NO334830B1 - Anordning og fremgangsmåte for drift av et undersjøisk kompresjonssystem i en brønnstrøm - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for drift av et undersjøisk kompresjonssystem, og et undersjøisk kompresjonssystem i en brønnstrøm er beskrevet. Det undersjøiske kompresjonssystemet omfatter en kompressor (1) og en pumpe (2) drevet av en elektromotor, idet kompressoren tjener til å komprimere gass og pumpen tjener til å pumpe væske fra kompresjonssystemet. Komprimert gass blir resirkulert fra kompressorens nedstrøms side til dets oppstrøms side via en turboekspansjonsenhet (10) som er driftsmessig forbundet med en generator (17). Generatoren er konfigurert til å levere ladestrøm til et batteri (18) som respons på resirkulering av komprimert gass via turboekspansjonsenheten, idet pumpen drives av elektrisk kraft som blir tilført fra batteriet.

Description

Anordning og fremgangsmåte for drift av et undersjøisk kompresjonssystem i en brønnstrøm

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører kompresjonssystemer konfigurert for å øke trykk og strømning i en brønnstrøm i undersjøisk hydrokarbonproduksjon. Nærmere bestemt vedrører foreliggende oppfinnelse forbedrede anordninger og fremgangsmåter for drift av et undersjøisk kompresjonssystem som er konfigurert for dette formålet.

Bakgrunn og kjent teknikk

Produksjon av gass offshore omfatter installasjoner på hav-bunnen som blir styrt og forsynt med kraft fra en landbasert eller sjøbasert terminal eller vertsfasilitet. Brønnfluid blir transportert via rørledninger fra et undersjøisk produksjonssystem til en mottaksterminal for videre prosessering før produktene ledes til markedet. I de første produksjonsfasene er trykket i fluidreservoaret vanligvis tilstrekkelig til å lede hydrokarbonfluidene gjennom rørledningen. Senere i produksjons-prosessen, eller i tilfeller der det er svært lang avstand mellom brønnfluidreservoaret og mottaksterminalen, kan øking av fluidtrykk og fluidstrøm være nødvendig i ett eller flere kompresjonssystemer langsetter rørledningen, for å opprettholde strømningsrate og produksjonsnivå.

I kompresjonssystemer blir gass i brønnstrømmen ført til en kompressor som er konfigurert for å levere gassen nedstrøms i komprimert form. Overskytende væske kan bli ekstrahert fra brønnstrømmen og ledet til en pumpe som er konfigurert til å pumpe væsken nedstrøms, typisk ved å injisere væsken i den komprimerte gassen som kompressoren leverer. En mikset tofase brønnstrøm forlater på denne måten kompresjonssystemet med et forhøyet nivå på trykk og strømning. Likevel kan det under-sjøiske kompresjonssystemet valgfritt bli innrettet for utløp av øket gass- og væskestrømninger via separate eksportrørled-ninger.

Brønnstrømmen kan bli oppsamlet i en separatorbeholder plassert oppstrøms for kompressoren og pumpen, og konfigurert for separasjon av gass fra væske, der separatoren sørger for forutsigbare driftspunkter både for kompressoren og pumpen i forhold til væskevolumfraksjon eller væskenivå i systemet.

Kompressorer som brukes i undersjøiske kompresjonssystemer kan være tilpasset prosessering av våtgass som inneholder en bestemt andel væske. Derfor kan separatoren i noen applikasjon-er være erstattet av en mikser som er konfigurert til å blande gass og væske og lede en homogenisert våtgass til kompressoren. Imidlertid kan f.eks. en undersjøisk sentrifugalkompressor normalt ikke starte i væskefylt stand. Over et visst væskenivå i kompresjonssystemet vil det kreves pumper for å drenere kompressorsystemet forut for start av kompressoren.

Vanligvis blir hver kompressor og pumpe typisk drevet av en elektrisk motor som får tilført kraft for drift og regulering via en navlestreng {umbilical) mellom kompresjonssystemet og dets vertsfasilitet. Derved krever hver pumpemotor i et konven-sjonelt kompresjonssystem et individuelt arrangement av kraft-og reguleringsutstyr, slik som undersjøisk koblingsanlegg, våtkoblede elektriske konnektorer, høyspent elektriske kabelbroer og elektriske reguleringssystemkomponenter, kjøle- og smørekretser inkludert ventiler, strømnings- og trykkregulering osv.

