NO339900B1 - Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brønnfluider - Google Patents
Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brønnfluider Download PDFInfo
- Publication number
- NO339900B1 NO339900B1 NO20141341A NO20141341A NO339900B1 NO 339900 B1 NO339900 B1 NO 339900B1 NO 20141341 A NO20141341 A NO 20141341A NO 20141341 A NO20141341 A NO 20141341A NO 339900 B1 NO339900 B1 NO 339900B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- pump
- pressure
- fluid
- motor
- well
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims description 84
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims description 26
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims description 26
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 25
- 238000010248 power generation Methods 0.000 claims description 12
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 9
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 9
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH DRILLING; MINING
- E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
- F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
- F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
- F04D13/10—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use adapted for use in mining bore holes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D13/00—Pumping installations or systems
- F04D13/12—Combinations of two or more pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0066—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by changing the speed, e.g. of the driving engine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D3/00—Axial-flow pumps
- F04D3/02—Axial-flow pumps of screw type
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D31/00—Pumping liquids and elastic fluids at the same time
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2270/00—Control
- F05D2270/30—Control parameters, e.g. input parameters
- F05D2270/301—Pressure
Description
Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brjzmnf luider
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og et system som er innrettet for trykkregulering av brønnfluider ved hydrokarbonproduksjon. Oppfinnelsen vedrører spesielt et system som søker å oppnå reduksjon i kraftforbruk og gjenvinning av energi i roterende utstyr som blir brukt ved produksjon og transport av hydrokarbonfluid fra brønner til mottak på overflaten.
Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere kjent teknikk Hydrokarbonbrønner i et hydrokarbonproduksjonsfelt produserer typisk ved forskjellige trykk og strømningsrater på et gitt tidspunkt. Den enkelte olje- eller gassbrønn leverer vanligvis også med strømningsrate og trykk som blir lavere med tiden. Endringer i brønnfluidtrykk og regulering av strømningsrate og trykk i produsert brønnfluid blir konvensjonelt håndtert ved å strupe eller øke strømmen, dvs. dersom brønnfluidtrykket er høyere enn ønsket i nedstrøms utstyr, blir strømmen begrenset ved hjelp av en strupeventil innrettet på brønnhodet, og dersom brønnfluidtrykket er lavere enn det som kreves for transport eller nedstrøms behandling, kan strømmen økes ved hjelp av en trykkøkingspumpe eller kompressor innrettet nedstrøms for strupeventilen. Trykkøking og struping er prosesser som enten forbruker energi eller som reduserer potensiell produksjonsrate fra brønner i et hydrokarbon-produks j ons felt.
Bruken av pumper for regulering av brønnfluidtrykk ved produksjon av hydrokarboner er tidligere kjent. I WO 2005/ 040545 A2 blir brønnfluidtrykk regulert ved hjelp av en trykkforsterker eller pumpe i strømforbruksmodus. Et annet eksempel på kjent teknikk finnes i EP 2236739 A2 der avlastning av statisk trykkhøyde i en overbalansert brønn blir oppnådd ved å kjøre en pumpe i strømforbruksmodus.
Så vidt søkeren kjenner til, inneholder imidlertid kjent teknikk ingen løsning som gjelder gjenvinning og distribuering av kraft fra en brønn med overskudd av trykk.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å sørge for trykkregulering av brønnfluider produsert fra brønner i et hydrokarbonproduksj onsfelt.
Det er et annet formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe en kraftbesparende fremgangsmåte og system innrettet for trykkregulering av brønnfluider produsert fra brønner i et hydrokarbonproduksj onsfelt.
Det er enda et annet formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe en fremgangsmåte og et system som er innrettet for trykkregulering og for optimalisering av produksjon fra brønner i et hydrokarbonproduksjonsfelt.
Det er et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse å skaffe en fremgangsmåte og et system som er innrettet for trykkregulering og for å balansere utløpstrykket mellom brønner i et hydrokarbonproduksjonsfelt.
