NO335391B1 - Bruk av brønnstrøms varmeveksler for strømningssikring - Google Patents

Description

OPPFINNELSENS OMRADE

Foreliggende oppfinnelse gjelder generelt en fremgangsmåte og en anordning for å sikre god strømning (eng.: flow assurance) for strømbare hydrokarboner gjennom en rørledning, som omfatter å føre en brønnstrøm med strømbare hydrokarboner gjennom en separator for separasjon av brønnstrømmen til en gassfase og en væskefase.

Mer spesifikt gjelder den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte og en anordning for å sikre god strømning, som sikrer at hydrokarboner strømmer gjennom isolerte rørledninger, slik at utfelling av uønskede stoffer ved transport av hydrokarbonfluider, slik som voksavsetninger og hydratdannelser, forhindres.

Mer spesifikt gjelder den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for å sikre god strømning, i henhold til ingressen i krav 1, og en anordning for denne i henhold til ingressen i krav 12.

TEKNISK BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

For onshore og offshore undervannsoperasjoner, slik som ved hydrokarbonleting og -produksjon, er bruk av isolerte rørledninger for fluidtransport vanlig.

For eksempel har undervanns prosesseringsanlegg, så som undervanns kompresjonsstasjoner, en lang eksportavstand til land, og for dét formålet kan strømbare hydrokarboner, som vil kunne være en blanding av olje og vann, bli transportert for å sikre god strømning over lange avstander gjennom isolerte rørledninger, for å unngå at temperaturen faller til under et akseptabelt nivå dersom oppvarming av ledningene ikke benyttes, og heller ikke kjemikalier. Viktige felt som krever slik sikring av god strømning for rørledninger med hydrokarboner, innbefatter rørledninger for undervanns kondensateksport, onshore kondensatrørledninger og rørledninger for oljeeksport i et kaldt miljø og så videre.

Dannelse av uønskede utfellinger er et vanlig problem man møter på under transport av slike hydrokarbonfluider. Spesielt når det transporteres uraffinerte eller bare delvis raffinerte produkter. Selvsagt vil slike utfellinger forårsake formidable hindringer for strømmen av hydrokarbonfluider, og vil kunne føre til redusert strømning, og til og med en tilstopping av strømningsledningen.

De utfellingene som det er vist til i det foregående avsnittet, vil kunne være voks, hydrater, asfaltener, resiner, naftalener, alifatiske hydrater og så videre, som vil være kjent for fagfolk på området. Generelt er det en risiko for dannelse av uønskede avsetninger i strømningsledningen når temperaturen på fluidet faller ned til under temperaturen for voksdannelse (engelsk: «Wax Appearance Temperature», heretter referert til som WAT) eller for hydratdannelse.

En flerfase brønnstrøm vil kunne ha en temperatur så høy som 70 °C til 100 °C, eller til og med 130 °C. Dette er mye høyere enn den vanlige temperaturen for hydratdannelse, som er rundt 20 °C og voksdannelsestemperaturen, som er rundt 30 °C. Dersom fluidene transporteres gjennom uisolerte strømningsledninger vil temperaturen etter 5 - 10 km falle ned til et sted i nærheten av sjøtemperaturen. Dersom strømningsledningen er isolert, vil dette temperaturfallet kunne strekke seg over omtrent 50 km. Temperaturfallet vil kunne føre til en høyere hydrat- og voksdannelse.

Det er klart at isolasjon alene bare kan være tilstrekkelig for relativt korte avstander. I dag er det ønskelig å transportere hydrokarboner over en avstand på opptil 100-200 km.

Det vanligste middelet for å forhindre hydratdannelse er anvendelse av hydratforebyggende kjemikalier (og på tilsvarende måte anvende voksforebyggende kjemikalier). Ulempen er at det da vil være nødvendig med bruk av store mengder kjemikalier, som har en betydelig kostnadsinnvirkning. For å redusere forbruket av det vanligst benyttede hydratforebyggende kjemikalet, monoetylenglykol (MEG), benyttes det et regenereringsanlegg, som igjen gir høyere investeringskostnader og høyere teknisk kompleksitet og plattformvekt. Kjemikalier vil også kunne by på potensielle miljøtrusler, og det vil være nødvendig med utstyr for separasjon og nøytralisering av kjemikalier for å nå målet om et «null-utslipp».