Sammenfatning av oppfinnelsen

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å forenkle distribusjonen av kraft fra land eller overflate til utstyr plassert under-sjøisk.

Oppfinnelsen tar også sikte på å skaffe en plan for distribuert kraftgenerering i et undersjøisk kompresjonssystem som omfatter en kompressor og en elektromotorpumpe, idet kompressoren tjener til å komprimere gass og pumpen tjener til å pumpe væske fra

kompresjonssystemet.

En annen hensikt med foreliggende oppfinnelse er å sørge for å fjerne oppsamlet væske fra en våtgasskompressor før kompressoren startes, med andre ord å sørge for drenering av kompressoren uten at denne kjører.

I det minste én av hensiktene blir oppfylt i en fremgangsmåte for drift av det undersjøiske kompresjonssystemet i en brønn-strøm der kompresjonssystemet omfatter en kompressor og en elektromotorpumpe, idet kompressoren tjener til å komprimere gass og pumpen tjener til å pumpe væske fra kompresjonssystemet, ved at fremgangsmåten omfatter følgende: - å fremskaffe en gassreturledning som forbinder en nedstrøms side av kompressoren med en oppstrøms side av kompressoren; - å innrette en turboekspansjonsenhet i strømningsforbindelse med gassreturledningen; - å forbinde turboekspansjonsenheten driftsmessig med en generator konfigurert til å levere ladestrøm til et batteri; - å drive generatoren for å lade batteriet som respons på resirkulering av komprimert gass via turboekspansjonsenheten og å drive pumpen med elektrisk kraft som blir tilført fra batteriet.

Fremgangsmåten kan videre omfatte tilførsel av gass via en gasstilførselsledning til kompressoren fra en beholder som er innrettet i brønnstrømmen oppstrøms for kompressoren.

Fremgangsmåten kan videre omfatte trinnene der gass og væske i brønnstrømmen blir blandet og ført som en homogenisert våtgass til kompressoren fra en beholder konfigurert som en mikser.

Fremgangsmåten omfatter alternativt trinnene der gass og væske i brønnstrømmen blir ført hver for seg til kompressoren, henholdsvis til pumpen fra en beholder konfigurert som en separator.

I forbindelse f.eks. med sentrifugalkompressorer som egner seg for prosessering av våtgass kan fremgangsmåten dessuten omfatte trinnene der væske blir drenert fra kompressoren og til beholderen. I denne forbindelsen kan pumpen kjøres som respons på et detektert væskenivå i kompressoren og/eller beholderen.

Fremgangsmåten kan alternativt omfatte trinnene der væske blir drenert fra kompressoren til en separat dreneringstank og pumpen kjøres for å pumpe væske fra dreneringstanken som respons på et målt væskenivå i dreneringstank og/eller kompressor.

Fremgangsmåten omfatter fortrinnsvis trinnet der pumpen kjører på batterikraft for å drenere kompresjonssystemet før kompressoren startes.

Et undersjøisk kompresjonssystem for en brønnstrøm i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter en kompressor og en elektromotorpumpe, idet kompressoren tjener til å komprimere gass og pumpen tjener til å pumpe væske fra kompresjonssystemet. En gassreturledning er innrettet som forbinder en nedstrøms side av kompressoren med en oppstrøms side av kompressoren; en turboekspansjonsenhet er innrettet i strømningsforbindelse med gassreturledningen; turboekspansjonsenheten er driftsmessig koblet til en generator der generatoren er konfigurert til å levere ladestrøm til et batteri som svar på resirkulering av komprimert gass via turboekspansjonsenheten, og pumpen kjører på elektrisk kraft tilført fra batteriet.

I en foretrukket utførelse er en gasstilførselsledning innrettet til å forbinde kompressoren med en beholder innrettet oppstrøms for kompressoren. Beholderen kan være en mikser som blander gass og væske til en homogenisert våtgass ført til kompressoren. Beholderen kan alternativt være en separator som leverer gass og væske hver for seg henholdsvis til kompressoren og pumpen.