I det minste blir ett av de ovenfor nevnte målene oppnådd i et system innrettet for trykkregulering av brønnfluid produsert fra brønner i et hydrokarbonproduksjonsfelt der systemet omfatter følgende: - en første pumpe i fluidkommunikasjon med en første brønn og en andre pumpe i fluidkommunikasjon med en andre brønn, der pumpene er innrettet for å ta imot brønnfluid produsert fra respektive brønner og å levere fluidet til røropplegg eller utstyr nedstrøms, - første og andre pumpe med hver sin motor- og generatorenhet som kan operere som generator når pumpen blir drevet av brønnfluid i kraftgenereringsmodus, og idet pumpen kan operere som kraftforbruker ved å operere motor- og generatorenheten som en motor, idet pumpene er driftsmessig koblet sammen via en kraftdistribusjonsenhet som er konfigurert til å fordele gjenvunnet kraft mellom pumpene eller til andre mottakere, og idet motor- og generatorenheten videre omfatter permanentmagneter montert i omkretsen på en rotor, mens elektromagneter og statorviklinger er montert på en kapsling som omslutter rotoren, idet rotoren omfatter rotorskovler som er kurvet forover eller bakover i forhold til rotorens rotasjonsretning, for overføring av energi til brønnfluidet, henholdsvis for å absorbere energi fra brønnfluidet.
I utførelser av oppfinnelsen gjelder følgende:
Pumpen kan være utført som en helico-aksial pumpe tilpasset for trykkøking i flerfasefluid.
Rotoren i motor- og generatorenheten omfatter rotorskovler skråstilt mot strømretningen og tjener til å generere en i hovedsak aksiell strømning gjennom kraft- og
strømningsmodulen.
Hver av pumpene i trykkreguleringssystemet kan omfatte et sett av motor- og generatorenhetene innrettet i rekkefølge, idet hver motor- og generatorenhet kan være individuelt styrt via en dedikert frekvensomformer (Variable Speed Drive - VSD).
Settet av motor- og generatorenheter i en pumpe kan omfatte kontraroterende rotorer, slik at hver rotor som roterer medurs følger på en rotor som roterer moturs.
I et sett med motor- og generatorenheter kan hver enhet være innrettet til å følge direkte etter en foregående modul uten at det er statorskovler mellom rotorskovlene i suksessive motor- og generatorenheter.
Når motor/generator-enheten opererer som en motor, blir rotoren satt i rotasjon ved at permanentmagnetene beveger seg i magnetfeltet som dannes når strøm tilføres statorviklingene for å aktivere elektromagnetene. I motormodus overfører pumpen energi til fluidet via rotorskovlene, hvilket øker trykket i brønnfluidet.
Når motor/generator-enheten opererer som en generator, blir rotoren satt i rotasjon av brønnfluidet, og rotormagnetene induserer strøm i statorviklingene. I generatormodus, i korthet, vil pumpen absorbere energi fra fluidet via rotorskovlene, hvilket reduserer trykket i brønnfluidet.
I en pumpe som omfatter et sett med stablebare motor- og generatorenheter kan enheterna være spesifisert vekselvis for motordriftsmodus, henholdsvis for generatordriftsmodus. Pumpen kan med andre ord være utstyrt med motor- og generatorenheter som er spesifisert vekselvis for å overføre energi til brønn-fluidet eller for å absorbere energi fra brønnfluidet, ved tilsvarende utforming av rotorskovlene.
Trykkreguleringssystemet i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter videre en sentral kraftdistribusjonsenhet (SPDU) som mottar elektrisk kraft og styring fra en plattform på overflaten til sjøs eller på land. SPDU-enheten forsyner pumpene med nødvendig kraft, og brønnfluidtrykk blir overvåket og rapportert til SPDU-en fra trykksensorer innrettet på hver brønn. SPDU-en inneholder styrelogikk konstruert for å bestemme hvorvidt vedkommende pumpe skal opereres som trykk-økingsenhet eller som trykksenker, dvs. i kraftforbruksmodus eller i kraftgenereringsmodus.
