NO170136B - Flertrinns syklonseparator. - Google Patents
Flertrinns syklonseparator. Download PDFInfo
- Publication number
- NO170136B NO170136B NO902519A NO902519A NO170136B NO 170136 B NO170136 B NO 170136B NO 902519 A NO902519 A NO 902519A NO 902519 A NO902519 A NO 902519A NO 170136 B NO170136 B NO 170136B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- chambers
- medium
- cyclone separator
- nozzle channels
- container
- Prior art date
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 18
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 17
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 239000011555 saturated liquid Substances 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 6
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0042—Degasification of liquids modifying the liquid flow
- B01D19/0047—Atomizing, spraying, trickling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C3/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex flow following a screw-thread type line remains unchanged ; Devices in which one of the two discharge ducts returns centrally through the vortex chamber, a reverse-flow vortex being prevented by bulkheads in the central discharge duct
- B04C3/04—Multiple arrangement thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
- B04C5/24—Multiple arrangement thereof
- B04C5/26—Multiple arrangement thereof for series flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
- B04C7/00—Apparatus not provided for in group B04C1/00, B04C3/00, or B04C5/00; Multiple arrangements not provided for in one of the groups B04C1/00, B04C3/00, or B04C5/00; Combinations of apparatus covered by two or more of the groups B04C1/00, B04C3/00, or B04C5/00
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G31/00—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for
- C10G31/10—Refining of hydrocarbon oils, in the absence of hydrogen, by methods not otherwise provided for with the aid of centrifugal force
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G33/00—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils
- C10G33/06—Dewatering or demulsification of hydrocarbon oils with mechanical means, e.g. by filtration
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK 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
- E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Cyclones (AREA)
Description
Oppfinnelsen vedrører en innretning som angitt i innledningen til patentkrav 1, for stabilisering av gassmettet eller dampmettet væske ved kombinert trykkavlasting og separering av mediefasene i flere trykktrinn. Oppfinnelsen er særlig beregnet for separering av olje og gass ved petroleumsproduksjon. Andre anvendelsesområder kan også være aktuelle.
Teknikkens stand
Stabilisering av olje ved trykkavlasting og separering av en brønnstrøm gjøres nå i de fleste tilfeller ved at trykkavlasting og hurtigavgassing ("flashing") skjer i en strupeventil eller annen restriksjon i rørledningen, hvoretter fasene separeres i en tankseparator, hovedsaklig under påvirkning av tyngdekraften. En slik tankseparator består av en trykktank av en størrelse som gir tilstrekkelig oppholdstid for mediene som strømmer gjennom til at separering kan finne sted. Forskjellige typer stasjonære elementer, som har til formål å lette separeringen, installeres innvendig i tankseparatoren.
Ved olje- og gassproduksjon gjennomføres trykkavlasting og separering vanligvis i flere trinn. Dette foretas f.eks. ved at to til fire tankseparatorer kobles i serie. Trykket reduseres i trinn fra den ene separatoren til den andre. I tillegg til separasjon av gass og olje i hvert trinn, vil det også være behov for å separere ut vann og faste partikler i ett eller flere av trinnene. Det tales da om tre-fase separering, hvor vann med faste partikler betraktes som den tredje fasen.
Mangler ved vanlige tankseparatorer er at de har stort plassbehov og høy vekt, de inneholder et stort volum brannfarlige hydrokarboner, og funksjonsevnen reduseres ved bevegelse, f.eks. ombord på fartøyer og flytende plattformer.
Et annet prinsipp for separering er basert på anvendelse av sentrifugalkraft istedetfor gravitasjonskraft, for å separere medier av forskjellig egenvekt. Dette prinsipp anvendes i forskjellige konstruktive utforminger av sentrifuger og sykloner. I begge tilfeller settes mediet i kraftig rotasjon, hvorved den mediefase som har størst egenvekt, f.eks. vann og sandpartikler, blir slynget ut mot periferien, mens faser med lavest egenvekt vil bli trengt mot rotasjonsaksen. I en sentrifuge vil mediet roteres i en trommel, og vil normalt rotere med samme rotasjonshastighet som trommelen. I en syklon vil derimot mediet rotere i et stasjonært sylinderisk eller konisk kammer.
