NO157467B - Anordning for oppsamling av vaeskeplugger i en gassfoerende roerledning. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen gjelder en væskefanger av det slaget som er angitt i innledningen til patentkrav 1.

En væskeplugg er en ansamling av væske som blokkerer tverrsnittet i en hovedsakelig gassfyllt rørledning. En væskeplugg blir drevet fram av forskjellen mellom gasstrykket på de to sidene. Under gitte forhold kan en væskeplugg inneholde en stor væskemengde og/eller oppnå høy hastighet.

For å unngå at store væskeplugger føres inn i mottaksanlegg, f.eks. prosessanlegg, er det utviklet væskefangere. Disse har til oppgave å skille væske og gass slik at bare gassen går direkte inn i mottaksanlegget. Dessuten skal hastigheten til væskepluggen bremses, for å unngå væskeslag med medførende mekaniske belastninger. Det er dessuten ønskelig å opprettholde en konstant gasstrøm inn i mottaksanlegget.

Det er kjent væskefangere basert på såkalt "finger-konstruksjon" hvor gass og væske skilles ved å ledes inn i flere parallelle rørgrener. Et slikt anlegg blir svært plasskrevende og har heller ikke tilfredsstillende bruks-egenskaper for plassering under vann. Det er også kjent væskefangere basert på tankseparator, hvor tankkapasiteten er dimensjonert for å kunne oppta et antatt største væskevolum. En slik væskefanger krever mindre plass enn den første typen, men stiller større krav til regulering av væskenivået. Ingen av disse to konstruksjonstyper vil vanligvis kunne renses innvendig ved hjelp av en mekanisk "pigg". D.v.s. et legeme som drives gjennom rørene ved hjelp av gasstrøramen.

Dette fordi rørforgreiningen og diameterendringen vil medføre stor fare for at piggen kiler seg fast. Det er videre kjent å utforme væskefangere som avlastingsrør, d.v.s. som ei ekstra rørsløyfe. Disse er særlig brukt i forbindelse med pigging og forutsetter at innkommende væsker blir ledet inn i avlastningsrøret ved hjelp av en ventil.

Felles for de kjente voeskefangerne er at volumet må være større enn det væskevolumet som er dimensjonerings-grunnlag. I de tilfellene en må regne med væskeplugger av noen størrelse, krever dette tilsvarénde stor væskefanger. På plattformer med begrenset plass og vektkapasitet innebærer dette et problem. Det er derfor ønskelig å kunne plassere voeskef angerne på havbunnen.

Hovedformålet med oppfinnelsen er å skape en væskefanger som fungerer tilfredsstillende også under vann, kan installeres under vann med vanlig rørleggingsteknikk og pigges for innvendig rensing. Det er et særlig formål å skape en væskefanger som kan monteres på havbunnen i forbindelse med et mottaksanlegg plassert over vann, f.eks. på en plattform, og har ingen bevegelige deler under vann. Den må være driftssikker og enkel å vedlikeholde.

Ifølge oppfinnelsen kan dette oppnås ved å utforme væskefangeren i samsvar med den karakteriserende delen av patentkrav 1. En slik væskefanger har enkel oppbygning og kan plasseres på havbunnen i forbindelse med en rørledning fra plattform eller brønngruppe. Dimensjonering for å kunne oppta store væskeplugger skaper ingen plassproblemer og vedlikeholdet kan gjøres enkelt. En væskefanger ifølge oppfinnelsen kan "pigges", d.v.s. renses innvendig ved hjelp av en pigg, siden den ikke har innvendige innretninger som medfører fare for at piggen setter seg fast.

Væskefangeren ifølge oppfinnelsen virker slik: Når en væskeplugg passerer det sekundære stigerøret, vil litt væske presses opp i dette mens mesteparten fortsetter gjennom hovedsløyfa. Etter at væskepluggen har passert for-greningspunktet vil det sekundære stigerøret tømmes ved at noe væske faller tilbake til hovedrøret, og resten presses opp i tanken. Med åpent sekundært stigerør vil gasstrykket bak væskepluggen avlastes. Dermed vil væskepluggen bremses av strømningsfriksjonen i hovedsløyfa.

Ytterligere fordelaktige trekk ved oppfinnelsen er angitt i de uselvstendige patentkravene.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet nærmere under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser et skjematisk perspektivriss av en sjøplattform tilknyttet en væskefanger utformet i samsvar med oppfinnelsen, mens

fig. 2 viser prinsippskisse i sideriss av en væskefanger ifølge oppfinnelsen.

I fig.l er det vist en plattform 11 plassert i et sjøområde med fundament på havbunnen. Fra en fjernt-liggende, ikke vist plattform eller brønngruppe kommer det inn et hovedrør 12 beregnet for tilførsel av gass til et mottaksanlegg på plattformen. Ved plattformfundamentet er det plassert et knutepunkt 13 på hovedrøret med uttak for et stigerør 14 som kan ha vesentlig mindre diameter enn hovedrøret. Stigerøret 14 som nedenfor vil bli kalt sekundært stigerør, kan f.eks. ha et tverrsnitt som er 1/4 av hovedrøret.