SPDU-en er også utstyrt for å motta elektrisk kraft fra en pumpe som opererer i generatormodus. Elektrisk kraft mottatt i SPDU-en kan bli delt mellom pumper i trykkreguleringssystemet, eller kan bli levert til annet utstyr i feltet, eller kan bli tilført til plattform på overflaten. På denne måten kan energien som er knyttet til brønnfluidtrykket bli balansert mellom brønner som er tilkoblet trykkreguleringssystemet, samtidig som energiforbruket for trykkregulering kan reduseres.
Slik kan systemet, i noen utførelser av oppfinnelsen, overvåke gjeldende brønnfluidtrykk og rapportere dette til kraftdistribusjonsenheten fra trykksensorer innrettet på brønnhoder.
Pumper kan også være innrettet på brønnhoder og tjene til utjevning av trykk i brønnfluid som er produsert fra brønner som produserer med forskjellige brønnfluidtrykk.
Utførelser av oppfinnelsen omfatter pumper som er innrettet på en modul som kan kobles til et brønnhode, et undervanns- eller overflate-ventiltre.
I andre utførelser kan pumper være innrettet på nedstrøms røropplegg og tjene til utjevning av trykk i fluidstrømmer med ulike trykk i koblingsbroer/røropplegg, manifolder, stigerørbaser, PLEM eller andre rørledninger installert på et hydrokarbon-produksj onsanlegg.
Foreliggende oppfinnelse kan implementeres som en fremgangsmåte for å regulere trykkene i brønnfluid produsert fra brønner i et hydrokarbonproduksjonsfelt, idet fremgangsmåten omfatter følgende: - innretning av en pumpe i fluidkommunikasjon med den enkelte brønn for å motta fluid produsert fra vedkommende brønn og for å levere fluidet til nedstrøms røropplegg, idet hver pumpe omfatter en motor- og generatorenhet, og - øking av strømning/trykk i levert fluid ved å operere pumpen som motor i kraftforbruksmodus, og reduksjon av strømning/ trykk i levert fluid ved å operere pumpen som generator i kraftgenereringsmodus, slik at gjenvunnet kraft i kraftgenereringsmodus blir distribuert mellom pumpene eller går til annen mottaker via en kraftdistribusjonsenhet som er driftsmessig koblet til pumpene.
Detaljer om de ulike aspektene ved oppfinnelsen vil bli forklart nærmere nedenfor i den detaljerte beskrivelsen av foretrukne utførelser.
Kort beskrivelse av tegningsfigurene
Utførelser av oppfinnelsen vil bli nærmere forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningsfigurene. Tegningene viser som følger: Figur 1 viser en generell utforming av et trykkreguleringssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse, Figur 2 er et lengdesnitt gjennom kraft- og strømningsmoduler som er tilpassede for innlemmelse i en pumpe for trykkreguleringssystemet i foreliggende oppfinnelse, og Figur 3 er et tilsvarende snitt som illustrerer en trykk-økingspumpe som omfatter et sett kraft- og strømningsmoduler.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser
Selv om det er forklart og illustrert nedenfor med henvisning til en undersjøisk implementering, presiseres det at opplysningene som er gitt her på liknende måte gjelder for prosessen med hydrokarbonproduksjon fra landbaserte hydrokarbonbrønner.
Generell utforming av et system for trykkregulering av brønn-fluid produsert fra brønner på havbunnen ved et undersjøisk hydrokarbonproduksjonsfelt vil nå bli forklart med henvisning til figur 1. Et antall brønner Wi~W5distribuert over havbunnen 1 er forbundet for å levere brønnfluid til en plattform 2 på overflaten eller til et fartøy til havs, eller til land, via rørledninger P1-P5, en manifold 3 og et stigerør 4. Et brønn-hode 5 på toppen av hver brønn W1-W5er innrettet til å holde de ventilene, forbindelsene og sensorene som kreves for å produsere fluid fra brønnen.
I henhold til utførelsen av oppfinnelsen som er vist på figur 1, er en pumpe og generator 6 installert i strømmen nedstrøms for en choke eller produksjonsventil 7. Pumpen/generatoren kan imidlertid som et alternativ være installert oppstrøms for choke/produksjonsventilen 7.
Pumpen 6 er en elektrisk drevet strømningsmaskin, der permanentmagneter er montert i omkretsen av en rotor, mens elektromagneter og statorviklinger er montert på en kapsling som omgir rotoren, slik det blir nærmere forklart nedenfor.