Direkte elektrisk oppvarming (engelsk: "Direct Electric Heating", DEH), for å varme opp rørledningene for å forebygge dannelse av utfellinger, er også et alternativ. Imidlertid er dette stort sett en kostbar fremgangsmåte, når man ser på lengden av de rørledningene som brukes.

På den annen side er det også kjent at avkjøling av den varme brønnstrømmen, i forkant av at denne går inn i en separator, er gunstig for å få bedre gass- og væskeseparasjon. Det er også svært gunstig at den gassen som kommer inn i en kompressor er kald. Dette reduserer den nødvendige energien for kompresjon. Imidlertid vil for mye kjøling forårsake avsetninger / utfellinger som nevnt i det foregående avsnittet, spesielt når produktene transporteres over lange avstander der omgivelsestemperaturene er lave.

For å løse de ulempene som er ved for mye kjøling av væskefasen, har det blitt gjort forsøk på omplassere innløpskjøleren for bare å kjøle ned gassledningen, men for det tilfellet vil det være nødvendig med en ekstra væskeutskiller (eng.: scrubber) med høy virkningsgrad nedstrøms for denne kjøleren, for å kunne separere den gjenværende væskefasen før den går inn i kompressoren. Dette inviterer til komplikasjon av systemet og gir ekstra kostnader.

Innvilget US-patent 7261810 B2 gir lærdom om hvordan dette problemet løses ved å kjøle ned de varme hydrokarbonene som skal transporteres fortløpende i en reaktor og en varmeveksler, slik at de uønskede materialene blir felt ut i reaktoren og varmeveksleren, i denne rekkefølgen. Deretter blir hydrokarbonene transportert, og er da ment å være fri for faste stoffer som felles ut. Imidlertid vil ikke denne teknikken over meget lange avstander i tilstrekkelig grad forhindre dannelse av utfellinger, og en fullstendig sikker transport vil ikke kunne oppnås med denne fremgangsmåten for nedkjøling.

Videre krever ovenstående fremgangsmåte en kilde med kaldt fluid som inneholder små krystaller for at denne skal tilsettes det varme hydrokarbonfluidet, og det grunnleggende prinsippet er å blande det varme hydrokarbonfluidet med dette kalde fluidet for å senke temperaturen på det hydrokarbonfluidet som skal transporteres, for utfelling av de uønskede stoffene. Krystallene i det kalde fluidet fungerer som nukleasjonspunkter for utfelling av tilsvarende stoffer fra det varme fluidet. Således er fremgangsmåten dessuten omstendelig og er ikke fullstendig pålitelig.

I US 3556218 er det beskrevet et anlegg som omfatter en varmeveksler som er plassert før en separator. Imidlertid er varmeveksleren avhengig av brønnvann fra en vannbrønn. Dette medfører at det må bores og kompletteres en egen brønn for å skaffe varmt vann. Dette er en betydelig kostnad.

Tilsats av kjemikalier for å forsinke eller forhindre dannelse av utfellinger er en annen teknikk, men bortsett fra at dette er kostbart har ikke dette over lange avstander funnet å være teknisk tilstrekkelig til å kunne forhindre dannelse av utfellinger ved transport. Kjemikaliene vil dessuten måtte skilles utfra produktene etter transporten.

Følgelig er det et lenge følt behov for utvikling av en fremgangsmåte og apparatur for å sikre god strømning av hydrokarbonfluider langs et nettverk av isolerte rørledninger på en teknisk pålitelig og kostnadseffektiv måte, hvor de ulempene som er ved den tidligere teknikken som kontemplert ovenfor blir vesentlig minimert eller eliminert.

Den foreliggende oppfinnelsen møter det ovenfor nevnte lenge følte behovet, og andre tilhørende behov.

FORMÅL MED OPPFINNELSEN

Det viktigste formålet med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for å sikre god strømning av strømbare hydrokarboner langs en fortrinnsvis isolert rørledning på en teknisk pålitelig og kostnadseffektiv måte ved å benytte varmeinnholdet i brønnstrømmen oppstrøms for et undervanns prosesseringsanlegg, for eksempel en kompressorstasjon eller overskuddsvarme fra utstyret på stasjonen, så som ved en gasskompresjon, hvor ulempene ved tidligere teknikk blir vesentlig minimert eller eliminert.