Både sentrifuger og sykloner benyttes for mange formål, men er hittil ikke med hell benyttet for gass-olje-separasjon. En vesentlig ulempe ved tidligere kjente syklon-utførelser er at de har liten fleksibilitet med hensyn til endringer i innløpemediets mengde- og faseforhold, og de kan ikke drives effektivt med store mediestrømmer.
Oppfinnelsens formål
Oppfinnelsens hovedformål er å fremskaffe en innretning for stabilisering av gassmettete væsker ved trykkavlasting og separasjon av mediefasene på en mer optimal måte enn tidligere. De viktigste optimal-kritereier er lite volum, lav vekt, høy separeringseffektivitet, fleksibilitet m.h.t. endringer i innløpsmediets mengde og faseforhold, ufølsomhet for bevegelser, mekanisk enkelhet og funksjonspålitelighet.
Oppfinnelsens grunntanke
Prinsippet som oppfinnelsen baserer seg på, og som er angitt i patentkrav 1, kan enklest beskrives som en syklon oppdelt i en serie separasjonskammer med forskjellig trykk. Mediene separeres i hvert kammer. Stabilisert væske ledes ut fra det siste kammeret. Gassen ledes ut fra hvert kammer ved de respektive trykknivå.
Væskeandelen føres videre fra ett kammer til neste kammer, som har et lavere trykknivå, gjennom et sett dyser plassert nær periferien. Dysene kan plasseres i skilleveggene eller i kanaler som forbinder to nabo-kammere på utsiden av beholderen. Væskenivået i hvert kammer kan reguleres ved f.eks. åpning og lukking av et antall dyser. Trykkavlasting og avgassing ("flashing") skjer i dysene, samtidig som mediets strømningshastighet akslereres når det går fra ett trykknivå til et lavere nivå.
Dysene er slik plassert og utformet at strømmen gis en mest mulig tangentiell retning ved periferien, slik at mediet får en roterende bevegelse inne i hvert kammer og derved separasjon av fasene under påvirkning av sentrifugalkraft.
Funksjonsprinsippet tillater også hensiktsmessige konstruktive utførelser for flerfaseseparering. Den tyngste fasen, som f.eks. kan være vann med faste partikler, kan ledes ut av ett eller flere av kamrene ved separate uttak.
Spesielle fordeler
I forhold til tradisjonell løsning med en serie tankseparatorer, kjennetegnes oppfinnelsen ved at mediets trykkenergi utnyttes til å skape sentrifugalkrefter. Derved kan en redusere både volum og vekt, fordi hvert trykk-kammer blir betydelig mindre og fordi alle trykktrinn er integrert i en samlet enhet. Effektiviteten påvirkes ikke av bevegelser. På grunn av mindre volum, kan en enhet utført på basis av oppfinnelsen bygges for høyere innløpstrykk enn beholdere med stor diameter. 1 forhold til kjente utførelser basert på syklonprinsippet, har oppfinnelsen betydelige fordeler ved at effektiviteten opprettholdes ved varierende mengde og faseforhold for innløpsmediet, og at den er egnet for utførelse med flere trykktrinn i en og samme enhet.
Utførelseseksempel
Et eksempel på en utførelsesform basert på oppfinnelsen er beskrevet nedenfor under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser delvis oppsnittet sideriss av en syklonseparator utformet i samsvar med oppfinnelsen,
fig. 2 viser et snitt loddrett på aksialplanet etter linje I-l, sett mot innløpsenden som er til venstre i figur 1, fig. 3 viser et snitt etter linje II-II i fig. 1, sett mot skillevegg, og fig. 4 viser detalj av en dysekanal i en skillevegg.
Figur 1 viser en fire-trinns syklonseparator for prosessering av brønnstrømmen fra et olje- eller kondensatfelt.