Elektrisk kraft blir tilført til pumpen 6 fra en undersjøisk kraftdistribusjonsenhet (SPDU) 8 via en frekvensomformer (variable speed drive - VSD) 9. Kraft og kommunikasjon mellom SPDU 8 og plattform 2 blir overført via en kraft- og styrekabel 10.
Elektrisk utstyr som vanligvis brukes til å drive undersjøiske enheter i et hydrokarbonproduksjonsfelt, slik som transformat-orer, likerettere, omformere osv., og som ikke trengs for å forstå foreliggende oppfinnelse, er utelatt fra figur 1 for å forenkle.
SPDU 8 omfatter reguleringslogikk konstruert for å prosessere informasjon om gjeldende trykk i brønnfluidet som blir levert av havbunnsbrønnene W1-W5. Brønnfluidtrykk blir overvåket og rapportert til SPDU 8 fra trykksensorer (PT) 11 plassert oppstrøms for produksjonsventilene 7. SPDU 8 bruker brønn-fluidtrykket til å bestemme for hver brønn om pumpen 6 skal opereres for å øke trykket, dvs. som en motor i kraftforbruksmodus, eller for å redusere trykket, dvs. som generator i kraftgenereringsmodus.
Eksempel
Dersom brønn Wi produserer med et trykk på 250 bar, kan pumpen 6 opereres i generatormodus for å redusere trykket i fluid levert fra pumpen ned til f.eks. 150 bar. Merk at trykk-differansen representerer energi som normalt ville gå til spille dersom trykket blir redusert ved å strupe strømmen. Dersom brønn W2samtidig produserer med et trykk på 100 bar blir pumpe 6 operert i motormodus for å øke trykket i fluid levert fra pumpen til 150 bar.
Energien som blir gjenvunnet ved å redusere trykket med
100 bar i brønnfluid fra brønn Wi i dette eksempelet kan være i størrelsesorden 500 kW, mens energien som kreves for å øke trykket med 100 bar i brønnfluid produsert fra brønn W2kan være av samme størrelsesorden, rundt 500 kW. Balansering av trykkene mellom de to brønnene som illustrert ovenfor kan altså oppnås med en betydelig innsparing av energi.
Energien som blir gjenvunnet fra pumpen 6 som opererer i generatormodus, blir overført til SPDU-en 8 via elektriske kraftlinjer 12. Styrelogikk installert i SPDU-en 8 bestemmer hvorvidt den gjenvunne energien skal føres til andre pumper i trykkreguleringssystemet, til andre undersjøiske kraft-forbrukere eller til plattformen på overflaten til sjøs eller på land.
Strukturen med pumpe og generatorenhet 6 vil nå bli nærmere forklart med henvisning til figur 2.
Nærmere bestemt utgjør pumpe og generatorenhet 6 en elektrisk drevet maskin som kan være av ulike utførelser. Felles for alle utførelser er en integrert permanentmagnetmotor (PM), der permanentmagneter er montert i omkretsen av en motorrotor eller skovlhjul, mens elektromagneter og statorviklinger er montert på en stasjonær kapsling som omslutter rotoren/skovlhjulet.
Utførelser av pumpen 6 omfatter en kraft- og strømningsmodul der rotoren er utformet med radielle blad eller rotorskovler festet til en sentral rotoraksel som opplagret for rotasjon. Andre utførelser omfatter en rotor med skovler som er opplagret for rotasjon utenpå en stasjonær aksel.
Med henvisning til figur 2 er et sett av kraft- og strømnings-moduler 100 vist i lengdesnitt. Hver kraft- og strømningsmodul 100 omfatter en rotor 101 som er opplagret for rotasjon på en rotoraksel 102. Rotoren 101 kan være opplagret i radiallagre/ aksiallagre 103 på utsiden av en stasjonær rotoraksel for rotasjon om denne, adskilt fra de andre rotorene i et sett med kraft- og strømningsmoduler. Disse lagrene 103 kan være av en type som får smøring fra prosessfluidet.