Det er et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for å sikre god strømning av strømbare hydrokarboner langs en fortrinnsvis isolert rørledning, slik at dannelse av uønskede utfellinger over meget lange avstander forhindres under transporten.

Det er et annet formål med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for å sikre god strømning av strømbare hydrokarboner langs en fortrinnsvis isolert rørledning, som er enkel og ikke innebærer kompliserte trinn eller komponenter.

Et ytterligere formål med den foreliggende oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte og en anordning for å sikre god strømning av strømbare hydrokarboner langs fortrinnsvis isolerte rørledninger, ved å iverksette varmeveksling mellom strømbare hydrokarboner fra en brønnstrøm og strømbare hydrokarboner som skal transporteres, slik at temperaturen på de strømbare hydrokarboner som skal transporteres blir øket til et ønskelig nivå til å forebygge dannelse av uønskede utfellinger.

Det generelle prinsippet med den foreliggende oppfinnelsen er å bruke varme i brønnstrømmen oppstrøms for et undervanns prosesseringsanlegg, og dessuten muligens varme generert fra anleggets utstyr, spesielt kompressorer, for å forhindre dannelse av hydrater, utfelling av voks og utfelling av andre komponenter, ved å overføre denne varmen fra brønnstrømmen og / eller nevnte varmegenererende komponenten til fluidene med indirekte varmeveksling og dermed benytte denne varmen til å holde temperaturen tilstrekkelig høy.

Mer spesifikt, gjelder oppfinnelsen tiltak for å sikre god strømning ved benyttelse av varme fra en brønnstrøm oppstrøms for en kjøler for en separator, og dessuten muligens varme generert fra anleggets utstyr, så som ved kompresjon av gass, i et undervanns prosesseringssystem, og varmeveksling av nevnte varme med væskerørledninger nedstrøms for prosesseparatoren. God strømning oppnås ved å varme opp utløpets væskerørledning på separatoren til over temperaturen for dannelse av hydrater, temperaturen for voks-tilsynekomst (duggpunkt), og over utfellingstemperaturen for andre komponenter (for eksempel asfaltener) som nedenfor bestemte temperaturer kan tilstoppe strømmen ved akkumulasjon.

For å holde temperaturen ovenfor det problematiske nivået i lange transportledninger langs havbunnen med lave temperaturer, vil det vanligvis være nødvendig å isolere ledningene. Den beskrevne fremgangsmåten av å benytte overskuddsvarme i kombinasjon med isolerte ledninger for fluidtransport vil kunne være en mye rimeligere løsning enn elektrisk oppvarming av nevnte ledninger eller bruk av kjemikalier. Selv om denne fremgangsmåten ikke alene skulle sikre god strømning langs hele lengden med lange ledninger, eller ved enkelte driftsmodi (for eksempel lav strømning) eller nedstengning, vil den i betydelig grad redusere behovet for oppvarming eller kjemikalier ved for eksempel bare å injisere kjemikalier eller å slå på en elektrisk oppvarming ved nedstenging.

Hvordan de foregående målene oppnås, og enkelte andre gunstige særtrekk, som fortsatt ikke er vist i tidligere teknikk, vil bli klart ut fra den ikke-begrensende beskrivelsen som nå følger.

Gjennom hele beskrivelsen, inkludert kravene, skal ordene «rørledning», «strømbare hydrokarboner», «kaldt fluid», «separator», «innløpskjøler»,

«varmeveksler», «onshore», «offshore», «varm brønnstrøm» og «varme strømbare hydrokarboner» tolkes i den bredeste betydningen av de respektive begrepene, og innbefatter aller tilsvarende gjenstander i feltet kjent med andre begreper, som vil kunne være klart for fagpersoner på området. Restriksjoner / begrensninger, dersom slike finnes, referert til i beskrivelsen, er kun ment som eksempler og forståelse av den foreliggende oppfinnelsen.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

I henhold til et første aspekt ved oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for å sikre god strømning for strømbare hydrokarboner langsmed en rørledning, fortrinnsvis en isolert rørledning som omfatter veksling av varme mellom en strøm av varme strømbare hydrokarboner eller en varm brønnstrøm og de fluidene som skal transporteres. Den varme brønnstrømmen strømmer inn i en separator. Separatoren separerer brønnstrømmen i en gassfase og en væskefase. For å kunne legge til rette for gass - væske separasjonen blir brønnstrømmen avkjølt av en innløpskjøler plassert oppstrøms for separatoren.