Hovedrøret 12 er fra forgreningen 13 ført videre i ei rørsløyfe 15 som er lagt ut på havbunnen. Rørsløyfa 15 sikrer volum for oppsamling av væske. Sløyfa 15 går over i et stigerør 16 ved plattform fundamentet. Stigerøret 16, som nedenfor vil bli kalt hovedstigerør, er ført opp til mottaksanlegget på plattformen.

I fig. 2 er det vist skjematisk hvordan mottaksanlegget på plattformen 11 er utformet. De to stige-rørene 14 og 16 er her ført inn i en separatortank 17. Separatortanken 17 har et avtapningsrør 18 for væske,

idet avtapningen styres av en ventil 19. Ved separator-tankens 17 overkant er det plassert et uttaksrør 20 for gass. For å opprettholde trykk i separatortanken 17 er også utløpsrøret 20 forsynt med en ventil 21 for trykkregulering.

Når væskepluggen passerer forbi forgreningen 13, vil væske stige opp i det sekundære stigerøret 14. Ved dette skapes et høydepotensial som motvirker videre inntrenging av væske i det sekundære stigerøret. Stigehøyden vil være avhengig av trykkforholdene, størrelsen av væskepluggen og strømningshastighet. Stigehøyden for langsomme væskeplugger (3m/s) vil være ubetydelig. For raske væskeplugger (10 m/s eller mer) kan stigehøyden komme opp i 20-30% av lengden av væskepluggen. Avledet væskemengde er lik produktet av stigehøyden og tverrsnittsareal av det sekundære stige-røret, og kan reduseres ved å redusere diameteren av dette.

Etter at væskepluggen har passert forgreningen 13 vil væskevolumet som har trengt inn i det sekundære stige-røret 14 tømmes, delvis ved at det renner tilbake til hovedledningen, delvis ved at det presses igjennom en regulerbar strupeventil 22, som forbinder det sekundære stigerøret 14 med separatortanken 17.

Når det sekundære stigerøret 14 er tømt for væske, vil forskjellen mellom trykket foran og bak væskepluggen utjevnes via separatortanken 17. Væskepluggens bevegelses-energi vil da avta p.g.a. strømningsfriksjonen inntil væskepluggen er bremset opp. For å tømme hovedsløyfa 15 for eventuell oppsamlet væske kan strupeventilen 22 reguleres slik at det blir tilstrekkelig drivtrykk til å

føre væska opp gjennom hovedrøret 16 og inn i separatortanken 17. Under vanlig drift kan strupeventilen stilles slik at trykket den skaper kompenserer for trykktap p.g.a. friksjon i sløyfa 15 og hovedstigerøret 16. Ved dette oppnås selvtømmende effekt for sløyfe 15.

Ved hjelp av en flottør i separatortanken 17 styres åpningen av ventilen 19 slik at det holdes noenlunde jevnt væskenivå i tanken 17. Lengden av rørsløyfa 15 velges slik at den i tillegg til å inneholde dimensjonerende lengde for væskepluggen også sikrer tilstrekkelig nedbremsing av denne etter trykkutlikning. Høyden av stigerørene 14,16 er bestemt av plattform høyde over havbunnen. En høyde på 150 m vil være tilstrekkelig for nesten alle realistiske størrelser av væskepluggen. Ved mangel på tilstrekkelig høyde, kan mottrykk for å begrense væskeinntrengning i det sekundære stigerøret 14, også økes med strupeventilen 22.

Claims (4)

1. Anordning for oppsamling av væskeplugger i en gassførende rørledning, særlig i forbindelse med off-shore olje-og gassutvinning, hvor rørledningen (12), som strekker seg langs sjøbunnen fram til et overvanns oppsamlingssted, særlig en plattform (11), er ført i ei sløyfe (15) som danner en væskefanger med et bestemt minste volum, videre gjennom et stigerør (16) og inn i en separatortank (17), karakterisert ved at et sekundært stigerør (14) som er ført fra et forgreningssted (13) ved begynnelsen av rørsløyfa (15) i hovedledningen (12) og til separatortanken (17) gjennom en strupeinnretning (22).

2. Anordning i samsvar med krav 1, karakterisert ved at tverrsnittet på det sekundære stigerøret (14) er vesentlig mindre enn hoved-ledningens (12) tverrsnitt.

3. Anordning i samsvar med krav 1 eller 2, karakterisert ved at det sekundære stigerøret (14) er forsynt med en regulerbar strupeventil (22) som utgjør nevnte strupeinnretning (15).

4. Anordning i samsvar med et av kravene 1-3, karakterisert ved at det sekundære stigerøret (14) forløper i det vesentlige nær vertikalt.