Rotorene kan alternativt være rotasjonsfritt festet til en felles rotoraksel som er opplagret til å rotere i lagre som er innrettet et i lagerhus (ikke vist).
Hver rotor 101 omfatter et sett rotorskovler 104 som strekker seg hovedsakelig i radiell retning fra en rotor-senterakse C. I det miste noen av rotorskovlene 104 har en permanentmagnet 105 i den ytre, perifere enden av rotorskovlen. Permanentmagnetene 105 kan være integrert i et ringelement 10 6 som er koblet sammen med rotorskovlene i rotoromkretsen 107.
Rotor 101 er omgitt av en kapsling 108 som har tilkoblings-midler, slik som flenser 109, for tilkobling til inntil-liggende kraft- og strømningsmoduler 100. Tetninger, ikke vist på tegningene, blir innrettet etter behov i grensesnittene mellom kapslingene til de sammenkoblede kraft- og strømnings-modulene. Montert i kapslingen 108 er et sett av elektromagneter med tilhørende statorviklinger, på tegningene merket med samme henvisningsnummer 110. Elektromagnetene 110 danner en ytre ring rundt den indre ringen med permanentmagneter, og kapslingen 108 kan ha form av en sylinder.
Rotoren 101 blir således satt i rotasjon ved at permanentmagnetene beveger seg i magnetfeltet som blir generert når det blir tilført strøm i statorviklingene for å aktivere elektromagnetene .
For å optimalisere driften, kan hver kraft- og strømningsmodul 100 i et sett med kraft- og strømningsmoduler ha individuell strømtilførsel og være separat styrt via dedikerte frekvensomformer som illustrert med VSD-boksene på figur 3.
Dersom det passer kan settet med individuelt styrte kraft- og strømningsmoduler være innrettet til å omfatte kontraroterende rotorer, slik at hver rotor som roterer medurs blir etterfulgt av en rotor som roterer moturs, slik som det er illustrert med piler R som angir rotasjonsretningene på figur 3.
Kraft- og strømningsmodulene 100 kan være innrettet til å følge direkte etter en foregående modul uten at statorskovler er plassert mellom rotorskovlene til suksessive moduler 100.
Ved rotasjon genererer kraft- og strømningsmodulen 100 en aksiell strømning i den ringformede strømningsbanen som blir dannet gjennom motorens rotor som virker som skovlhjul. Rotorskovlene 104 er konstruert med en angrepsvinkel eller stigningssvinkel oe mot strømmen F (se figur 3) , og dermed i forhold til senteraksen C. I et sett med kraft- og strømningsmoduler kan minst én av rotorene ha skovler med en annen angrepsvinkel enn de andre rotorene i settet. Angrepsvinkelen kan endres suksessivt fra første til siste rotor i settet.
Rotorskovlene 104 kan være utformet med et aero-foil for å forbedre virkemåten i henholdsvis motor- og kraftgenereringsmodus. Som illustrasjon på dette kan rotorskovlene være utformet med konveks-konkav profil, og montert med den konkave siden vendt mot rotasjonsretningen som illustrert i kraft- og strømningsmodulen 100'. En konveks-konkav rotorskovl kan alternativt være montert med den konvekse siden vendt mot rotasjonsretningen som illustrert i kraft- og strømnings-modulen 100''. Slik kan motorens rotor eller skovlhjul 101 være konstruert til å virke optimalt enten i trykkøkingsmodus, der energi blir overført til fluidet via rotorskovlene, eller i retardasjonsmodus der energi blir absorbert fra fluidet via rotorskovlene.
I praksis kan pumpen måtte konstrueres som et kompromiss, og til slutt tape noe virkningsgrad i én av dens to driftsmodi. På grunn av dens kompakthet aksielt, et resultat av stablebar konstruksjon uten stasjonære føringer satt inn mellom de dynamiske trinnene i pumpen, kan samlet lengde fortsatt holdes innenfor grensene selv om ekstra motortrinn blir lagt til for å kompensere.
I retardasjonsmodus arbeider kraft- og strømningsmodulen 100 som en dynamo, og induserer strøm i statorviklingene fra det roterende magnetfeltet som blir produsert av permanentmagnetene, i rotasjon drevet av bevegelsesenergien i brønnfluidet som passerer gjennom rotoren.