I henhold til fremgangsmåten i den foreliggende oppfinnelsen vil væskefasen deretter føres gjennom minst én varmeveksler, plassert nedstrøms for separatoren. Varmeveksleren har en kontinuerlig strøm av varm brønnstrøm. Dette sikrer at temperaturen på den kalde væsken fra separatoren blir øket til et ønskelig nivå, og til slutt blir den væsken som strømmer ut fra varmeveksleren transportert til hovedrørledningen, for videre transport.

Mer foretrukket blir hydrokarbonene i den brønnstrømmen som går ut fra varmeveksleren resirkulert tilbake til brønnstrømsledningen eller fortrinnsvis til den ledningen som er nedstrøms for en innløpskjøler, gjennom hvilken den varme strømbare brønnstrømmen går før den kommer inn i separatoren.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen er det også tilveiebrakt en anordning for å utføre fremgangsmåten.

KORT BESKRIVELSE AV DE MEDFØLGENDE TEGNINGENE

Etter å ha beskrevet hovedtrekkene av oppfinnelsen ovenfor, vil det bli gitt en mer detaljert beskrivelse av noen foretrukne utførelsesformer i det som nå følger med henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 er en skjematisk strektegning av en foretrukket utførelsesform av anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, og illustrerer dessuten hvordan anordningen anvendes for å kjøre prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Figur 2 og 3 illustrerer strektegninger av to mer foretrukne utførelsesformer av en del av anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, og illustrerer dessuten hvordan disse anordningene anvendes for å kjøre prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelsen. Figur 4 illustrerer den foreliggende oppfinnelsen når det brukes varme generert av utstyret, i dette eksempelet en kompressor. Figur 5 illustrerer en ytterligere alternativ utførelsesform av oppfinnelsen, hvor separert gass brukes som et varmemedium. Figur 6 illustrerer enda en utførelsesform hvor brønnstrømmen varmer sjøvann som er lagret i en tank og deretter brukt til å varme opp væskekondensatet.

DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN

I det som nå følger blir det tilveiebrakt en detaljert og ikke - begrensende beskrivelse av noen foretrukne utførelsesformer av den foreliggende oppfinnelsen, og som tjener som eksempler.

Varm brønnstrøm, som angitt her og i det etterfølgende, vil kunne komme fra én eller flere borebrønner, eller gjennom en transportledning fra en et nærliggende olje- eller gassfelt, slik som vil være kjent for fagfolk på området. I det videre vil det bare refereres til varm brønnstrøm, av hensyn til forklaring og forenkling. Det skal forstås at et slikt begrep også omfavner varme strømbare hydrokarboner, slik som fra et hydrokarbonprosessanlegg eller tilsvarende, og som vil kunne være ved et høyere trykk.

Videre, av tilsvarende årsaker, har utfellinger blitt referert til som voks og hydrater. Disse innbefatter også andre utfellinger som vil være kjent på området, og har blitt forklart under overskriften «Teknisk bakgrunn for oppfinnelsen».

Nå med henvisning til vedlagte figur 1, vil en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen bli forklart i detalj. En varm brønnstrøm strømmer gjennom en ledning 4. Ledningen 4 er forgrenet til en første ledning 4a', som strekker seg gjennom en innløpskjøler 2 og går inn i separatoren 1 gjennom en ledning 4'. Denne varme brønnstrømmen er, før den går inn innløpskjøleren 2, ved en høyere temperatur. Innløpskjøleren 2 vil kunne være av en hvilken som helst type, f .eks. som beskrevet i søkerens norske patentsøknad NO 2011 0946, som herved innlemmes som referanse.

Innløpskjøleren 2 brukes fortrinnsvis til å få ned temperaturen i den varme brønnstrømmen for å sikre kondensasjon av væskefraksjonen i hydrokarbonene, slik at gass- og væskefraksjoner vil kunne separeres. I separatoren 1 blir den varme brønnstrømmen separert til en tørr gass 5 (gassen 5 bør være så tørr som mulig for at den effektivt skal kunne bli komprimert av en kompressor i et senere trinn) og kald væske 3a. Væsken vil kunne være et kondensat, olje og / eller vann. Væsken vil kunne inneholde små andeler med gass. Denne kalde væsken skal transporteres gjennom eksportrørledningene.