Prosesseringen består i at brønnstrømmen ledes inn ved høyt trykk gjennom røret 1 og et tangentielt rettet innløpsparti 2 ved den ene enden av en beholder 10, til venstre på figur 1. Innløpsmediet separeres i tre ulike utløpsmedier, nemlig gass, olje og vann med eventuelle faste partikler. Gassfasen ledes ut av enheten ved fire forskjellige trykk gjennom koaksialt plasserte utløpsrør hhv. 3, 4, 5 og 6
Stabilisert olje ledes ut fra det siste kammer, til høyre på figur 1, gjennom rørstussen 7. Vann og partikler ledes ut gjennom rørstussene 8 og 9. Utløpsrørene 3, 4, 5 og 6 for gass er forbundet med hvert sitt separasjonskammer, hhv. 14, 15, 16 og 17. Mellom separasjonskammer som ligger opptil hverandre finnes en skillevegg, hhv. 11, 12 og 13 på tvers i beholderen 10. I hver av skilleveggene er det plassert et antall dyseåpninger 18 nær periferien, for gjennomløp av væskefase til neste kammer med lavere trykk. Dyseåpningene er plasserte slik at utløpsretningen blir tilnærmet tangentiell, som vist på figur 4. Dyseåpningene, eller noen av disse, arrangeres med et spjeld 19 for lukking og åpning, uten at styremekanismen for dette er vist på figur 4. Hensikten med å åpne og lukke dyseåpninger, er på denne måte å regulere væskenivået i hvert av separasjonskamrene når mengde og faseforhold i innløpsstrømmen varierer.
Virkemåten blir som følger: Innløpsstrømmen, som kan være en blanding av gass, olje, vann og faste partikler, kommer med høy hastighet tangentielt inn ved enden av første kammer 14 gjennom innløpsrøret 1 og innløpsdelen 2. Mediet blir på grunn av høy innløpshåstighet og sirkulær form på beholderen 10 satt i rotasjon.
Væskefasen slynges ut mot periferien og gassfase trenges inn mot sentrum. Vann og partikler har høyest egenvekt og legger seg ytterst mot periferien i et rørformet lag, med olje i et rørformet lag innenfor. Ved styrt avtapping gjennom røret 9, ledes vann og partikler ut av beholderen. Gass tappes ut gjennom røret 3. Olje, og eventuelt gjenværende vann, passerer gjennom dyseåpningene 18 i skilleveggen 11 til kammer 15, som holdes på et lavere trykk enn kammer 14.
Ved passasje gjennom dyseåpningene 18 går gass ut av oppløsningen på grunn av trykkfall, samtidig som hastigheten øker. Blandingen som kommer tilnærmet tangentielt ut av dyseåpningen, tvinges igjen til å rotere, og separering finner sted på samme måte som beskrevet. Det samme gjentar seg for hvert trykktrinn inntil oljen i det siste kammeret får det ønskete damptrykk. Stabilisert olje forlater beholderen ved styrt avtapping gjennom rørstussen 7.
Resterende vann tappes av gjennom avløp 8. Gasstrykket i hvert av trykkamrene styres på vanlig måte og innstilles slik at trykkavlastningen gir rotasjonshastighet som blir omtrent den samme i hvert kammer, samtidig som andre opt ima Ikr i terier oppfylles ...
Antallet kammer kan variere, avhengig av medium og kåpas itetskrav.
Istedenfor dyseåpningene 18 plassert i skilleveggene 11-13, kan det brukes omledningsrør som er plassert på yttersida av beholderen 10, med tangentielt rettete uttak og innløp.
Også spjeldet 19 kan erstattes av en annen, prinsipielt kjent ventilmekanisme.
Claims (5)
1. Syklonseparator for stabilisering av gassmetteteller dampmettet væske eller væskeblanding ved trykkavlasting i ett eller flere trinn og separering av mediefasene i to eller flere trinn, hvor mediet føres gjennom ei rekke seriekoblete separatorkammer, i en felles sylindrisk eller konisk beholder (10),
karakterisert ved at væskefasen av mediet ledes fra ett separatorkammer (14) til et neste kammer (15) med lavere trykk, gjennom en eller flere dysekanaler (18) i eller ved en skillevegg (11) mellom kamrene i den felles sylindriske eller koniske beholderen (10), hvor dysekanalene er slik utformet og plassert at hurtig avgassing eller avdamping ("flashing") skjer samtidig med at mediet akselereres gjennom dysekanalene, og at utløpsstrømmen fra dysene er tilnærmet tangentielt rettet ved periferien av beholderen (10).
2. Syklonseparator ifølge krav 1,
karakterisert ved at i det minste noen av dysekanalene (18) er forsynt med midler (19) for innsnevring av det samlete åpningstverrsnittet.