Et trykkreguleringssystem er således beskrevet, der pumper som omfatter motor/generator-enheten kan være innrettet på brønnhoder og virke for utjevning av trykkene i brønnfluid produsert fra brønner på havbunnen eller produsert fra landbaserte hydrokarbonbrønner som produserer med et andre brønnfluidtrykk. I denne sammenhengen kan pumpene være innrettet på en installasjonsmodul som kan kobles til et brønnhode eller til et undervanns- eller overflate-ventiltre. Imidlertid kan pumpene også opereres i andre posisjoner på hydrokarbonproduksjonsfeltet, slik som på nedstrøms røropplegg idet pumpene kan opereres for utjevning av trykk i fluidstrømmer med ulike trykk i koblingsbroer/røropplegg, manifolder, stigerørbaser, PLEM eller andre rørledninger installert på et undersjøisk hydrokarbonproduksjonsfelt.
Det beskrevne trykkreguleringssystemet sørger for implementering av en metode for trykkregulering som omfatter følgende: - innretning av en gitt pumpe i fluidkommunikasjon med hver brønn som mottar fluid produsert fra denne brønnen og å levere fluidet til nedstrøms røropplegg, idet hver pumpe inkluderer en motor/generator-enhet, - og slik at strømning/trykk i levert fluid blir øket ved å operere pumpen som en motor i kraftforbruksmodus, og slik at strømning/trykk i levert fluid blir redusert ved å operere pumpen som en generator i kraftgenereringsmodus, idet kraft som gjenhentes i kraftgenereringsmodus blir fordelt og distribuert mellom to eller flere pumper eller sendt til annen mottaker via en kraftdistribusjonsenhet som er driftsmessig koblet til pumpene.
Det er blitt forklart ovenfor og illustrert i tegningsfigurer av eksempler på utførelser, at et betydelig integrert, kompakt og energisparende system for trykkregulering av brønnfluid produsert fra hydrokarbonbrønner kan oppnås ved implementering av de prinsippene som er presentert her.
Det er likevel innlysende at modifikasjoner av de beskrevne utførelsene er mulige, uten å fravike omfanget av og ånden i oppfinnelsen slik den er beskrevet ovenfor og definert i vedlagte patentkrav.
Claims (13)
1. System innrettet for trykkregulering av brønnfluid produsert fra brønner i et hydrokarbonproduksjonsfelt, idet systemet omfatter: - en første pumpe (6) i fluidkommunikasjon med en første brønn (W1-W5) , og en andre pumpe (6) i fluidkommunikasjon med en andre brønn (W1-W5) , der pumpene er innrettet for å motta brønnfluid produsert fra de respektive brønner, og for å levere fluidet til nedstrøms røropplegg (P1-P5) eller til utstyr,karakterisert vedat - første og andre pumpe hver omfatter en motor- og generatorenhet (100, 100', 100'') som kan opereres som en generator ved at pumpen blir drevet av brønnfluid i kraftgenereringsmodus, og ved at pumpen blir drevet i kraftforbruksmodus ved drift av motor- og generatorenheten som en motor, der pumpene er driftsmessig koblet sammen via en kraftdistribusjonsenhet (8) konfigurert til å fordele gjenvunnet energi mellom pumpene eller andre mottakere, og - motor- og generatorenheten videre omfatter permanentmagneter (105) montert i omkretsen på en rotor (101), mens elektromagneter og statorviklinger (110) er montert på en kapsling (109) som omslutter rotoren, idet rotoren (101) omfatter rotorskovler (104) som er kurvet forover eller bakover i forhold til rotorens rotasjonsretning (R), for overføring av energi til brønnfluidet, henholdsvis for å absorbere energi fra brønnfluidet.
2. Trykkreguleringssystem i henhold til krav 1, idet pumpen (6) er en helico-aksialpumpe som er tilpasset for trykkøking i multifasefluid.
