozzle 9 is used, it must have such a construction that the pressure drop through this is also covered.

En annen måte for å bevirke at den utskilte væsken fra beholderen 1 føres til blandepunktet 8, er å ha en struping, f.eks. en strupeventil 6 foran blandepunktet 8, slik at det oppstår et tilstrekkelig trykkfall gjennom strupingen til at den utskilte væsken suges med tilstrekkelig hastighet fra beholderen , og at trykkfall gjennom eventuell forstøv-ningsdyse 9 dekkes. Strupingen kan enten være fast eller en regulerbar ventil 6. Også i forbindelse med oppfinnelsen i henhold til Figur 4 kan det settes inn forskjellige former for nivåføling eller kontinuerlig måling, slik som beskrevet i forbindelse med Figur 3, og nivået kan tilsvarende styres ved å regulere strupingen enten manuelt fjernstyrt eller automatisk. Another way to cause the secreted liquid from the container 1 to be led to the mixing point 8 is to have a throttle, e.g. a throttle valve 6 in front of the mixing point 8, so that a sufficient pressure drop occurs through the throttle so that the secreted liquid is sucked at a sufficient speed from the container, and that the pressure drop through any atomizing nozzle 9 is covered. The throttle can either be fixed or an adjustable valve 6. Also in connection with the invention according to Figure 4, different forms of level sensing or continuous measurement can be used, as described in connection with Figure 3, and the level can be controlled accordingly by regulating the throttling either manually remote-controlled or automatically.

På Figur 4, og kan også gjelde for oppfinnelsen som er vist på Figur 3, er nedre del av væskeutskilleren 1' utformet som en trakt 22 med stor nok vinkel til at sand som følger den utskilte væsken, ikke kan bygge seg opp for så å rase ned utløpet 4 og gi uheldig slitasje på kompressoren 11 når det skjer, eller i verste fall bygge seg opp slik at utløpet fra beholderen 1 blokkeres. Slik som et alternativ til traktformet utløp 22, kan det føres et rør, ikke vist, med trykksatt gass fra kompressorens utløp eller fra et av dens trinn eller i form av kjølegass fra motoren og inn i beholderen, slik at den trykksatte gassen i form av rettede stråler mot bunnen spyler ut eventuell sand som er avsatt. Spylingen kan skje kontinuerlig eller med visse ønskede mellomrom. En slik spyling kan eventuelt kombineres med et traktformet utløp. In Figure 4, and may also apply to the invention shown in Figure 3, the lower part of the liquid separator 1' is designed as a funnel 22 with a large enough angle that sand that follows the separated liquid cannot build up so that run down the outlet 4 and cause unfortunate wear on the compressor 11 when this happens, or in the worst case build up so that the outlet from the container 1 is blocked. As an alternative to the funnel-shaped outlet 22, a pipe, not shown, can be led with pressurized gas from the outlet of the compressor or from one of its stages or in the form of cooling gas from the engine into the container, so that the pressurized gas in the form of directed jets towards the bottom flush out any sand that has been deposited. The flushing can take place continuously or at certain desired intervals. Such a flush can optionally be combined with a funnel-shaped outlet.

En annen løsning for å fjerne risikoen for sandoppbygging kan bevirkes ved å spyle den nedre delen av væskeutskilleren 1' med et hydrathindrende middel, f.eks. MEG. Med et ønsket mellomrom kan det spyles så store mengder MEG eller annen væske inn i væskeoppsamleren 1' og som deretter forstøves via dysen 9 før innstrømning i kompressoren 11, slik at det kan virke rensende på kompressorens indre ved å fjerne avset-ninger. Another solution to remove the risk of sand build-up can be effected by flushing the lower part of the liquid separator 1' with a hydrate-preventing agent, e.g. ME. At a desired interval, such large quantities of MEG or other liquid can be flushed into the liquid collector 1' and which is then atomized via the nozzle 9 before flowing into the compressor 11, so that it can have a cleaning effect on the interior of the compressor by removing deposits.

På Figur 6 til 9 er det vist andre utførelser i samsvar med oppfinnelsen, i hvilke utførel-sene som er omtalt omtalt over, suppleres med 9', 9" som er plassert enten i gassut-løpsrøret 5 eller kompressorinnløpsrøret 10, eller både i gassutløpsrøret og kompressor-innløpsrøret. Legg imidlertid at komponentene som er illustrert på de tidligere figurene ikke gjenfinnes her. I de ulike variantene forstøver altså den respektive forstøvningsdy-sen den medfølgende væsken i strømmen gjennom gassutløpsrøret eller kompressorinn-løpsrøret. I varianten fra Figur 6 forstøver forstøvningsdysen 9 den utskilte væsken i væskeutløpsrøret 4, mens forstøvningsdysen 9' forstøver medført væske i gassen som passerer gjennom gassuløpsrøret. I utførelsen fra Figur 8 skjer det en forstøvning av væsken som er medført i gasstrømmen, både i gassutløpsrøret og kompressorinnløpsrø-retet som er anbrakt før og etter blandepunktet 8. Figures 6 to 9 show other embodiments in accordance with the invention, in which the embodiments described above are supplemented with 9', 9" which are placed either in the gas outlet pipe 5 or the compressor inlet pipe 10, or both in the gas outlet pipe and the compressor inlet pipe. Note, however, that the components illustrated in the previous figures are not found here. In the various variants, the respective atomizing nozzle atomizes the accompanying liquid in the flow through the gas outlet pipe or the compressor inlet pipe. In the variant from Figure 6, the atomizing nozzle atomizes 9 the separated liquid in the liquid outlet pipe 4, while the atomizing nozzle 9' atomizes entrained liquid in the gas that passes through the gas outlet pipe. In the embodiment from Figure 8, the liquid entrained in the gas flow is atomized, both in the gas outlet pipe and the compressor inlet pipe which is placed before and after the mixing point 8.

På Figur 5 er vist en variant av oppfinnelsen i hvilken at væskeutskilleren er en syklon 1". Sykloner kan konstrueres slik at de gir en bestemt største dråpediameter som går inn i gassutløpsrøret 5. Hvis gassmengden og tettheten varierer over tid, kan flere sykloner settes i parallell, slik at sykloner fases inn eller ut etter behov for å følge forholdene. Oppfinnelsen kan for øvrig utformes slik som er omtalt i forbindelse med Figur 3 og 4. Figure 5 shows a variant of the invention in which the liquid separator is a cyclone 1". Cyclones can be constructed so that they provide a specific largest droplet diameter that enters the gas outlet pipe 5. If the gas quantity and density vary over time, several cyclones can be placed in parallel, so that cyclones are phased in or out as needed to follow the conditions. The invention can also be designed as discussed in connection with Figures 3 and 4.

Figur 10 er tatt med for å antyde reduksjon i dimensjoner som oppnås i forhold til den konvensjonelle kompressorkonfigurasjonen med separator og pumpe fra Figur 1 og 2. På Figur 10 er kompressoren med motor oppstilt vertikalt. Tilsvarende er antydet dimensjoner for et en kompressor med motor som er horisontalt stilt på Figur 11. Bare komponenter som har betydning for dimensjonene er vist. For arrangementet fra Figur 10 kan det antydes at det får plass innenfor en bredde x dybde x høyde på 4 x 4 x 7 m og tilsvarende for Figur 11 er størrelsen 4 x 4 x 4 m. Vekten reduseres betydelig i forhold til konvensjonell utforming og likeledes kompleksiteten, og det fås økt pålitelighet. Figure 10 is included to indicate the reduction in dimensions that is achieved in relation to the conventional compressor configuration with separator and pump from Figures 1 and 2. In Figure 10, the compressor with motor is arranged vertically. Similarly, dimensions for a compressor with a motor that is positioned horizontally are indicated in Figure 11. Only components that are important for the dimensions are shown. For the arrangement from Figure 10, it can be suggested that there is space within a width x depth x height of 4 x 4 x 7 m and correspondingly for Figure 11 the size is 4 x 4 x 4 m. The weight is significantly reduced compared to conventional design and likewise complexity, and increased reliability is achieved.

Fordi væskeutskilleren 1' er liten og lett i forhold til konvensjonell løsning, er det i de fleste tilfeller fordelaktig ikke å ha mekaniske konnektorer i kompressorinnløpsrøret 10 mellom væskeutskilleren og kompressoren 11, men løfte opp hele arrangementet ved nødvendig vedlikehold eller reparasjon. Because the liquid separator 1' is small and light compared to conventional solutions, it is in most cases advantageous not to have mechanical connectors in the compressor inlet pipe 10 between the liquid separator and the compressor 11, but to lift up the entire arrangement for necessary maintenance or repair.

Claims

1. Method for separating liquid from gas in a well flow by well flow compression, comprising a liquid separator (1') with an inlet (13) for the well flow, an outlet (5) for gas and an outlet (4) for liquid, characterized by that separated liquid from the liquid separator (1') through the liquid outlet (4) is fed into the gas outlet (5) at a mixing point (8) downstream of the liquid separator (1') and upstream of a compressor (11), and that larger liquid accumulations in the well flow into the liquid separator (1'), such as liquid concentrates or liquid plugs, is fed out to the mixing point (8) over a period of time that is acceptable for continuous operation of the compressor (11), the separated liquid being atomized before or at (9") of the compressor (11) inlet.

2. Method according to claim 1, characterized in that an ejector (15) arranged in the liquid outlet (4) pumps and divides the separated liquid from the liquid separator (1') into droplets.

3. Method according to claim 2, characterized in that the ejector (15) is driven with pressurized gas from one of the compressor's (11) stages, and that the gas is supplied to the ejector (15) through a pipe (16) which is arranged at any stage in the compressor (11) or its expiry.

4. Method according to claim 3, characterized in that the pressurized gas is supplied to the ejector (15) in an amount and pressure for the correct energy supply to thereby achieve the desired droplet size distribution.

5. Method according to claims 3 and 4, characterized in that a valve (20) which is either ROV operated, manually remote controlled or automatically controlled, is arranged in the pipe (16).

6. Method according to claims 3 and 4, characterized in that the ejector (15) is operated with pressurized cooling gas from a compressor motor 12, and that the pressurized cooling gas is supplied to the ejector (15) through a pipe (17).

7. Method according to claim 6, characterized in that a valve (21) which is either ROV-operated, manually remotely controlled manually or automatically controlled, is arranged in the pipe (17).

8. Method according to claim 1, characterized in that a pipe constriction (7) for pumping and fine division of the separated liquid from the liquid separator (1') through the liquid outlet (4) is arranged at the mixing point (8).

9. Method according to claim 8, characterized by the flow narrowing (7) consisting of a converging part arranged in the gas outlet (5) and a diverging part arranged at an inlet pipe (10) to the compressor (11), and that the liquid outlet (4) opens out between the converging and diverging part.

10. Method according to claim 9, characterized in that a valve (6) which is either ROV-operated, remotely controlled manually or controlled automatically, is arranged upstream of the mixing point (8).

11. Method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that a valve (19) which is either ROV-operated, remotely controlled manually or automatically controlled, is arranged in the liquid outlet (4).

12. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that an atomization nozzle (9', 9") is arranged in the gas outlet pipe (5) or in the compressor inlet pipe (10), or in both the gas outlet pipe and the compressor inlet pipe.

13. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the valve (20,21) is regulated based on the reading of a signal from at least one level sensor or gauge (18) for the separated liquid arranged in the liquid separator (1').

14. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid separator (1') is equipped with a lower funnel-shaped part (22).

15. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the liquid separator (1') is equipped with at least one cyclone.

16. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that an atomizing nozzle (9) is arranged in the liquid outlet (4).

17. Method according to any of the preceding claims, characterized in that the liquid separator (1') is equipped with a single well stream inlet (13) which itself opens inside the liquid separator (1').

18. Method according to claim 17, characterized in that the well flow inlet (13) opens into a longitudinal, downward-directed slot.

19. Method according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the well flow inlet (13) inside the liquid separator (11) is equipped with a device for impulse removal from, cross-sectional distribution of and some droplet separation from inflowing liquid.

20. Method according to claim 19, characterized in that the well flow inlet (13) inside the liquid separator (11) is equipped with a device (2) in the form of either a liquid distribution box, guide vanes, a device for gas rotation or at least one cyclone.

21. Method according to any of the preceding claims, characterized in that a fine cleaning device or drop separator (3) is arranged in the liquid separator (1') before the gas outlet (5).

22. Method according to claim 21, characterized in that the fine cleaning device or the drop separator (3) is in the form of either a deflection separator, shutters, wire mats, fiber mats or multicyclones.