NO790499L - Termisk skjold for fakkel paa en installasjon for produksjon av hydrokarboner, spesielt en marin plattform - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for beskyttelse av produksjonsanordninger for hydrokarboner mot den stråling som avgis av flammen av en produksjonsfakkel, og et varme-

skjold for en fakkelledning anbragt på en slik anordning, særlig på en marin plattform.

Det er kjent at produksjon av flytende hydrokarboner følges

av en mer eller mindre sterk produksjon av gass, som må bort-ledes eller elimineres.

Det er også kjent at ved utvinning av gass er det av sikkerhets-grunner nødvendig å anbringe en fakkelanordning under driften.

Det er allerede foreslått å anvende forskjellige teknikker for eliminering av denne gass.

Generelt brennes denne gass ved utløpet av en fakkelledning anbragt i utkanten av selve driftsanordningen og forbundet med denne med en passende kanal.

Det er selvsagt at til havs nødvendiggjør en slik ordning at fakkelutløpet anbringes tilstrekkelig langt fra driftsanordningen for at den kraftige strålingen som alltid følger forbrenningen av gassen, ikke skal forstyrre normal drift.

Det er foreslått å anbringe en fakkelanordning for forbrenning

av den gass som skal elimineres om bord på samme plattform,

ved å plassere denne fakkelanordning på den del av konstruksjonen som ikke hviler direkte på underlaget, mot det ytre av plattformen. I denne utforming er den del av konstruksjonen som ikke 'hviler direkte på underlaget av økonomiske og strukturelle j

jgrunner generelt begrenset til ca. 50 m og de gassmengder som kan elimineres fra den er begrenset.

Iblant tilføres gassen til den rene og enkle atmosfæren via en kaldluftskanal, men denne gass kan antennes uforutsett og det er da i slike tilfeller nødvendig på forhånd å beskytte plattformen mot strålingen, som oppstår ved en slik uforutsett tenning.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å begrense virkningen

av den stråling som forårsakes av flammen fra fakkelanordningen på plattformen og særlig i de følsomme soner på plattformen, samtidig som fakkelanordningen. kan anbringes på selve plattformen.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte for beskyttelse av produksjonsanlegg for hydrokarboner mot stråling avgitt fra fakkelflammen for forbrenning av gassen, som består i å gi gassen en tilstrekkelig høy utstrømningshastighet til at en betydelig del av den flamme som forlater fakkelmunnstykket er rettlinjet hvor stor enn vindhastigheten er, og å avskjerme minst en del av den direkte strålingen fra flammen som er rettet mot plattformen.

På denne måten avskjermes faktisk den direkte strålingen som

den rettlinjede del av flammen ellers ville ha sendt mot plattformen .

I en annen utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen avskjermes denne stråling ved å plassere et varmeskjold i liten avstand under fakkelmunnstykket.

I en annen utførelsesform ifølge oppfinnelsen er utstrømnings-hastigheten for gassen over 0,2 Mach.

Generelt er det de spesielle egenskapene ved fakkelmunnstykket som påvirker utstrømningshastigheten.

I de foretrukne utførelsesformer består varmeskjoldet av en sirkelformet ring som er koaksial med fakkelledningen. I mange iutførelsesformer består varmeskjoldet av flere konsentriske i i ringer, enten plane eller kjegleformede. |

i Foreliggende oppfinnelse gjelder blant annet et varmeskjold

for gjennomføring av. den foran nevnte fremgangsmåte, hvor dette skjold består av en i det vesentlige horisontal skjerm som har reflekterende overflate og som omgir en vertikal fakkelledning med stor høyde hvis øvre del danner fakkelmunnstykket.

I en foretrukken utførelsesform holdes fakkelledningen oppe i

en del av sin høyde av boretårnet, idet dette sistnevnte er montert på en struktur som danner understøttelse for nevnte ledning og for et reisverk for å holde varmeskjoldet på plass.

I en utførelsesform ifølge oppfinnelsen dannes varmeskjoldet

av et dekk av rustfri stålplate som er polert på overflaten og som hviler på støttereisverket ved hjelp av elastomere siksak-støtter tilpasset for å tillate fri utvidelse av nevnte.dekk og å sikre dets varmeisolering i forhold til dette reisverk og denne bærestruktur.

På denne måten sanser varmeskjoldet, som det vil fremgå bedre senere, hoveddelen av den stråling som avgis fra den antente gassflammen som uten dette ville fremkalle en økning av temperaturen på den del av plattformens overflate som befinner seg ved foten av denne fakkel og hindre all drift.