Den kalde væsken 3a som forlater separatoren 1 tillates å strømme inn i en varmeveksler 3. Denne varmeveksleren 3 befinner seg nedstrøms separatoren 1 i begynnelsen på eksportrørledningen 3b.

Fra den varme brønnstrømmen er det også forgrenet en andre ledning 4a, som leder til den varmeveksleren 3 som er nedstrøms for separatoren 1.1 varmeveksleren 3 vil den varme brønnstrømmen veksle varme med den kalde væsken fra separatoren 1 for å kunne øke temperaturen i den kalde væsken. Samtidig blir temperaturen på brønnstrømmen gjennom varmeveksleren 3 redusert.

Varmeveksleren 3 vil kunne bli konfigurert slik at den er medstrøms eller motstrøms, og dette har ingen følger for den foreliggende oppfinnelsen. Den tørre gassen 5 vil kunne transporteres for seg selv, hvilket ikke er vist i detalj.

Varmeveksleren 3 vil fortrinnsvis ha en kontinuerlig innmating av varm brønnstrøm gjennom ledning 4a. Dermed, når det kalde fluidet kommer inn i varmeveksleren 3 vil det der finne det varme fluidet, varm brønnstrøm. Følgelig vil varmeveksling finne sted mellom den varme brønnstrømmen og det kalde fluidet. Alternativt vil ledningen 4a kunne ha en ventil (ikke vist) som kan justeres for å forsyne veksleren 3 med en strøm av varmt fluid tilpasset for oppvarmingskravene for å bringe væsketemperaturen fra separatoren 1 til det optimale nivået.

Selv om bare én varmeveksler 3 er vist, vil det kunne være en flerhet med slike varmevekslere plassert nedstrøms for separatoren, som alle på samme vis har en kontinuerlig innmating av varm brønnstrøm. Videre vil det også kunne være en flerhet av separatorer, og alle virker på den samme måten.

Temperaturen på det kalde fluidet blir dermed øket til et ønskelig nivå. Således vil den væsken 3b som går ut fra varmeveksleren 3 ha en ønskelig temperatur slik det skal eksemplifisert nedenfor, som forhindrer dannelse av voks eller hydrater eller andre utfellinger. Denne væsken 3b blir nå transportert til hovedrørledningen for videre transport (ikke vist i detalj).

Den brønnstrømmen som går ut fra varmeveksleren 3 gjennom ledningen 4b har en lavere temperatur sammenlignet med den varme brønnstrømmen 4 som kommer inn i innløpskjøleren 2 gjennom ledningen 4a'. Temperaturen vil kunne være sammenlignbar med den brønnstrømmen som kommer inn i separatoren 1 gjennom ledningen 4'.

Som vist i figur 1 blir fortrinnsvis den brønnstrømmen som går ut fra varmeveksleren 3 gjennom ledningen 4b resirkulert tilbake til separatoren 1 ved å forbinde ledningen 4b med ledningen 4' nedstrøms for innløpskjøleren 2. Alternativt, avhengig av temperaturen, vil denne brønnstrømmen som strømmer gjennom ledningen 4b kunne bli blandet med den varme strømmen 4 i ledningen 4a'. Figurene 2 og 3 illustrerer to alternative utførelsesformer hvor varmeveksleren 3 blir integrert med separatoren 1, men i alle tilfelle befinner seg nedstrøms for den. Her vil like henvisningstall representere like særtrekk, og virkemåten vil også i hovedsak være den samme, slik som vil kunne erkjennes av fagfolk på området. Figur 4 illustrerer en mulig forbedring av den foreliggende oppfinnelsen. Den illustrerer en brønnstrøm som føres gjennom en innløpskjøler 2 og kommer inn i en separator 1 gjennom en ledning 4'. Fra separatoren 1 går gassen ut gjennom en gassledning 5 til en kompressor 6. Gassen kommer ut fra kompressoren 6 gjennom en ledning 6' for komprimert gass. Væsken kommer ut fra separatoren 1 gjennom en væskeledning 3a og blir videre ført gjennom en varmeveksler 3. Etter varmeveksleren går væsken inn i en væsketransportledning 3b.