3. Syklonseparator ifølge krav 1 og 2,
karakterisert ved at gass på i og for seg kjent måte ledes ut gjennom utløpsrør (3, 4, 5, 6) nær sentrum fra hvert av separatorkamrene (14, 15, 16, 17) ved de respektive trykk i kamrene.
4. Syklonseparator ifølge krav 1, 2 og 3, karakterisert ved at mer enn to raediefaser kan separeres ved å anordne utløp (8, 9) for den tyngste fasen ved bunnen av ett eller flere av kamrene.
5. Syklonseparator ifølge et av kravene 1-4, karakterisert ved at dysekanalene er rørformete og anordnet ved beholderens omkrets.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO902519A NO170136C (no) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Flertrinns syklonseparator. |
AU79865/91A AU7986591A (en) | 1990-06-07 | 1991-06-03 | Multiple step cyclone separator |
PCT/NO1991/000080 WO1991018676A1 (en) | 1990-06-07 | 1991-06-03 | Multiple step cyclone separator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO902519A NO170136C (no) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Flertrinns syklonseparator. |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO902519D0 NO902519D0 (no) | 1990-06-07 |
NO902519L NO902519L (no) | 1991-12-09 |
NO170136B true NO170136B (no) | 1992-06-09 |
NO170136C NO170136C (no) | 1992-09-16 |
Family
ID=19893238
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO902519A NO170136C (no) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Flertrinns syklonseparator. |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU7986591A (no) |
NO (1) | NO170136C (no) |
WO (1) | WO1991018676A1 (no) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO308199B1 (no) * | 1998-02-24 | 2000-08-14 | Read Process Engineering As | Hydrosyklon for separasjon av to fluider med forskjellig tetthet |
US6214220B1 (en) * | 1999-11-30 | 2001-04-10 | Engineering Specialties, Inc. | Combined process vessel apparatus |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0151604A4 (en) * | 1983-08-04 | 1985-09-02 | Noel Carroll | OIL RECOVERY SYSTEMS. |
-
1990
- 1990-06-07 NO NO902519A patent/NO170136C/no unknown
-
1991
- 1991-06-03 WO PCT/NO1991/000080 patent/WO1991018676A1/en unknown
- 1991-06-03 AU AU79865/91A patent/AU7986591A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO902519D0 (no) | 1990-06-07 |
AU7986591A (en) | 1991-12-31 |
NO902519L (no) | 1991-12-09 |
WO1991018676A1 (en) | 1991-12-12 |
NO170136C (no) | 1992-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8333825B2 (en) | Apparatus for and method of separating multi-phase fluids | |
CA2705127C (en) | Revolution vortex tube gas/liquids separator | |
US8911635B2 (en) | Hydrocyclone for the separation of fluids | |
NO20141139A1 (no) | Fluidseparator | |
NO314024B1 (no) | Syklonseparator | |
NO175243B (no) | Separering av komponentene i en fluidström | |
NO316359B1 (no) | Hydroksyklon og separatorapparat | |
NO318709B1 (no) | Innretning for separasjon av en vaeske fra en flerfase-fluidstrom | |
NO312140B1 (no) | Apparat for behandling av flerfasefluid | |
NO20101393A1 (no) | Innlopsanordning for gravitasjonsseparator | |
NO20111743A1 (no) | Kompaktert hydrosyklonapparat i beholdere | |
CN114555205A (zh) | 一种带插件的分离装置 | |
NO170136B (no) | Flertrinns syklonseparator. | |
US5624371A (en) | Self-regulating centrifugal separator | |
EP2176002B1 (en) | Cyclone apparatus | |
US4978370A (en) | Method and apparatus for reduction of the pressure in a liquid mixture | |
US1994110A (en) | Oil and gas separator | |
US20130319952A1 (en) | Deoiling hydrocyclone | |
NO20120414A1 (no) | Innløpsinnretning for vannfjerningstårn for gass | |
RU68352U1 (ru) | Сепаратор | |
NO165578B (no) | Sentrifuge av dekanteringstypen. | |
NO180258B (no) | Anordning ved separator | |
US3213595A (en) | Oil and gas separators | |
US1933588A (en) | Centrifugal separator | |
NO161296B (no) | Trefaseseparator med roterende innloepselement og vaeske-bufferlager. |