De karakteristiske trekk ved oppfinnelsen fremgår forøvrig bedre av den etterfølgende beskrivelse, som bare gis som eksempel,

med henvisning til de medfølgende tegninger, hvor:

Fig. 1 er et skjematisk sideriss av en plattform utstyrt med en'fakkelledning for eliminasjon av gass, idet dette fakkeltårn er utstyrt med et varmeskjold ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 omfatter et loddrett snitt av et varmeskjold i form av en enkelt, sirkelformig ring. Fig. 3 er et loddrett snitt av et varmeskjold i form av flere plane, sirkelformige, konsentriske ringer.

i I

jFig. 4 er et loddrett snitt av et varmeskjold i form av flere kjegleformede, konsentriske, sirkelformige ringer. Fig. 5 er et diagram som angir noen verdier for stråling avgitt av flammen fra fakkelen på plattformens gulvnivå som funksjon av avstanden til foten av denne fakkelledning, for noen hastigheter for vind som blåser på nevnte plattform. Fig. 1 illustrerer en anordning for boring og behandling, omfattende i hovedsak en plattform 10, holdt oppe av pilarer 12. som er tverrforbundet med hverandre og som hver hviler på en senkkasse 13.

Denne plattform bærer en behandlingsanordning 14 og forskjellig utstyr 15, 16, slik som et boretårn 20 som på vanlig måte består av sammensatte metallprofiler og har form av en sammensatt kjegleformet pyramide som er meget forlenget i høyden. Dette boretårn har vanligvis en høyde på ca. 50 m over plattformens gulv, hvilket sistnevnte er innskrevet i en sirkel med 50 m omkrets.

Ifølge oppfinnelsen er borings- og behandlingsanordningen utstyrt med en vertikal fakkelledning 21, som fører fra behandlingsanordningen og som strekker seg langsmed boretårnet og til hvilket den holdes oppe og avsluttes med et fakkelmunnstykke 22 som eksempelvis befinner seg 64 m over plattformens gulv.

Over det øvre gulvet 24 i boretårnet er det festet en struktur 25 dannet av rør og profiler til nevnte rør for å holde fakkelmunnstykket oppe.

Denne struktur 25 utgjør en bærer for et varmeskjold 27 dannet

av en i det vesentlige horisontal skjerm som omgir ledningen 21 og er anbragt i en liten avstand under fakkelnesen 22. Denne avstand er omtrent 1,5 m.

Gassen som oppstår ved behandlingen, kanaliseres i ledningen 21 og antennes ved fakkelmunnstykket, hvilken gass gir en flamme 30 hvis høyde er omtrent 55 m ved betingelsene i'eksempelet.

i !

Den energi som utstråles av denne flamme 30 i retning av platt-| formen avbrytes delvis av varmeskjoldet, som kan ha form av en sirkelformig skive som er sentrert om ledningen, idet denne skive eksempelvis kan ha en omkrets på ca 7,5 m. For å være mer effektiv er den øvre overflaten til varmeskjermen fortrinnsvis reflekterende.

For å lette adgang til flammen for luft som befinner seg under varmeskjoldet og for å unngå turbulenser som ville få luft til å gå utenom skiven 27, gis varmeskjoldet en sirkelringform, slik det'er vist i snitt på fig. 3. På fig. 3 er skjoldet 27 gjennom-hullet av en sirkelformig åpning 27' hvis diameter kan velges mellom to og seks ganger diameteren til fakkelledningen 21.

Fig. 3 og 4 viser hver et loddrett snitt av et varmeskjold be-stående av flere konsentriske ringer som f.eks. 27a, 27b og 27c. Disse ringer er slik at i retning fra fakkelledningen har

hver ring en ytre diameter som minst er lik verdien av innerdiameteren til den påfølgende ring, idet de respektive kanter for på hverandre følgende ringer er forskjøvet i forhold til hverandre. Fig. 3 omfatter plane ringer hvis indre og ytre kanter har form av en S slik at kantene til suksessive ringer er forskjøvet i forhold til hverandre.

Fig. 4 omfatter kjegleformede ringer for hvilke forskyvningen

av respektive suksessive ringers kanter oppnås ved en forskyvning av de kjegleformige overflater slik at de følger aksen til fakkelledningen.

Utførelsene ifølge fig. 3 eller 4 tillater en luftsirkulasjon gjennom skjoldet i retning oppover, hvilken samtidig gir en avkjøling av skjoldet og en mating av den nedre delen av flammen med forbrenningsluft.

I en foretrukket utførelsesform er varmeskjoldet 27 laget av plater av rustfritt stål som er polert på den øvre overflate og hviler på understøttelsesreisverket 25 ved hjelp av i siksak janbragte elastomere støtter som er tilpasset for å tillate fri

I i utvidelse av plateanordningen og å sikre dens varmeisolasjon

<!>

i forhold til dette reisverk.

Dersom det ikke blåser noen vind over plattformen, holder flam-men>30 seg vertikal (fig. 1). I dette tilfelle beskyttes det sentrale parti av plattformen mot enhver stråling fra flammen og det er bare på en viss avstand D fra plattformens sentrum at gulvet utsettes for en stråling hvis verdi er angitt (meget omtrentlig) på skjemaet i fig. 5 ved hjelp av den heltrukne kurven som funksjon av distansen D. Denne verdi uttrykkes i kcal/h/m 2 og tilsvarer en gassmengde på 1,15 x 10 6 Nm 3/d,

idet egenskapene for fakkelmunnstykket er slike at hastigheten for gassutstrømningen er på 0,3 Mach.

Dersom det blåser en vind på eksempelvis 57 m/s (omtrent 200 km/h), heller den øvre del av flammen 30 under påvirkning av denne vind og inntar stillingen 30', og i forhold til vertikalen utgjør dette en vinkel på ca. 33°. Den nedre del av flammen forblir nesten vertikal, men det konstateres at når det gjelder det sentrale parti av plattformen, avskjærer ikke skjermen lenger hele flammen. Dersom vinden blåser med 4 5 m/sek. (162 km/h) heller flammen 30 med en vinkel på 27° i forhold til en flamme som er stort sett vertikal.

Fordelingen av den stråling som mottas av plattformen er vist

på samme skjema i fig. 5 ved den stiplede kurve i det tilfelle vinden har en hastighet på 57 m/sek.

Det bemerkes at dersom strålingen i dette tilfelle får en for stor verdi, forblir denne likevel under en terskel S som

varierer ifølge anvendelsen av den eksponerte overflaten på

2

plattformen, mellom 1195,4 og 5424,6 kcal/h/m , hvilken er ansett som den høyeste tillatelige verdi for anvendelse av de eksponerte flater.

Som rent orienterende eksempel kan det bemerkes at den varme-avgivende virkning er omvendt proporsjonal med kvadratet av avstanden mellom avgivelsespunktet (i flammen) og det bestrålte punkt (på plattformen).

j

jDet er faktisk de deler av flammen som er nærmest fakkelmunnstykket som har den sterkeste virkning, og det er akkurat på disse skjoldet utøver sin skjermende virkning.-

Denne skjermende virkning blir viktigere jo nærmere skjoldet

er fakkelmunnstykket, men av teknologiske grunner (utvidelse, materialmotstand) viser erfaring at en avstand av størrelsesorden 1 til 3 m, fortrinnsvis 1,5 m, er på samme tid godtagbar, og effektiv.

Diameter på skjoldet som i eksempelet er nær 15 m, kan modifiseres som funksjon av lengden på flammen og sammensetningen av gassen.

Av alle disse grunner forstås det at de ovenfor angitte verdier bare er eksempler som kan modifiseres som funksjon av de parametere som innvirker under boredriften.

Det er klart at varmeskjoldet kan lages av en eneste plate

eller kan formes av elementer som kan sammensettes med hverandre på enhver egnet måte.

Det skal forstås at foreliggende oppfinnelse ikke er begrenset

til de utførelsesformer som er beskrevet og vist. De kan underkastes mange variasjoner som er kjent for fagmannen, ved å følge de foreslåtte anvendelser og uten å avvike fra opp-finnelsestanken.

Claims (12)

1. Fremgangsmåte for beskyttelse av anordninger for produksjon av hydrokarboner mot stråling avgitt fra flammen i en fakkel for forbrenning av gass, karakterisert ved at den består i å gi gassen en utstrømningshastighet på over 0,2 Mach for at en betydelig del av flammen som går fra fakkelmunnstykket skal være rettlinjet, uavhengig av vindhastigheten, I og å avskjerme i det minste en del av den av flammen avgitte ' I ;stråling som er rettet mot plattformen. ;1 i

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at strålingen avskjermes ved å plassere et varmeskjold i kort avstand under fakkelmunnstykket.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at den nevnte korte avstand er av størrelsesorden 150 cm.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fakkelmunnstykket er laget slik at det påvirker utstrømningshastigheten.

5. Varmeskjold for å gjennomføre fremgangsmåten ifølge en av kravene 1-4, karakterisert ved at det består av en i det vesentlige horisontal skjerm med reflekterende overflate som omgir en vertikal fakkelledning med stor høyde hvis øvre del utgjør fakkelmunnstykket.

6. Skjold ifølge krav 5, karakterisert ved at det består av en sirkelformig skive sentrert på den vertikale ledning.

7. Varmeskjold ifølge krav 5, karakterisert ved at det består av en sirkelformig ring sentrert på den vertikale ledningen.

8. Varmeskjold ifølge krav 5, karakterisert ved at det består av en rekke ringer sentrert på den vertikale fakkelledningen slik at hver ring i retning fra ledningen har en ytterdiameter som er minst lik innerdiameteren for den følgende ring, idet kantene til de respektive ringer er forskjøvet i forhold til hverandre.

9. Skjold ifølge kravene 7 eller 8, karakterisert ved at ringene er plane.

10. Skjold ifølge kravene 7 eller 8, karakterisert i i v e d at ringene er kjegleformede. j

ll. Skjold ifølge et av kravene 5-10, karakter i-! sert ved at det består av en plateanordning av rustfri stålplate som er polert på den øvre flate og hviler på et holdereisverk som er festet til plattformen ved hjelp av siksakformede, elastomere støtter.

12. 01jeproduksjonsanlegg, spesielt marin plattform, omfattende en mast og utstyrt med et skjold ifølge et av kravene 5-10, . karakterisert ved at den vertikale fakkelledningen holdes oppe i en del av sin høyde av nevnte mast, idet sistnevnte er montert på en struktur og danner holdereisverk for varmeskjoldet.