3. Trykkreguleringssystem i henhold til krav 1 eller 2, idet rotoren i motor- og generatorenheten (100, 100', 100'') omfatter rotorskovler (104) som er gitt en angrepsvinkel (a) mot strømningsretningen (F).
4. Trykkreguleringssystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet pumpen omfatter et sett med motor- og generatorenheter (100, 100', 100'') innrettet i rekkefølge, idet hver motor- og generatorenheten blir styrt individuelt via en dedikert frekvensomformer (9).
5. Trykkreguleringssystem i henhold til krav 6, idet settet med motor- og generatorenheter (100, 100', 100'') i pumpen omfatter kontraroterende rotorer (101) slik at hver rotor som roterer medurs følger etter en rotor som roterer moturs.
6. Trykkreguleringssystem i henhold til krav 7, idet i et sett med motor- og generatorenheter (100, 100', 100'') er hver enhet innrettet til å følge direkte etter en foregående modul uten stasjonære føringer satt inn mellom rotorene i suksessive kraft- og strømningsmoduler.
7. Trykkreguleringssystem i henhold til hvilket som helst krav 3-6, idet i et sett av motor- og generatorenheter (100, 100', 100'') er enhetene vekselvis spesifisert for over-føring av energi til brønnfluidet eller for å absorbere energi fra brønnfluidet ved tilsvarende utforming av rotorskovlene (104).
8. Trykkreguleringssystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet kraftdistribusjonsenheten (8) inneholder styrelogikk som bestemmer om pumpen skal operere i kraftforbruksmodus eller i kraftgenereringsmodus.
9. Trykkreguleringssystem i henhold til krav 8, idet gjeldende brønnfluidtrykk blir overvåket og rapportert til kraftdistribusjonsenheten (8) fra trykksensorer (11) som er innrettet på brønnhoder (5).
10. Trykkreguleringssystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet pumpene er innrettet på brønnhoder (5) og kan opereres for utjevning av trykk i brønnfluid produsert fra brønner (W1-W5) som produserer med ulike brønnfluidtrykk.
11. Trykkreguleringssystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet pumpene er innrettet på en installasjonsmodul som kan kobles til et brønnhode, et undervanns- eller overflate-ventiltre.
12. Trykkreguleringssystem i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet pumpene er innrettet på nedstrøms røropplegg og kan opereres for utjevning av trykk i fluidstrømmer med ulike trykk i koblingsbroer, manifolder, stigerørbaser, PLEM eller andre rørledninger installert på et hydrokarbonproduksjonsanlegg.
13. Fremgangsmåte for styring av trykk i brønnfluid produsert fra brønner (W1-W5) i et hydrokarbonproduksjonsfelt, idet fremgangsmåten omfatter: - innretning av en pumpe (6) for hver enkelt brønn og i fluidkommunikasjon med denne, for å motta fluid produsert fra vedkommende brønn og å levere fluidet til nedstrøms røropplegg (P1-P5), idet hver pumpe omfatter en motor- og generatorenhet (100, 100', 100''), i henhold til hvilket som helst av kravene 1-11,karakterisert ved- å øke strømning og trykk i levert fluid ved å operere pumpen som en motor i kraftforbruksmodus, og - å redusere strømning og trykk i levert fluid ved å operere pumpen som en generator i kraftgenereringsmodus, idet gjenvunnet kraft i kraftgenereringsmodus blir fordelt mellom pumpene eller andre mottakere via en kraftdistribusjonsenhet (8) som er driftsmessig koblet til pumpene.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20141341A NO339900B1 (no) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brønnfluider |
PCT/EP2015/076107 WO2016075097A1 (en) | 2014-11-10 | 2015-11-09 | Method and system for pressure control of hydrocarbon well fluids |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20141341A NO339900B1 (no) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brønnfluider |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20141341A1 NO20141341A1 (no) | 2016-05-11 |
NO339900B1 true NO339900B1 (no) | 2017-02-13 |
Family
ID=54705562