I en foretrukket utførelse er kompressoren forbundet med beholderen for å dumpe dreneringsvæske fra kompressoren i beholderen via en dreneringsledning. I denne utførelsen er middel for detektering av væskenivå i beholderen innrettet til å regulere driften av pumpen.

I en foretrukket utførelse er kompressoren innrettet i strømningsforbindelse med en dreneringstank, og middel for detektering av væskenivå i dreneringstanken regulerer driften av pumpen.

I en foretrukket utførelse er inntaket til turboekspansjonsenheten forbundet med en utløpsledning for komprimert gass mellom kompressorutløpet og et væskeinjeksjonspunkt på utløps-ledningen for komprimert gass, og utløpet fra turboekspansjonsenheten kan via en strømningsreguleringsventil kobles til en fluidledning som leder våtgass til kompressoren. Strømnings-reguleringsventilen blir aktivert som respons på et detektert væskevolumnivå i beholderen.

Utløpet fra turboekspansjonsenheten kan alternativt være innrettet for tilkobling til brønnstrømmen oppstrøms for beholderen.

I en foretrukket utførelse kan et utløp fra pumpen kobles til beholderen via en strømningsreguleringsventil innrettet i en væskeretursløyfe.

Gasstrøm gjennom turboekspansjonsenheten kan aktiveres som respons på en detektert surgetilstand (surge condition) i kompressoren.

Pumpen kan være en fortrengningspumpe. Et reduksjonsgir eller en hastighetsreduksjonsanordning kan være innført mellom turboekspansjonsenheten og generatoren.

I en foretrukket utførelse er batteriet et batterisett i et avbruddsfritt kraftforsyningssystem (UPS).

Med andre ord blir trykkdifferansen generert av kompressoren brukt til å drive en turboekspansjons-drevet generator til å lade et batteri eller et sett av batterier. Batteriet/ batteriene kan være en del av et avbruddsfritt kraftforsyningssystem (Uninterruptible Power Supply - UPS).

På denne måten vil oppfinnelsen redusere behovet for elektrisk kraft fra land, idet pumpen vil være selvforsynt med elektrisk kraft generert in situ, og i tillegg kan oppfinnelsen lade batterier.

Turboekspansjonsenheten er en sentrifugal- eller en aksial-turbin der komprimert gass under høyt trykk ekspanderer, og energien i den ekspanderende gassen blir frigjort for å drive en ekspansjonsturbin eller en rotor i turboekspansjonsenheten.

I den foreliggende oppfinnelse har ekspansjonsturbinen en utgangsaksel som er driftsmessig koblet til en generator konfigurert til å levere ladestrøm til batteri/batterier. Generator og turboekspansjonsenhet kan være sammenkoblet direkte eller indirekte f.eks. via et reduksjonsgir eller en anordning for hastighetsreduksjon plassert mellom turboekspansjonsenheten og generatoren.

Turboekspansjonsenheten er inkludert i en gasstilførselsløyfe, inkludert en gassledning som forbinder nedstrøms eller utløps-siden av kompressoren med oppstrøms eller inntakssiden av kompressoren. Trykket av den ekspanderte gassen som kommer ut av turboekspansjonsenheten kan holdes høyere enn gasstrykket på inntakssiden av kompressoren for å resirkulere gassen til gassstrømmen oppstrøms for kompressoren. Alternativt kan den ekspanderte gassen bli returnert til den oppstrøms gasstrømmen ved hjelp av en ejektor drevet av gasstrømmen på kompressorens inntaksside.

Turboekspansjonsenhet og generator kan intermitterende bli kjørt for å opprettholde tilstanden til batteriet/batteriene. Turboekspansjonsenhet og generator kan valgfritt bli kjørt for å generere drivkraft tilført direkte til pumpen.

Pumpen kan kjøres som respons på et detektert væskevolumnivå i f.eks. separatoren eller blandebeholderen, eller som respons på en detektert væskenivå i kompressor/kompressorhus. Pumpen kan brukes som en dreneringspumpe drevet med batterikraft for å drenere væske fra kompressorsysternet før kompressoren startes.

Uttaket på utløpssiden av pumpen kan kobles til separator eller blandebeholder for resirkulering av væske via en strømnings-reguleringsventil innrettet i en væskeretursløyfe, inkludert en væskereturledning, f.eks. for å unngå risiko ved at pumpen kjører tørr.

Pumpen kan stoppes i tilfelle væskenivået når en lavnivågrense i separatoren eller blandebeholderen. I tillegg kan pumpen ha en ekstern væskeserviceledning for tilførsel av f.eks. metanol eller glykol som kan tjene til kontinuerlig og/eller intermitterende fylling (priming) av pumpen.

Strømningskretsen for det undersjøiske kompresjonssystemet omfatter en gassreturledning som tilbakefører gass fra utløpssiden til inntakssiden på kompressoren. En anti-surge-resirkuleringssløyfe kan inkluderes i foreliggende oppfinnelse ved å innrette for strømning gjennom gassreturledningen via turboekspansjonsenheten som respons på en detektert surgetilstand i kompressoren. Under en surgetilstand kan væske-strømning gjennom pumpen reguleres enten for resirkulering av væske til beholderen eller for injeksjon av væske i eksport-ledningen.

Flere sett av kompressorer og pumper kan være innrettet i det undersjøiske kompresjonssystemet, der hvert sett henholdsvis omfatter en komprimert gassretursløyfe, en væskeretursløyfe og en turboekspansjonsenhet, generator og batteripakke.

To eller flere kompressorer eller kompressortrinn kan være innrettet i serie. En turboekspansjonsenhet kan være satt inn i en returstrøm av komprimert gass fra en etterfølgende kompressor, henholdsvis fra et etterfølgende kompressortrinn, til en foregående kompressor eller foregående kompressortrinn i seriekoblingen.

En mellomkjøler kan dessuten være installert mellom kompressorene eller kompressortrinnene i seriekoblingen.

Ytterligere fordeler, fordelaktige egenskaper og utførelser av oppfinnelsen vil fremgå av de uselvstendige patentkravene og av følgende detaljerte beskrivelse av foretrukne utførelser.

Kort beskrivelse av tegningsfigurene

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningsfigurene. Tegningsfigurene viser som følger: Figur 1 er et diagram som viser skjematisk anordningen av et undersjøisk kompresjonssystem med tidligere kjent teknikk; Figur 2 er et diagram tilsvarende figur 1, som viser anordningen av et undersjøisk kompresjonssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse, og Figur 3 er et forenklet diagram som viser en implementering av foreliggende oppfinnelse.

Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser

En oversikt over hovedmoduler og strømningskretser i et under-sjøisk kompresjonssystem for øking av brønnstrøm er vist skjematisk i diagrammet på figur 1. Det undersjøiske kompresjonssystemet mottar tofase eller flerfase brønnfluid fra minst ett undersjøisk produksjonssystem og leder øket brønnfluid F inn i en eller flere eksportrørledninger for videre transport til en mottaksterminal eller vertsfasilitet.

Det undersjøiske kompresjonssystemet omfatter en kompressor-modul inkludert en eller flere kompressorer 1 og en pumpemodul inkludert minst én elektromotordrevet pumpe 2. En beholder 3 som er plassert i brønnstrømmen oppstrøms for kompressoren kan være konfigurert som en separator som separerer gass fra væske i et tofaset brønnfluid. Beholderen 3 kan alternativt være konfigurert som en mikser som blander væske og gass til et homogent fluid eller våtgass for å ledes til kompressoren. Beholderen 3 kan virke som en dreneringsbeholder for systemet og motta overskytende fluid som blir returnert fra kompressoren til beholderen 3. Beholderen 3 kan i tillegg være strukturert for å løse opp væskeplugger i brønnstrømmen, for hydrat-prevensjon og for utskilling av faste partikler som følger med i brønnstrømmen, for gass-scrubbing osv., slik at i alle tilfeller komprimerbar fluid (våtgass) blir ledet til kompressorinntaket. Kompressoren 1 er konstruert til å komprimere gassen og å lede ut gassen med et forhøyet trykk i eksportrørledning-en. Pumpen 2 er konstruert til å injisere fluid med et forhøyet trykk inn i gasstrømmen som strømmer ut fra kompressoren.

Krafttilførsel med høy og lav spenning for hydraulikk, regulerings- og hjelpeutstyr blir tilført fra vertsfasiliteten via en navlestreng (umbilical) koblet til det undersjøiske kompresjonssystemet. Kraft til hjelpeutstyr og regulering blir distribuert til forbrukere i det undersjøiske kompresjonssystemet via transformatorer, kraftkabler og våtkoblede elektriske konnektorer, koblingsanlegg (switchgear), elektriske kabelbroer (jumpers), skillebrytermoduler osv. Fordi kompressoren (e) og pumpen(e) er individuelt drevet av elektro-motorer 4 og 5 med dedikerte variabel hastighet (Variable Speed Drive - VSD), er det nødvendig å individuelt installere hjelpeutstyr og utstyr for kraftregulering for hver motor. På tegningsfigurene er det dedikerte hjelpe- og kraftregulerings-utstyret skjematisk representert med VSD-blokker 6.

Figur 2 er en oversikt over et undersjøisk kompresjonssystem som er innrettet til bruk etter foreliggende oppfinnelse. En merkbar forskjell i arkitekturen på figur 2 er det betydelig reduserte antallet av VSD-blokker 6, som kan være redusert med 50 % som et resultat av drift av pumpen(e) 2 med elektrisk kraft generert in situ, dvs. undersjøisk.

Selvsagt vil reduksjon av antall komponenter som kreves for distribusjon av kraft til et undersjøisk kompresjonssystem gjelde alle komponenter som ellers ville vært involvert i tilførsel av elektrisk kraft fra land eller overflate.

Et undersjøisk kompresjonssystem innrettet i samsvar med en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse er illustrert skjematisk på figur 3.

Uten en uttrykkelig detaljert forklaring med henvisning til figur 3, vil et fullt utstyrt og operativ undersjøisk kompresjonssystem typisk omfatte manifolder og ventiler for import og eksport av brønnstrøm, strømnings- og trykkmålere, resirkuleringsledninger og -ventiler, anti-surge-regulerings-kretser og ventiler, kretser og ventiler for smøre- og barrierefluid, navlestreng-termineringshode, transformatorer, kjølere, sandfelle osv. samt annet utstyr som vanligvis finnes i et undersjøisk kompresjonssystem. For oversiktens skyld er den detaljerte strukturen og organiseringen av moduler og enheter som er av underordnet betydning for forståelsen av oppfinnelsen utelatt på figur 3.

I et undersjøisk kompresjonssystem som implementerer oppfinnelsen blir en brønnstrøm F tilført via tilførselsledning 7. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen blir brønnstrømmen mottatt i en beholder 3 konfigurert som en mikser som utfører blanding av gass og væske i brønnstrømmen, hvilket frembringer en homogenisert koraprimerbar våtgass som blir ledet fra beholderen 3 til inntaket på kompressor 1 via gasstilførselsledning 8.

Komprimert gass blir ledet ut fra kompressoren 1 via utløpsrør 9 for komprimert gass til utgående røropplegg og eksportrørled-ninger (ikke vist). Minst en del av den komprimerte gassen lar seg ekstrahere fra kompressorutløpsrørledningen 9 for tilførsel via gasstilførselsledning 11 til en turboekspansjonsenhet 10. Ekspandert gass blir ledet ut fra turboekspansjonsenheten 10 og resirkulert til oppstrøms side av kompressoren via returled-ningen 12 for ekspandert gass, over en strømningsregulerings-ventil 13.

Strømningsreguleringsventilen 13 som alternativt kan være installert på gasstilførselsledningen 11 til turboekspansjonsenheten 10, kan være regulerbar som respons på et væskevolumnivå i beholderen 3 detektert av sensormiddel S og brukt i en undersjøisk reguleringsenhet 14 som regulerer innstilling av strømningsreguleringsventilen 13. En énveisventil 15 i gassreturledning 12 forhindrer tilbakestrømning inn i returgass-ledning 12.

Som alternativ til å returnere den ekspanderte gassen fra turboekspansjonsenheten 10 til gasstilførselsledningen 8 på oppstrøms side av kompressoren 1, som illustrert ved heltrukne streker på figur 3, kan den ekspandert gassen bli returnert lengre oppstrøms på oppstrøms side av kompressoren, slik som til beholderen 3 eller til brønnstrømmen oppstrøms for beholderen 3, som illustrert på figur 3 med stiplede streker, som forlenger gassreturledningen 12 til oppstrøms side av beholderen 3. Dette alternativet kan være fordelaktig f.eks. i et tilfelle der væske blir utfelt fra den ekspanderte gassen på utløpssiden av turboekspansjonsenheten 10.

Ekspansjonsturbinen 16 i turboekspansjonsenheten 10 er driftsmessig koblet til en rotor eller stator i en generator 17.

Generatoren 17 er koblet til et sett batterier 18, og generatoren leverer under drift ladestrøm til batteriene som resultat av tilførsel av komprimert gass til turboekspansjonsenheten 10 via gassresirkuleringssløyfen 11, 12. Batterisettet kan være inkorporert i et avbruddsfritt strømforsyningssystem (UPS) 19.

Pumpemotoren 5 blir drevet fra batteriet/batteriene 18, eller som et alternativ drevet direkte av generatoren 17. Under drift suger pumpen væske fra beholderen 3 via væsketilførselsledning 20 for injeksjon inn i utløpsledningen 9 for komprimert gass, via væskeinjeksjonsledningen 21 som er forbundet til utløpsled-ningen 9 i et væskeinjeksjonspunkt. Dersom det passer, kan resirkulering av væske tilbake til beholderen 3 oppnås via væskeretursløyfe 22 og strømningsreguleringsventil 23 som forbinder beholderen 3 med væskeinjeksjonsledningen 21 på utløpssiden av pumpen.

I den utførelsen som er beskrevet ovenfor, som prosesserer et homogenisert tofasefluid, kan pumpen 2 virke som en dreneringspumpe som kun drives intermitterende for å drenere kompresjonssystemet for overskytende væske. For dette formålet kan væske som er oppsamlet i kompressoren og i hvilket som helst hjelpeutstyr, bli returnert til beholderen 3 via en dreneringsledning 24. Drift av pumpen 2 kan være initiert som respons på et målt væskenivå i beholderen 3 og/eller kompressoren.

Overskytende væske kan alternativt bli oppsamlet i en separat dreneringstank, slik som en sump 25 innrettet på kompressoren eller en dreneringsbeholder (drain pot) 26 innrettet i strøm-ningsforbindelse med kompressoren. Driften av pumpen kan så bli initiert som respons på et målt væskenivå i kompressoren, i sumpen eller i dreneringsbeholderen. Pumpen vil da bare kjøre, på batteristrøm, dersom kompressoren er fylt med væske, og kjøre inntil væsken i kompressorhuset og i eventuelt hjelpeutstyr ligger på et akseptabelt nivå der det er trygt å starte kompressoren.

I andre utførelser, slik som utførelser hvor pumpen f.eks. er i drift hyppigere, kan pumpen bli stoppet i tilfelle væsken når et lavt innstillingspunkt/lavt væskenivå i beholderen 3 eller kompressoren. Pumpen kan også ha en ekstern væskeserviceledning som typisk leverer metanol eller glykol som kan brukes til kontinuerlig og/eller intermitterende fylling (priming) av pumpen.

Kraft til hjelpeutstyr og regulering kan bli tilført kompressormotoren 4 via VSD-blokk 6 og navlestreng-terminer-ingshodeblokk 27 som representerer de nødvendige høyspennings-og lavspenningskretser, våtkoblede konnektorer, koblingsanlegg, skillebrytere osv.

Kompressorer brukt i undersjøiske kompresjonssystemer kan være konstruert for en betydelig økning av gasstrykk, som f.eks. fra om lag 40 bar ved kompressorinntaket til om lag 120 bar ved kompressorutløpet. Kraftige sentrifugalkompressorer for våtgass blir vanligvis brukt i denne forbindelse, typisk med driftseffekt i området fra om lag én til flere titalls megawatt og med rotasjonshastighet i størrelsesorden 8-12 000 omdr./minutt.

Vedkommende pumper som brukes i undersjøiske kompresjonssystemer er konstruert for å øke væsketrykket opp til det trykket som kreves for injisering av væsken i den komprimerte gassen som strømmer ut fra kompressoren. Fortrengningspumper er nyttige i denne forbindelse, dimensjonert for driftseffekt i området fra noen titalls kilowatt til flere hundre kilowatt, og med rotasjonshastighet på om lag 1500-4000 omdr./minutt. I utførelse f.eks. som en dreneringspumpe kan pumpen være konstruert for strømningshastigheter i størrelsesorden om lag 100 m3 per time.

Kompressorer, fortrengningspumper eller sentrifugalpumper som roterer med andre turtall og driftseffekt kan imidlertid også brukes.

Ikke desto mindre skaffer foreliggende oppfinnelse stor frihet i valg av roterende komponenter i kompresjonsstasjonen fordi drivgasstrømningen og resulterende utgående dreiemoment og rotasjonshastighet lar seg regulere med

strømningsreguleringsventilen 13.

En anordning for hastighetsreduksjon eller regulering, indikert med en symbolisk representasjon 28 på figur 3, slik som f.eks. en hydrodynamisk momentomformer eller en elektrisk hysterese-clutch, f.eks., kan valgfritt være satt inn mellom turboekspansjonsenheten og generatoren og regulert mellom null og 100 % låsing mellom drivende og drevne komponenter, avhengig av det nødvendige utgående dreiemoment.

Den distribuerte kraftforsyningen og undersjøiske kraft-genereringen slik det er beskrevet ovenfor, gir en rekke fordeler, blant andre følgende: • en forenklet kraftdistribusjon fra overflate/land til pumpen, • besparelse av plass og kostnader som følge av mindre komplekst utstyr og kraftregulering,

• drenering av kompressoren er mulig uten at den kjører,

• forenklet regulering ved bruk av turboekspansjonsenhet som kan kjøre med stor variasjon av rotasjonshastigheter,

• forenklet pumperegulering,

« et mykt antisurge-system, en bedre strømningsmargin mot kompressorsurge, • lading av UPS-batterier ved å nytte overskuddskraft/ trykkdifferanse i perioder da pumpen ikke kjører.

Oppfinnelsen er ikke begrenset til utførelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert imot kan mange mulige modifikasjoner være åpenbare for en fagperson ut fra beskrivelsene her, uten å gå bort fra oppfinnelsens grunnidé. Slik modifikasjon kan for eksempel omfatte et antall kompressorer og pumper innrettet i det undersjøiske kompresjonssystemet. En annen modifikasjon ser for seg at to eller flere kompressorer eller kompressortrinn er innrettet i serie. I slik utførelse kan en mellomkjøler være installert mellom kompressorene eller kompressortrinnene som er innrettet i serie. Det kan også tenkes et arrangement med en mellomliggende tapping og ekstrahering av komprimert gass mellom kompressorene eller kompressortrinnene innrettet i serie, for tilførsel til turboekspansjonsenheten.

Disse og andre tenkelige modifikasjoner som gir tilsvarende virkning og fordeler, er forutsett av oppfinneren og skal regnes som inkludert i omfanget av de vedlagte patentkravene.

Claims (22)

1. Fremgangsmåte for drift av et undersjøisk kompresjonssystem i en brønnstrøm, der kompresjonssystemet omfatter en kompressor (1) og en pumpe (2) drevet av en elektromotor, der kompressoren tjener til å komprimere gass og pumpen tjener til å pumpe væske fra kompresjonssystemet, der fremgangsmåten omfatter: - å fremskaffe en gassreturledning (11, 12) som forbinder en nedstrøms side av kompressoren med en oppstrøms side av kompressoren; - å innrette en turboekspansjonsenhet (10) i strømnings-forbindelse med gassreturledningen (11, 12); - å forbinde turboekspansjonsenheten driftsmessig til en generator (17) konfigurert for å levere ladestrøm til et batteri; - å drive generatoren for å lade batteriet (18) som respons på resirkulering av komprimert gass via turboekspansjonsenheten, og å drive pumpen med elektrisk kraft som blir tilført fra batteriet.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, idet gass blir tilført via en gasstilførselsledning (8) til kompressoren (1) fra en beholder (3) innrettet i brønnstrømmen oppstrøms for kompressoren.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, idet gass og væske i brønnstrømmen blir blandet og ledet som en homogenisert våtgass til kompressoren fra en beholder (3) konfigurert som en mikser.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, idet gass og væske i brønnstrømmen blir ledet hver for seg til henholdsvis kompressoren og pumpen fra en beholder (3) konfigurert som en separator.

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, idet væske blir drenert (24) fra kompressoren (1) inn i beholderen (3).

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 2, 4 eller 5, idet pumpen (2) blir kjørt som respons på et detektert væskenivå i beholderen (3) eller kompressoren.

7. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1-4, idet væske blir drenert fra kompressoren (1} til en separat dreneringstank {25; 26), og pumpen (2) kjøres for å pumpe væske fra dreneringstanken som respons på et målt væskenivå i dreneringstanken eller kompressoren.

8. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet pumpen (2) kjøres på batterikraft for drenering av kompresjonssystemet før kompressoren startes.

9. Undersjøisk kompresjonssystem for en brønnstrøm hvor kompresjonssystemet omfatter en kompressor (1) og en pumpe (2) drevet av en elektromotor, der kompressoren tjener til å komprimere gass og pumpen tjener til å pumpe væske fra kompresjonssystemet,karakterisert vedat - en gassreturledning (11,12) er innrettet som forbinder en nedstrøms side av kompressoren med en oppstrøms side av kompressoren, - en turboekspansjonsenhet (10) er innrettet i strømnings-forbindelse med gassreturledningen (11,12), - turboekspansjonsenheten er driftsmessig koblet til en generator (17), der generatoren er konfigurert til å levere ladestrøm til et batteri (18) som respons på resirkulering av komprimert gass via turboekspansjonsenheten, idet pumpen kan kjøre på elektrisk kraft som blir tilført fra batteriet (18).

10. Kompresjonssystem i henhold til krav 9, idet en gass-tilførselsledning (8) er innrettet til å forbinde kompressoren (1) med en beholder (3) innrettet oppstrøms for kompressoren.

11. Kompresjonssystem i henhold til krav 10, idet beholderen (3) er en mikser som blander gass og væske til en homogenisert våtgass tilført til kompressoren.

12. Kompresjonssystem i henhold til krav 10, idet beholderen (3) er en separator som leverer gass og væske separat til henholdsvis kompressoren og pumpen.

13. Kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 10-12, idet kompressoren (1) er forbundet med beholderen (3) for tømming av dreneringsvæske fra kompressoren inn i beholderen via en dreneringsledning (24).

14. Kompresjonssystem i henhold til krav 12 eller 13, idet middel (S) for detektering av væskenivå i beholderen er innrettet til å regulere driften av pumpen (2).

15. Kompresjonssystem i henhold til kravene 9-12, idet kompressoren er innrettet i strømningsforbindelse med en dreneringstank (26), og væskenivådetekteringsmiddel i dreneringstanken regulerer driften av pumpen (2).

16. Undersjøisk kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 9-15, idet inntaket til turboekspansjonsenheten (10) er forbundet med en ledning (9) for utløp av komprimert gass mellom kompressorutløpet og et væskeinjiser-ingspunkt på utløpsledningen (9) for komprimert gass, og utløpet fra turboekspansjonsenheten kan over en strømnings-reguleringsventil (13) forbindes med en fluidledning (8) som leder våtgass til kompressoren (1).

17. Kompresjonssystem i henhold til krav 16, idet strømnings-reguleringsventilen (13) blir aktivert som respons på et detektert væskevolumnivå i beholderen (3).

18. Kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 10-17, idet et utløp fra pumpen (2) kan forbindes med beholderen (3) via en strømningsreguleringsventil (23) innrettet i en væskeretursløyfe (22).

19. Kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 9-18, idet gasstrøm gjennom turboekspansjonsenheten (10) blir aktivert som respons på en detektert surgetilstand i kompressoren (1).

20. Kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 9-19, idet pumpen er en fortrengningspumpe.

21. Kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 9-20, idet et reduksjonsgir eller en anordning for hastighetsreduksjon (28) er satt inn mellom turboekspansjonsenheten (10) og generatoren (17).

22. Kompresjonssystem i henhold til hvilket som helst av kravene 9-21, idet batteriet (18) er et batterisett i et system med avbruddsfri kraftforsyning (UPS) (19).