En andel av den komprimerte gassen blir forgrenet ut fra ledningen 6' til en forgreningsledning 6a, og blir ført gjennom varmeveksleren 3. Etter varmeveksleren 3 går gassen inn i en ytterligere gassledning 6b. Dette er beskrevet som en separat oppfinnelse i en samtidig innlevert søknad med den foreliggende. Imidlertid vil dette oppsettet også kunne brukes til å forbedre den foreliggende oppfinnelsen for å sikre tilstrekkelig tilgang på varme.

Som vil kunne forstås ut fra det ovenstående, istedenfor å forgrene en del av brønnstrømmen, i henhold til den utførelsesformen som er i figur 1, vil i den alternative utførelsesformen som er i figur 4, en del av den komprimere gassen som har blitt varmet opp ved kompresjon i kompressoren 6, bli forgrenet ut fra den varme utslippsledningen 6' til forgreningsledningen 6a og blir brukt til å varme opp den væsken som kommer inn i varmeveksleren fra ledning 3a. Gassen i ledningen 6b vil kunne føres tilbake til ledningen 6', eller til brønnstrømledningen 4, avhengig av den valgte prosesstrategien.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer dermed forslag til systemkonfigurasjoner for å tillate varmeoverføring mellom den varme brønnstrømmen og den kalde væsken, fortrinnsvis kondensat eller olje-vann strøm.

Varmeoverføringen finner sted i en varmeveksler 3 hvor brønnstrømmen 4 eller den komprimerte gassen er det varme fluidet og strømmer inn i varmeveksleren 3 gjennom henholdsvis ledningen 4a eller ledningen 6a. Den kalde væsken 3a strømmer også inn i varmeveksleren 3. Brønnstrømmen eller gassen strømmer ut fra varmeveksleren gjennom ledningen 4b eller ledningen 6b, med en lavere temperatur enn dens innløpstemperatur, og væsken 3b strømmer ut med en høyere temperatur enn dens innløpstemperatur.

For alle konfigurasjoner av anordningen i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, vil brønnstrømreturen gjennom ledningen 4b kunne ledes inn i innløpsbrønnstrømmen 4 oppstrøms eller nedstrøms for innløpskjøleren 2 gjennom ledningen 4', eller alternativt vil gassen kunne bli returnert fra ledningen 6b til ledningen 6' for komprimert gass, ledningen 5 for ukomprimertgass eller brønnstrømmen i ledningen 4 eller 4'. Dette avhenger av den ønskede returtemperaturen eller andre prosesstrategier.

Trykkfall blir sikret for sirkulasjon av brønnstrømmen gjennom ledningen 4b. Et eksisterende trykkfall vil kunne brukes, slik som injeksjon av brønnstrømmens returledning 4b nedstrøms for innløpskjøleren 2. Dersom dette ikke er tilstrekkelig, vil et ytterligere trykkfall bli skapt i systemet ved hjelp av midler som i og for seg er kjent for fagfolk på området. Det samme gjelder for gassen i ledningen 6b, avhengig av hvor denne blir returnert.

Dermed vil den foreliggende oppfinnelsen, kombinert med standard rørledningsisolasjon, gjøre det mulig å eksportere gass og/eller kondensat gjennom lange rørledninger med en tilstrekkelig driftstemperatur for å unngå dannelse av uønskede utfellinger under transport over meget lange avstander. Den ideelle driftstemperaturen er avhengig av lengden på rørledningen og varmetap per enhetslengde under transporten.

Den foreliggende oppfinnelsen oppnår målet om en hovedsakelig utfellingsfri transport av hydrokarboner over meget lange avstander gjennom en rørledning, ved å anvende effektiv veksling av varme mellom de strømbare hydrokarbonene som skal transporteres og den varme brønnstrømmen.

Tabell 1 nedenfor viser resultater, som kan tjene som eksempler, for et tilfelle av undervanns prosessering og kompresjonsstasjon hvor kondensat-WATen (temperatur for voksdannelse) er 34 °C. Kondensatets eksportledning er 8 tommer i diameter og over 100 km i lengde. Den sjøvannstemperaturen som er vurdert for å beregne varmetapet i rørledningen er 5 °C.

Tabell 1 viser at, for eksempel, dersom 15 % av den varme brønnstrømmens (100 °C) massestrøm veksler varme med kondensatledningen, vil den initiale eksporttemperaturen på kondensatet være 92 °C istedenfor 15 °C. Dermed vil kondensatets rørledning operere over WAT-forholdene over en vesentlig lengde av eksportrørledningen. Dette er fullkomment oppnåelig siden kondensatets massestrøm er rundt 10 % av den totale gassens massestrøm.

Dersom det kalkulerte varmetapet for de transporterte hydrokarbonene er tilstrekkelig høyt til å bringe temperaturen under WAT, vil det være mulig å utstyre den siste delen av transportledningen med DEH for å kunne holde temperaturen tilstrekkelig høy gjennom hele transportavstanden. Behovet for DEH vil imidlertid bli vesentlig mindre enn uten den foreliggende oppfinnelsen.

Ut fra den foregående beskrivelsen, og dessuten fra de vedføyde kravene, vil det være opplagt for fagfolk på området at alle mål med den foreliggende oppfinnelsen blir oppnådd. Den foreliggende oppfinnelsen er anvendelig med hensyn til alle transporttyper for strømbare hydrokarboner gjennom et nettverk av rørledninger, slik som klarlagt tidligere.

Den foreliggende oppfinnelsen har blitt beskrevet med referanse til foretrukne

utførelsesformer og tegninger kun av hensyn til forståelse, og det bør være klart for fagfolk på området at den foreliggende oppfinnelsen innbefatter alle legitime modifikasjoner innenfor virkeområdet for det som har blitt beskrevet her tidligere og blitt krevet i de vedføyde kravene. Figur 5 viser en ytterligere alternativ utførelsesform av den foreliggende oppfinnelsen, hvor den varme gassen brukes til oppvarming av væsken. Figuren viser brønnstrømmen 4 som kommer inn i en første separator 1a uten først å ha blitt ført gjennom en innløpskjøler. Brønnstrømmen separeres i en hovedsakelig væskefase 3a og en hovedsakelig gassfase 5. Imidlertid vil gassfasen 5 ha en rimelig mengde med restvæske. Gassen føres gjennom en innløpskjøler 2 før den går inn i en andre separator 1 b, hvor den gjenværende væsken fjernes fra gassen og kommer ut gjennom en væskeledning 3c. Den hovedsakelig tørre gassen føres gjennom en gassledning 5c til en kompressor 6.

Før gassen 5 med restvæske kommer inn i innløpskjøleren 2, vil noe av gassen forgrenes ut til en ledning 5a og ført gjennom en varmeveksler 3, hvor varme fra gassen overføres til væsken 3c som kommer ut fra separatoren 2. Den således oppvarmede væsken føres til væskeledningen 3a gjennom en ledning 3b, mens den nå avkjølte gassen 5b føres til innløpet av separatoren 1b.

Figur 6 viser enda en ytterligere utførelsesform av oppfinnelsen, hvor den varme brønnstrømmen brukes til å varme opp sjøvann, som igjen brukes til å varme opp væskekondensatet. Brønnstrømmen 4 føres gjennom en innløpskjøler 2 og deretter til en separator 1, hvor den separeres til en gassfase 5 og en væskefase 3a.

Sjøvann 7 trekkes inn i innløpskjøleren 2 og tar imot varme fra den varme brønnstrømmen 4. Det varme sjøvannet 7a overføres til en lagringstank 8. Fra denne tanken blir varmt sjøvann trukket gjennom en ledning 7b til en varmeveksler 3 og benyttet til å varme opp væskefasen 3a. Det nå avkjølte sjøvannet 7c som kommer ut fra varmevekseleren 3, vil kunne transporteres til land eller sluppet ut til omgivende vann, avhengig av miljøbestemmelsene. Varmerens væske 3b transporteres til land.

Denne utførelsesformen er egnet for situasjoner hvor varmekravene er varierende. Siden varmt sjøvann lagres i tanken 8, kan mer vann trekkes ut fra tanken når væskeproduksjonen fra separatoren 1 er høy. Når væskeproduksjonen er lav, det vil si at mer gass produseres; vil sjøvann bli akkumulert i tanken 8.

I dette tilfellet vil det kunne benyttes en varmeveksler slik som er beskrevet i søkerens norske patentsøknad NO 2011 0946, som herved er innlemmet som referanse. De kjølerne som er beskrevet i de norske patenter 173890 og 321304, eller i norsk patentsøknad NO 2009 1914 vil også kunne brukes. Disse er også innlemmet her som referanse.

Andre kombinasjoner av de utførelsesformene som er beskrevet, og variasjoner av utførelsesformene, er også mulig innenfor den alminnelige kunnskap for fagpersonen på området.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte for å sikre strømning (flow assurance) av strømbare hydrokarboner gjennom en rørledning, omfattende å la en strøm av varme strømbare hydrokarboner (4) strømme gjennom en separator (1) for separasjon av denne til en gassfase (5) og en væskefase (3a), karakterisert vedat varmen fra de varme strømbare hydrokarbonene ekstraheres ut før de varme strømbare hydrokarbonene går inn i separatoren (1) og at varmen overføres til væskefasen som går ut fra separatoren.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat den varme brønnstrømmen av strømbare hydrokarboner (4) mates inn gjennom en innløpskjøler (2) før den går inn i nevnte separator (1).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 2,karakterisert vedat minst en del av den varme brønnstrømmen av strømbare hydrokarboner (4a) forgrenes av før den går inn i innløpskjøleren (2) og føres til minst én varmeveksler (3) for å varme opp væskefasen.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 2 eller 3,karakterisert vedat de strømbare hydrokarbonene (4b) som kommer ut fra nevnte varmeveksler (3) blir resirkulert tilbake til nedstrøms for separatoren (4a', 4'), oppstrøms eller nedstrøms for nevnte innløpskjøler (2).

5. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat minst en del av gassfasen fra separatoren (1a) føres til varmeveksleren (3) for å varme opp væskefasen.

6. Fremgangsmåte i henhold til krav 5,karakterisert vedat gassfasen komprimeres, hvor gassen varmes opp ved kompresjonen, og at minst en del av den komprimerte gassen (6a) føres til varmeveksleren (3) for å varme opp væskefasen.

7. Fremgangsmåte i henhold til krav 5 eller 6,karakterisert vedat gassen (6b) som kommer ut fra varmeveksleren (3) resirkuleres tilbake til brønnstrømmen (4, 4') oppstrøms for separatoren (1) eller gassfasen (5, 6') oppstrøms eller nedstrøms for kompressortrinnet (6).

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat et kjølemiddel føres gjennom en varmeveksler (2) for å bli varmet opp av brønnstrømmen (4) og at det oppvarmede kjølemiddelet brukes til oppvarming av væsken fra separatoren (1).

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 8,karakterisert vedat det oppvarmede kjølemiddelet lagres i en tank (8) før det brukes til å varme opp væsken.

10. Fremgangsmåte i henhold til krav 8 eller 9,karakterisert vedat kjølemiddelet er sjøvann, som trekkes ut fra det omgivende havet og føres ut i sjøen etter bruk.

11. Fremgangsmåte i henhold til et hvilket som helst av kravene 1 til 10, karakterisert vedat nevnte væske (3a) er et fluidkondensat, så som olje og / eller naturgass eller olje - vann.

12. En anordning for å sikre strømning (flow assurance) for strømbare hydrokarboner, omfattende minst en isolert rørledning (3b), en separator (1) for separasjon av varme strømbare hydrokarboner (4) til en gassfase (5) og en væskefase (3a), karakterisert vedat det tilveiebringes minst én varmeveksler (3) plassert nedstrøms for nevnte separator (1) for å ta imot innstrømning av væskefasen (3a) og som er tilpasset for å ta imot varme strømbare hydrokarboner (4, 6a) eller varmt sjøvann, for overføring av varme for å øke temperaturen på nevnte væskefase (3a) til et ønskelig nivå ved varmeveksling.

13. Anordning i henhold til krav 12,karakterisert vedat nevnte varmeveksler (3) er integrert med nevnte separator (1).

14. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 12 eller 13,karakterisert vedat nevnte varmeveksler (3) er en motstrøms varmeveksler.

15. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 12 eller 13,karakterisert vedat nevnte varmeveksler (3) er en medstrøms varmeveksler.

16. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 12 til 13,karakterisert vedat nevnte varmeveksling i varmeveksler (3) er via tvungen konveksjon.

17. Anordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 11 til 13,karakterisert vedat nevnte varmeveksling i varmeveksler (3) er via naturlig konveksjon.