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20141341A NO339900B1 (no) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brønnfluider |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO339900B1 (no) |
WO (1) | WO2016075097A1 (no) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005040545A2 (en) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Vetco Gray, Inc. | Tree mounted well flow interface device |
WO2005047646A1 (en) * | 2003-05-31 | 2005-05-26 | Des Enhanced Recovery Limited | Apparatus and method for recovering fluids from a well and/or injecting fluids into a well |
EP2236739A2 (en) * | 2009-03-10 | 2010-10-06 | Vetco Gray Inc. | Well unloading package |
WO2012154839A2 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | William Riley | Multiple-use aquifer-based system |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2279320A1 (en) * | 1998-10-27 | 2000-04-27 | Capstone Turbine Corporation | Turbogenerator power control system |
US20130175958A1 (en) * | 2011-08-04 | 2013-07-11 | Samuel T. McJunkin | Systems and methods for transmitting and/or utilizing hvdc power in a submarine environment |
US9041332B2 (en) * | 2011-08-31 | 2015-05-26 | Long Meadow Technologies, Llc | System, method and apparatus for computing, monitoring, measuring, optimizing and allocating power and energy for a rod pumping system |
-
2014
- 2014-11-10 NO NO20141341A patent/NO339900B1/no not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-11-09 WO PCT/EP2015/076107 patent/WO2016075097A1/en active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005047646A1 (en) * | 2003-05-31 | 2005-05-26 | Des Enhanced Recovery Limited | Apparatus and method for recovering fluids from a well and/or injecting fluids into a well |
WO2005040545A2 (en) * | 2003-10-22 | 2005-05-06 | Vetco Gray, Inc. | Tree mounted well flow interface device |
EP2236739A2 (en) * | 2009-03-10 | 2010-10-06 | Vetco Gray Inc. | Well unloading package |
WO2012154839A2 (en) * | 2011-05-10 | 2012-11-15 | William Riley | Multiple-use aquifer-based system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO20141341A1 (no) | 2016-05-11 |
WO2016075097A1 (en) | 2016-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10648301B2 (en) | Method and system for pressure regulation of well fluid from a hydrocarbon well | |
CN1809695B (zh) | 一种用于管型涡轮机的装置以及包含该装置的泵 | |
ES2621159T3 (es) | Bombeo central y recuperación de energía en un sistema de ósmosis inversa | |
US8985967B2 (en) | Source of power in a hydrocarbon well facility | |
US20120308408A1 (en) | Subsea compression system for well stream boosting | |
NO337108B1 (no) | Flerfase trykkforsterkningspumpe | |
CN109312756A (zh) | 用于升高生产气体中的压力的具有气体轴承的模块化压缩机及系统 | |
US9273699B2 (en) | Helico-axial pump, a rotor for a helico-axial pump, method for the hydrodynamic journalling of a rotor of a helico-axial pump, as well as a hybrid pump with a rotor for a helico-axial pump | |
WO2016074950A1 (en) | A modularized hydrocarbon fluid process line | |
NO339900B1 (no) | Fremgangsmåte og system for trykkregulering av hydrokarbon-brønnfluider | |
US9677535B2 (en) | Pump turbine plant | |
NO338790B1 (no) | Fremgangsmåte og system for regulering av fluid | |
US20130302187A1 (en) | Pump Turbine Installation | |
WO2011143394A2 (en) | Hydraulically-powered compressor | |
WO2011122942A1 (en) | Submersible dredging device, assembly of a riser system and submersible dredging device, vessel and method of driving a slurry pump | |
JP7129916B2 (ja) | 電気エネルギーを生成するためのターボ発電装置、関連する運転方法および設置方法 | |
US7566208B2 (en) | Non-electric drive mechanism for a submersible pump | |
CN104564178A (zh) | 减压膨胀透平发电机组 | |
GB2587143A (en) | Pressure booster with integrated speed drive | |
JP2015222024A (ja) | 水上発電装置及び水上風力発電装置 | |
JP2015514897A (ja) | 1つの中央変速機に連結された3つのタービンを有したタービンシステム、並びに作業機械を運転する方法 | |
NO338639B1 (no) | Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid | |
RU196492U1 (ru) | Четырехсекционный электронасосный агрегат | |
CN103590797B (zh) | 可换芯的增压装置及其换芯调参的配注方法 | |
WO2015087174A1 (en) | Hydraulic motor arrangement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |