NO20141342A1 - Modular Hydrocarbon Fluid Taskbar - Google Patents
Modular Hydrocarbon Fluid Taskbar Download PDFInfo
- Publication number
- NO20141342A1 NO20141342A1 NO20141342A NO20141342A NO20141342A1 NO 20141342 A1 NO20141342 A1 NO 20141342A1 NO 20141342 A NO20141342 A NO 20141342A NO 20141342 A NO20141342 A NO 20141342A NO 20141342 A1 NO20141342 A1 NO 20141342A1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- power
- flow
- process line
- flow module
- line according
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 19
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 19
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 82
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 50
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 10
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 10
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 6
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 6
- NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N methane clathrate Chemical compound C.C.C.C.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O NMJORVOYSJLJGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 8
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011143 downstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 150000004677 hydrates Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- E21B43/38—Arrangements for separating materials produced by the well in the well
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/0217—Separation of non-miscible liquids by centrifugal force
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D17/00—Separation of liquids, not provided for elsewhere, e.g. by thermal diffusion
- B01D17/02—Separation of non-miscible liquids
- B01D17/04—Breaking emulsions
- B01D17/045—Breaking emulsions with coalescers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B1/00—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles
- B04B1/02—Centrifuges with rotary bowls provided with solid jackets for separating predominantly liquid mixtures with or without solid particles without inserted separating walls
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
- B04B—CENTRIFUGES
- B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
- B04B9/02—Electric motor drives
-
- 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
- E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
- E21B43/121—Lifting well fluids
- E21B43/128—Adaptation of pump systems with down-hole electric drives
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B17/00—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors
- F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
-
- 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
-
- 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
- F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
- F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
- F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D1/00—Pipe-line systems
- F17D1/005—Pipe-line systems for a two-phase gas-liquid flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
- F17D—PIPE-LINE SYSTEMS; PIPE-LINES
- F17D3/00—Arrangements for supervising or controlling working operations
- F17D3/10—Arrangements for supervising or controlling working operations for taking out the product in the line
-
- 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
- B04C9/00—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
- B04C2009/007—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with internal rotors, e.g. impeller, ventilator, fan, blower, pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
- F04D29/708—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning specially for liquid pumps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices For Medical Bathing And Washing (AREA)
- Chairs Characterized By Structure (AREA)
- Centrifugal Separators (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
Abstract
En prosesslinje er beskrevet som er konfigurert for utvinning, behandling og transport av hydrokarbonbrønnfluid og som omfatter prosesseringsenheter der prosesseringsenhetene er innrettet og er nødvendige for å utføre minst én av separasjon, homogenisering, pumping, trykkøking, kompresjon, vannbehandling, vanninjeksjon, behandling av voks eller gasshydrat, i en hydrokarbonproduksjonsprosess, idet hvilken som helst av to eller flere prosesseringsenheter er i hovedsak basert på å operere samme kraft- og strømningsmodul for å generere strømning gjennom prosesseringsenhetene.A process line is disclosed which is configured for hydrocarbon well fluid extraction, treatment and transport and comprising processing units wherein the processing units are arranged and required to perform at least one of separation, homogenization, pumping, pressure boosting, compression, water treatment, water injection, wax treatment or gas hydrate, in a hydrocarbon production process, any of two or more processing units being essentially based on operating the same power and flow module to generate flow through the processing units.
Description
Modularisert prosesslinje for hydrokarbonfluid Modularized process line for hydrocarbon fluid
Oppfinnelsens tekniske område Technical field of the invention
Foreliggende oppfinnelse vedrører prosesseringsutstyr som er nyttig ved produksjon av hydrokarbon. Oppfinnelsen vedrører spesielt en prosesslinje som omfatter en modularisert prosesseringsenhet som kan utnyttes i prosessen med utvinning, behandling og transport av flerfasefluid produsert fra en hydrokarbonbrønn. The present invention relates to processing equipment which is useful in the production of hydrocarbons. The invention relates in particular to a process line comprising a modularized processing unit that can be utilized in the process of extraction, treatment and transport of multiphase fluid produced from a hydrocarbon well.
Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere kjent teknikk Utvinning og produksjon av olje og gass fra hydrokarbonbrønner involverer et flertall prosesstrinn som blir utført på produksjonsstedet innen produktet blir levert til en mottaker på overflaten. En prosesslinje for prosessering av flerfase brønnfluid vil i alminnelighet involvere prosesseringsenheter som er konstruert og dedikert for bruk som separator, pumpe eller kompressor osv. Kompleksiteten av en hydrokarbonprosesslinje for flerfase brønnfluid er åpenbar, tatt i betraktning av at individuelle separatorer for separering av f.eks. sand/væske, gass/væske og væske/væske kan være påkrevd i prosesslinjen. I tillegg til de aktive prosesseringsenhetene trenger prosesslinjen passende manifolder, brokoblinger/røropplegg og ventiler, noe som bidrar til en komplisert struktur. Background of the invention and prior art Extraction and production of oil and gas from hydrocarbon wells involves a majority of process steps which are carried out at the production site before the product is delivered to a recipient on the surface. A process line for processing multiphase well fluid will generally involve processing units designed and dedicated for use as a separator, pump or compressor, etc. The complexity of a hydrocarbon process line for multiphase well fluid is obvious, considering that individual separators for separating e.g. . sand/liquid, gas/liquid and liquid/liquid may be required in the process line. In addition to the active processing units, the process line needs appropriate manifolds, bridging/piping and valves, contributing to a complex structure.
Sammenfatning av oppfinnelsen Summary of the Invention
Foreliggende oppfinnelse har som mål å fremskaffe en prosesslinje som unngår kompleksitet i struktur og installasjon, noe som vanligvis er forbundet med prosessering av flerfase hydrokarbonfluid. The present invention aims to provide a process line which avoids complexity in structure and installation, which is usually associated with processing multiphase hydrocarbon fluid.
En nøkkel til løsningen som er presentert her, er en kraft- og strømningsmodul som uten vesentlige modifikasjoner kan brukes til å generere strømning og trykk i de fleste, om ikke alle, prosesstrinnene der det kreves. A key to the solution presented here is a power and flow module that, without significant modification, can be used to generate flow and pressure in most, if not all, of the process steps where required.
Den foreslåtte løsningen reduserer kvalifiseringskostnader for forskjellig og spesialisert utstyr, øker driftseffektivitet og erfaring, og tillater fleksibilitet i en standardisert løsning for produksjon av hydrokarbonbrønnfluid på havbunnen så vel The proposed solution reduces qualification costs for different and specialized equipment, increases operational efficiency and experience, and allows flexibility in a standardized solution for production of hydrocarbon well fluid on the seabed as well as
som på land. as on land.
En oversikt over potensialet ved foreliggende oppfinnelse for modularisering og standardisering er gitt i følgende kortfattede forklaring på en mulig utførelse og eksempel på utførelse av oppfinnelsen: Flerfasefluid fra brønnen blir ført til et første sett av kraft- og strømningsmoduler som virker som en gass/væske-separator. Gassen blir skilt ut til et siderør mens fluidet beveger seg frem gjennom de roterende kraft- og strømningsmodulene inn i et andre sett. Det andre settet virker som en olje/vann-separator, der vannet blir skilt ut til et siderør mens olje beveger seg frem gjennom de roterende kraft- og strømningsmodulene og inn i et tredje sett. Det tredje settet virker som en trykkøkingspumpe og øker trykket av olje og gass for transport videre. Et fjerde sett av kraft-og strømningsmoduler kan være innrettet til å operere som en vannbehandlingsmodul og motta vann fra siderøret fra det andre settet. Spillvann blir resirkulert oppstrøms tilbake til tredje sett. Rent vann løper nedstrøms til et femte sett kraft- og strømningsmoduler som tjener som en An overview of the potential of the present invention for modularization and standardization is given in the following brief explanation of a possible implementation and example of implementation of the invention: Multiphase fluid from the well is led to a first set of power and flow modules that act as a gas/liquid separator. The gas is separated into a side pipe while the fluid moves forward through the rotating power and flow modules into a second set. The second set acts as an oil/water separator, where the water is separated into a side pipe while oil moves forward through the rotating power and flow modules and into a third set. The third set acts as a pressure boosting pump and increases the pressure of oil and gas for further transport. A fourth set of power and flow modules may be arranged to operate as a water treatment module and receive water from the side pipe from the second set. Waste water is recycled upstream back to the third set. Clean water runs downstream to a fifth set of power and flow modules that serve as one
vanninj eksj onspumpe. water injection pump.
Blant fordelene som kan oppnås ved utførelse av en slik modulær prosesseringsenhet er for eksempel følgende: • et ensartet kraft- og reguleringssystem for alle enheter Among the advantages that can be achieved by implementing such a modular processing unit are, for example, the following: • a uniform power and regulation system for all units
• aktiv separering blir mulig • active separation becomes possible
• problemer med spillvannsstrømninger kan unngås • problems with waste water flows can be avoided
• bedre pålitelighet på grunn av redundans • better reliability due to redundancy
• et singulært brønndistribusjonssystem blir oppnådd. • a singular well distribution system is achieved.
Målet med foreliggende oppfinnelse blir oppnådd ved å skaffe en prosesslinje konfigurert for utvinning, behandling og transport av hydrokarbonbrønnfluid, som omfatter prosesseringsenheter innrettet og påkrevd for å utføre minst ett av følgende prosesstrinn: The objective of the present invention is achieved by providing a process line configured for the extraction, treatment and transport of hydrocarbon well fluid, comprising processing units arranged and required to perform at least one of the following process steps:
• separering av fluid/faststoff • separation of fluid/solid
• homogenisering av flerfasefluid • homogenization of multiphase fluid
• separering av gass/væske • separation of gas/liquid
• separering av væske/væske • liquid/liquid separation
• pumping • pumping
• øking av strømning eller trykk • increase in flow or pressure
• komprimering av gass • compression of gas
• vannbehandling • water treatment
• vanninjeksjon • water injection
• voksbehandling • wax treatment
• gass-hydrat-håndtering, • gas-hydrate handling,
der to eller flere prosesseringsenheter opererer på hovedsakelig samme kraft- og strømningsmodul for å generere strømning gjennom prosesseringsenhetene. wherein two or more processing units operate on substantially the same power and flow module to generate flow through the processing units.
I én fordelaktig utførelse kan to eller flere prosesseringsenheter kobles sammen etter hverandre. In one advantageous embodiment, two or more processing units can be connected one after the other.
Kraft- og strømningsmodulen er fortrinnsvis en elektrisk drevet maskin som kan være realisert i ulike utførelser. Felles for alle utførelser er en integrert permanentmagnetmotor (PM) der permanentmagneter er montert langs omkretsen av en rotor mens elektromagneter og statorviklinger er montert på en stasjonær kapsling som omslutter rotoren. The power and flow module is preferably an electrically driven machine which can be realized in various designs. Common to all designs is an integrated permanent magnet motor (PM) where permanent magnets are mounted along the circumference of a rotor while electromagnets and stator windings are mounted on a stationary enclosure that encloses the rotor.
Utførelser av oppfinnelsen omfatter en kraft- og strømningsmodul der rotoren er utformet med radielle blad eller skovler som er festet til en sentral rotoraksel som er opplagret for rotasjon. Andre utførelser omfatter en rotor med skovler som er opplagret for rotasjon på utsiden av en stasjonær aksel. Embodiments of the invention include a power and flow module where the rotor is designed with radial blades or vanes which are attached to a central rotor shaft which is supported for rotation. Other designs include a rotor with vanes that are mounted for rotation on the outside of a stationary shaft.
Rotoren er konstruert for aksiell forflytning av fluid gjennom kraft- og strømningsmodulen. Utførelser av oppfinnelsen omfatter en kraft- og strømningsmodul der rotorskovlene har en angrepsvinkel mot strømningsretningen som tjener til å generere en i hovedsak aksiell strømning, uten noen radiell komponent av betydning, gjennom prosesseringsenheten. Andre utførelser omfatter en rotor konstruert til å tilføre en betydelig radiell komponent til strømmen gjennom prosesseringsenheten. The rotor is designed for axial movement of fluid through the power and flow module. Embodiments of the invention include a power and flow module where the rotor blades have an angle of attack against the direction of flow which serves to generate an essentially axial flow, without any significant radial component, through the processing unit. Other embodiments include a rotor designed to add a significant radial component to the flow through the processing unit.
Kraft- og strømningsmodulen kan brukes i en prosesseringsenhet om er konfigurert for separering. I én utførelse er kraft- og strømningsmodulen driftsmessig koblet i linje med en separat skrue eller skovlhjul som genererer separering av fluidfasene ved sentrifugalt eller syklonisk påvirkning. I en annen utførelse er kraft- og strømningsmodulen integrert med en sylindrisk trommel som kan være innvendig utformet med vinger som tilfører en roterende bevegelse på strømmen gjennom trommelen. The power and flow module can be used in a processing unit if configured for separation. In one embodiment, the power and flow module is operationally connected in line with a separate screw or paddle wheel that generates separation of the fluid phases by centrifugal or cyclonic action. In another embodiment, the power and flow module is integrated with a cylindrical drum which may be internally designed with vanes which impart a rotary motion to the flow through the drum.
I enda en annen utførelse genererer kraft- og In yet another embodiment, power and
strømningsmodulen, som resultat av en sammensatt kurvatur i de radielle skovlene, den roterende bevegelsen i strømmen som kreves for å oppnå separering av fluidfaser ved sentrifugalvirkning. the flow modulus, as a result of a compound curvature in the radial vanes, the rotary motion in the flow required to achieve separation of fluid phases by centrifugal action.
I alle tilfeller kan den prosesseringsenheten som virker som separator være innrettet for lateral/radiell utløp av en tyngre fluidfase som er utskilt fra en innkommende flerfasestrømning, mens en lettere fluidfase passerer gjennom prosesseringsenheten i aksiell retning. In all cases, the processing unit acting as a separator can be arranged for lateral/radial discharge of a heavier fluid phase that is separated from an incoming multiphase flow, while a lighter fluid phase passes through the processing unit in the axial direction.
Føring av de separerte fluidfasene fra og mellom prosesseringsenhetene kan oppnås med et stasjonært overgangsstykke som har indre passasjer, så vel som oppstrøms og nedstrøms grensesnitt som passer til tilkoblede prosesseringsenheter. Overgangsstykket har typisk et oppstrøms grensesnitt som omfatter en ytre annulær inngang for den tyngre fluidfasen og en sentral inngang, annulær eller sirkulær, for den lettere fluidfasen radielt innenfor den ytre annulære inngangen. Det nedstrøms grensesnittet har enten en annulær utgang for tyngre fluidfase eller en sentral utgang for fluid av lettere fase. Routing of the separated fluid phases from and between the processing units can be accomplished with a stationary transition piece having internal passages as well as upstream and downstream interfaces suitable for connected processing units. The transition piece typically has an upstream interface comprising an outer annular inlet for the heavier fluid phase and a central inlet, annular or circular, for the lighter fluid phase radially within the outer annular inlet. The downstream interface has either an annular outlet for heavier fluid phase or a central outlet for lighter phase fluid.
Kraft- og strømningsmodulen kan brukes i en prosesseringsenhet som er konfigurert for trykkøking. I én utførelse er kraft- og strømningsmodulen mangfoldiggjort og danner en pakke med aksielt stablet PM-motorer og rotorer som tjener til akselerasjon og kompresjon av strømmen gjennom trykkøkingsenheten. Hver kraft- og strømningsmodul i stablet konfigurasjon kan opereres separat og styres individuelt via dedikerte frekvensomformere (Variable Speed Drives - VSD), én for hvert motortrinn eller rotor. The power and flow module can be used in a processing unit configured for pressure boosting. In one embodiment, the power and flow module is multiplexed to form a package of axially stacked PM motors and rotors that serve to accelerate and compress the flow through the boost unit. Each power and flow module in a stacked configuration can be operated separately and controlled individually via dedicated frequency converters (Variable Speed Drives - VSD), one for each motor stage or rotor.
Tilsvarende er, i én utførelse er kraft- og strømningsmodulen en elektrisk drevet strømningsmaskin, der permanentmagneter er montert langs omkretsen av en rotor mens elektromagneter og statorviklinger er montert i en stasjonær kapsling som omslutter rotoren. Similarly, in one embodiment, the power and flow module is an electrically driven flow machine, where permanent magnets are mounted along the circumference of a rotor while electromagnets and stator windings are mounted in a stationary enclosure that encloses the rotor.
I én utførelse er rotorskovlene gitt en angrepsvinkel mot strømningsretningen som tjener til å generere en i hovedsak aksiell strømning, uten en betydelig radiell komponent, gjennom en kraft- og strømningsmodul som er integrert i en prosesseringsenhet som virker som pumpe, som trykkøkingsenhet eller som separator. In one embodiment, the rotor blades are provided with an angle of attack against the direction of flow which serves to generate an essentially axial flow, without a significant radial component, through a power and flow module which is integrated into a processing unit which acts as a pump, pressure booster or separator.
I andre utførelser er rotorskovlene kurvet for å tilføre en betydelig radiell komponent på strømmen gjennom en kraft- og strømningsmodul som er integrert i en prosesseringsenhet som virker som pumpe, som trykkøkingsenhet eller som separator. In other embodiments, the rotor blades are curved to impart a significant radial component to the flow through a power and flow module integrated into a processing unit that acts as a pump, booster, or separator.
I én utførelse er kraft- og strømningsmodulen driftsmessig koblet på linje med en skrue eller skovlhjul i en prosesseringsenhet leder til separering av fluidfasene ved hjelp av sentrifugal eller syklonisk påvirkning. In one embodiment, the power and flow module is operationally connected in line with a screw or paddle wheel in a processing unit leading to the separation of the fluid phases by means of centrifugal or cyclonic action.
Kraft- og strømningsmodulen er i én utførelse integrert med en sylindrisk trommel som innvendig er utformet med vinger som tilfører en roterende bevegelse på strømmen gjennom en prosesseringsenhet leder til separasjon av fluidfasene ved hjelp av sentrifugal eller syklonisk påvirkning. The power and flow module is in one embodiment integrated with a cylindrical drum which is internally designed with vanes which impart a rotary movement to the flow through a processing unit leading to the separation of the fluid phases by means of centrifugal or cyclonic action.
I én utførelse omfatter rotoren turbinhjul i en kraft- og strømningsmodul som er integrert i en prosesseringsenhet som virker som våtgasskompressor. In one embodiment, the rotor comprises turbine wheels in a power and flow module that is integrated into a processing unit that acts as a wet gas compressor.
Utførelser av oppfinnelsen omfatter et stasjonært overgangsstykke som er innrettet til å koble sammen suksessive prosesseringsenheter i en prosesslinje, idet overgangsstykket er utformet innvendig med separate løp for tyngre og lettere fluidfaser. Embodiments of the invention comprise a stationary transition piece which is designed to connect successive processing units in a process line, the transition piece being designed internally with separate runs for heavier and lighter fluid phases.
I én utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter en første prosesseringsenhet en kraft- og strømningsmodul som opererer som separator eller som fluidhomogeniserer og i en andre prosesseringsenhet opererer en kraft- og strømningsmodul som trykkøkingspumpe eller kompressor, og så videre idet prosesseringsenhetene er koblet og satt sammen i rekkefølge og satt sammen for aksiell strømning gjennom første og andre prosesseringsenhet. In one embodiment of the present invention, a first processing unit comprises a power and flow module that operates as a separator or as a fluid homogenizer and in a second processing unit a power and flow module operates as a pressure boosting pump or compressor, and so on as the processing units are connected and assembled in sequence and assembled for axial flow through the first and second processing units.
En annen utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter in-line separatorer der første og andre prosesseringsenhet hver omfatter en kraft- og strømningsmodul som opererer som separator, mens en tredje prosesseringsenhet omfatter en kraft- og strømningsmodul som opererer som trykkøkingspumpe eller kompressor, og så videre idet separatorene og trykkøkingspumpe/kompressor er koblet og satt sammen i rekkefølge for aksiell strømning gjennom første, andre og tredje prosesseringsenhet. Another embodiment of the present invention comprises in-line separators where the first and second processing units each comprise a power and flow module which operates as a separator, while a third processing unit comprises a power and flow module which operates as a pressure boosting pump or compressor, and so on as the separators and booster pump/compressor are connected and assembled in sequence for axial flow through first, second and third processing units.
Enda en annen utførelse av foreliggende oppfinnelse omfatter et første overgangsstykke som kobler sammen første og andre separator som er innrettet for utløp og føring av en separert gassfase til trykkøkingspumpen eller kompressoren, og der et andre overgangsstykke, som kobler den andre separatoren til trykkøkingspumpen/kompressoren, er innrettet for utløp føring av en separert vannfase til en vannbehandlingsenhet. Yet another embodiment of the present invention comprises a first transition piece that connects the first and second separators which are arranged for the discharge and feeding of a separated gas phase to the pressure boosting pump or the compressor, and where a second transition piece, which connects the second separator to the pressure boosting pump/compressor, is designed for the discharge of a separated water phase to a water treatment unit.
I én utførelse omfatter første vannbehandlingsenhet kraft- og strømningsmodulen som virker som separator, og der spillvann blir ført fra den første vannbehandlingsenheten til trykkøkingspumpen. In one embodiment, the first water treatment unit comprises the power and flow module which acts as a separator, and where waste water is led from the first water treatment unit to the pressure boosting pump.
I én utførelse omfatter andre vannbehandlingsenhet kraft- og strømningsmodulen som virker som vanninjeksjonspumpe. In one embodiment, the second water treatment unit comprises the power and flow module which acts as a water injection pump.
Implementeringer av foreliggende oppfinnelse omfatter utførelser der kald brønnstrøm er muliggjort gjennom et utfellingskammer for hydrokarbon-faststoff der kraft- og strømningsmodulen driver en roterende skraper i utfellingskammeret. Implementations of the present invention include designs where cold well flow is enabled through a hydrocarbon solids precipitation chamber where the power and flow module drives a rotary scraper in the precipitation chamber.
Fra følgende detaljerte beskrivelse av utførelser vil det fremgå at prosesseringsenheter som virker på kraft- og strømningsmodulen kan være innbefattet i mange typer og konfigurasjoner av prosesslinjer for hydrokarbonbrønnfluid, undersjøisk så vel som på land, selv om bare noen få slike er nevnt i denne beskrivelsen. From the following detailed description of embodiments, it will be apparent that processing units acting on the power and flow module may be included in many types and configurations of hydrocarbon well fluid process lines, subsea as well as onshore, although only a few such are mentioned in this description.
Kort beskrivelse av tegningsfigurene Brief description of the drawing figures
Utførelser av oppfinnelsen vil bli forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte tegningsfigurene, som viser som følger: Embodiments of the invention will be explained below with reference to the attached drawings, which show as follows:
Figur 1 viser et lengdesnitt gjennom et sett kraft- og strømningsmoduler som er tilpasset for innlemmelse i de prosesseringsenhetene som følger av foreliggende oppfinnelse, Figur 2 er et tilsvarende snitt som illustrerer kraft- og strømningsmodulen anvendt i en prosesseringsenhet som er konfigurert for separering, Figur 3 er et tilsvarende snitt som illustrerer kraft- og strømningsmodulen anvendt i en prosesseringsenhet som er konfigurert for trykkforsterking, Figur 4 er et tilsvarende snitt som illustrerer kraft- og strømningsmodulen anvendt i en prosesseringsenhet som er konfigurert for trykkforsterking, Figurene 5a-5c illustrerer kraft- og strømningsmodulen anvendt i alternativt konfigurerte prosesseringsenheter for separering, Figur 6 er en skjematisk illustrasjon av en første undersjøisk prosesslinje sammensatt av prosesseringsenheter som er avhengig av kraft- og strømningsmodulen for sin virkemåte, Figur 7 er en skjematisk illustrasjon av en andre undersjøisk prosesslinje sammensatt av prosesseringsenheter som er avhengig av kraft- og strømningsmodulen for sin virkemåte, og Figur 8 er en skjematisk illustrasjon av en tredje undersjøisk prosesslinje sammensatt av prosesseringsenheter som er avhengig av kraft- og strømningsmodulen for sin virkemåte. Figure 1 shows a longitudinal section through a set of power and flow modules that are adapted for incorporation into the processing units that follow from the present invention, Figure 2 is a corresponding section illustrating the power and flow module used in a processing unit that is configured for separation, Figure 3 is a corresponding section illustrating the power and flow module used in a processing unit configured for pressure amplification, Figure 4 is a corresponding section illustrating the power and flow module used in a processing unit configured for pressure amplification, Figures 5a-5c illustrate power and the flow module used in alternatively configured processing units for separation, Figure 6 is a schematic illustration of a first subsea process line composed of processing units which are dependent on the power and flow module for their operation, Figure 7 is a schematic illustration of a second subsea process line together att of processing units that depend on the power and flow module for their operation, and Figure 8 is a schematic illustration of a third subsea process line composed of processing units that depend on the power and flow module for their operation.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser Detailed description of preferred designs
Selv om det er forklart og illustrert nedenfor med henvisning til en undersjøisk implementering, må det fremheves at fremstillingen som er gitt her likedan kan nyttes i prosessen med hydrokarbonproduksjon fra landbaserte hydrokarbonbrønner. Med henvisning til figur 1 er et sett av kraft- og strømningsmoduler 1 vist i lengdesnitt. Hver kraft- og strømningsmodul 1 omfatter en rotor 2 som er opplagret for rotasjon på en rotoraksel 3. Rotorene 2 kan være individuelt opplagret i radielle/aksielle lagre 4 på utsiden av en stasjonær rotoraksel for å rotere om denne atskilt fra andre rotorer i et sett med kraft- og strømningsmoduler. Rotorene kan alternativt være ikke-roterbart festet til en felles rotoraksel som er opplagret for å rotere i lagre som er montert i et lagerhus (ikke vist). Although explained and illustrated below with reference to a subsea implementation, it must be emphasized that the embodiment provided herein can equally be used in the process of hydrocarbon production from onshore hydrocarbon wells. With reference to Figure 1, a set of power and flow modules 1 is shown in longitudinal section. Each power and flow module 1 comprises a rotor 2 which is supported for rotation on a rotor shaft 3. The rotors 2 can be individually supported in radial/axial bearings 4 on the outside of a stationary rotor shaft to rotate about this separately from other rotors in a set with power and flow modules. Alternatively, the rotors may be non-rotatably attached to a common rotor shaft supported for rotation in bearings mounted in a bearing housing (not shown).
Hver rotor 2 omfatter et sett rotorblad eller rotorskovler 5 som strekker seg i hovedsak i radielle retninger fra en rotorsenterakse C. I det minste noen av rotorskovlene 5 har en permanentmagnet 6 i ytre omkrets-ende av rotorskovlen. Permanentmagnetene 6 kan være integrert i et ringelement 7 som sammenbinder de ytre endene av rotorskovlene i rotoromkretsen 8 . Each rotor 2 comprises a set of rotor blades or rotor blades 5 which extend essentially in radial directions from a rotor center axis C. At least some of the rotor blades 5 have a permanent magnet 6 at the outer circumferential end of the rotor blade. The permanent magnets 6 can be integrated into a ring element 7 which connects the outer ends of the rotor blades in the rotor circumference 8 .
Rotoren 2 er omsluttet av en kapsling 9 som har koblingsmidler, slik som flenser 10, for kobling til inntilliggende kraft- og strømningsmoduler 1. Tetninger, ikke vist på tegningene, er innrettet etter behov i de møtende grensesnittene mellom kapslinger til koblede kraft- og strømningsmoduler. Montert i kapsling 9 er et sett av elektromagneter med tilknyttede statorviklinger, på tegningene merket med samme henvisningsnummer 11. Elektromagnetene 11 danner en ytre ring om den indre ringen av permanentmagneter, og kapslingen 9 kan ha form som en sylinder. The rotor 2 is enclosed by an enclosure 9 which has coupling means, such as flanges 10, for coupling to adjacent power and flow modules 1. Seals, not shown in the drawings, are arranged as required in the meeting interfaces between enclosures of coupled power and flow modules . Mounted in housing 9 is a set of electromagnets with associated stator windings, marked in the drawings with the same reference number 11. The electromagnets 11 form an outer ring around the inner ring of permanent magnets, and the housing 9 may have the shape of a cylinder.
Rotoren 2 blir på denne måten satt i rotasjon ved at permanentmagnetene beveger seg i magnetfeltet som blir generert når strøm blir tilført statorviklingene for å aktivere elektromagnetene. The rotor 2 is thus set in rotation by the permanent magnets moving in the magnetic field which is generated when current is supplied to the stator windings to activate the electromagnets.
Under rotasjon danner kraft- og strømningsmodulen 1 primært en aksiell strømning gjennom en annulær strømpassasje som blir definert av rotoren/rotorene i kraft- og strømningsmodulen/- settet av kraft- og strømningsmoduler. Rotorskovlene 5 er konstruert med en angrepsvinkel eller stigningsvinkel mot strømmen F og i forhold til den aksielle senteraksen C. I et sett av kraft- og strømningsmoduler kan minst én av rotorene ha skovler med annen stigningsvinkel enn de øvrige rotorene i settet, stigningsvinkel kan øke eller avta suksessivt fra første til siste rotor i settet, for på denne måten å endre strømning og/eller trykk i fluidet. During rotation, the power and flow module 1 primarily forms an axial flow through an annular flow passage which is defined by the rotor(s) in the power and flow module/set of power and flow modules. The rotor blades 5 are designed with an angle of attack or pitch angle against the flow F and in relation to the axial center axis C. In a set of power and flow modules, at least one of the rotors can have blades with a different pitch angle than the other rotors in the set, pitch angle can increase or decrease successively from the first to the last rotor in the set, in order in this way to change the flow and/or pressure in the fluid.
For ytterligere å tilpasse driften av settet med kraft- og strømningsmoduler 1, kan kraft- og strømningsmodulene ha individuell krafttilførsel og bli styrt separat via dedikerte frekvensomformere, som illustrert med VSD-boksene på figur 1. To further customize the operation of the set of power and flow modules 1, the power and flow modules can have individual power supplies and be controlled separately via dedicated frequency converters, as illustrated by the VSD boxes in Figure 1.
Utførelser av kraft- og strømningsmodulen 1 kan være modifisert til å tilføre en radiell komponent på strømningsretningen. For dette formålet kan modifiserte rotorskovler (se rotorskovlene 5' på figur 2) være formet med en angrepsvinkel eller kurvatur i radialplanet, idet rotorskovlene er bøyd bakover i forhold til rotorens rotasjonsretning. I et sett av kraft- og strømningsmoduler kan noen av rotorene være konstruert til å generere en hovedsakelig aksiell strømning, mens andre rotorer er konstruert til å generere rotasjon i strømmen for å utsette fluidet for sentrifugalkraft og syklonvirkning. Embodiments of the force and flow module 1 may be modified to add a radial component to the flow direction. For this purpose, modified rotor blades (see the rotor blades 5' in Figure 2) can be shaped with an angle of attack or curvature in the radial plane, the rotor blades being bent backwards in relation to the rotor's direction of rotation. In a set of power and flow modules, some of the rotors may be designed to generate a predominantly axial flow, while other rotors are designed to generate rotation in the flow to subject the fluid to centrifugal force and cyclonic action.
Figur 2 illustrerer kraft- og strømningsmodulen 1 implementert i en prosesseringsenhet som virker som separator 12. Merk at selv om tegningen på figur 2 viser kun to kraft- og strømningsmoduler, kan det virkelige antallet av kraft- og strømningsmoduler 1 multipliseres og tilpasses til driftsmessige krav. For eksempel kan separatoren 12 omfatte en oppstrøms gruppe kraft- og strømningsmoduler som er konfigurert for generering av aksiell strømning, mens en påfølgende og nedstrøms gruppe kraft- og strømningsmoduler er konfigurert for å tilføre roterende bevegelse i strømmen ved hjelp av de radielt krumme eller dobbeltkrumme rotorskovlene 5' . Figure 2 illustrates the power and flow module 1 implemented in a processing unit acting as a separator 12. Note that although the drawing in Figure 2 shows only two power and flow modules, the actual number of power and flow modules 1 can be multiplied and adapted to operational requirements . For example, the separator 12 may comprise an upstream group of force and flow modules configured to generate axial flow, while a downstream and downstream group of force and flow modules are configured to impart rotary motion to the flow by means of the radially curved or doubly curved rotor blades 5'.
I separatoren 12 forårsaker den roterende bevegelsen som blir tilført strømmen at fluidfasene blir separert på grunn av syklonvirkning, fordi den tyngre fluidfasen blir drevet av sentrifugalkraft til å samle seg i et periferisk område i den annulære passasjen gjennom kraft- og strømningsmodulene. In the separator 12, the rotary motion imparted to the flow causes the fluid phases to separate due to cyclonic action, because the heavier fluid phase is driven by centrifugal force to collect in a peripheral area in the annular passage through the force and flow modules.
Et stasjonært overgangsstykke 13 er koblet til nedstrøms ende av separatoren og sørger for passasjene 14 og 15 for å føre den tyngre fluidfasen 0 til et radielt eller lateralt utløp, så vel som passasjene 16 og 17 for å føre den lettere fluidfasen G til et aksielt, sentralt utløp. I det oppstrøms grensesnittet har overgangsstykket 13 en annulær ytre inngang 18 for den tyngre fasen og en annulær indre inngang 19 for den lettere fluidfasen. Inngangene 18 og 19 kan være adskilt oppstrøms av en sylindrisk delering 20. Et rørpasstykke 21 uten bevegelige indre deler kan være satt inn mellom kraft- og strømningsmodulene 1 og overgangsstykket 13, om det passer. A stationary transition piece 13 is connected to the downstream end of the separator and provides passages 14 and 15 for conveying the heavier fluid phase 0 to a radial or lateral outlet, as well as passages 16 and 17 for conveying the lighter fluid phase G to an axial, central outlet. In the upstream interface, the transition piece 13 has an annular outer inlet 18 for the heavier phase and an annular inner inlet 19 for the lighter fluid phase. The inlets 18 and 19 can be separated upstream by a cylindrical partition 20. A pipe fitting 21 without moving internal parts can be inserted between the power and flow modules 1 and the transition piece 13, if suitable.
Kraft- og strømningsmodulen 1 kan være implementert i separeringsenheter i andre og alternative konfigurasjoner. Med henvisning til figur 5a er det illustrert en The power and flow module 1 can be implemented in separation units in other and alternative configurations. With reference to Figure 5a, an is illustrated
prosesseringsenhet som virker som separator 12', som omfatter en sylindrisk trommel 22 som er roterbar montert inne i en stasjonær sylinder 23. Trommelen kan være roterbar opplagret i lagre 24 og 25 som er innrettet i endene av trommel og sylinder. Trommelen er installert i en flerfase fluidstrøm F for å motta blandede fluidfaser via en innløpsende 26 og for å slippe ut separerte fluidfaser O, G via en utløpsende 27. Separering av fluidfasene oppnås ved å tilføre roterende bevegelse i fluidet etter passering gjennom trommelen 22. processing unit which acts as a separator 12', comprising a cylindrical drum 22 which is rotatably mounted inside a stationary cylinder 23. The drum can be rotatably supported in bearings 24 and 25 which are arranged at the ends of the drum and cylinder. The drum is installed in a multiphase fluid flow F to receive mixed fluid phases via an inlet end 26 and to discharge separated fluid phases O, G via an outlet end 27. Separation of the fluid phases is achieved by introducing rotary motion in the fluid after passing through the drum 22.
Roterende bevegelse blir generert av én eller flere kraft- og strømningsmoduler 1 som er integrert i separatoren 12' og installert over fluidstrømmen gjennom separatoren. Nærmere bestemt blir elektromagnetene 11 montert på den stasjonære sylinderen 23, mens permanentmagnetene 6 er montert på trommelen 22. Trommelen blir dermed satt i rotasjon ved at permanentmagnetene beveger seg i magnetfeltet som blir generert når strøm føres til statorviklingene for å aktivere elektromagnetene. Rotating movement is generated by one or more power and flow modules 1 which are integrated into the separator 12' and installed above the fluid flow through the separator. More specifically, the electromagnets 11 are mounted on the stationary cylinder 23, while the permanent magnets 6 are mounted on the drum 22. The drum is thus set in rotation by the permanent magnets moving in the magnetic field that is generated when current is fed to the stator windings to activate the electromagnets.
Roterende bevegelse kan bli tilført strømmen via en eller flere vinger 28 som er innrettet slik at de peker innover fra veggen i trommelen, idet vingene ligger i hovedsak i lengderetningen av trommelen. Vingene 28 kan ha hvilken som helst passende form. De innvendige vingene kan være orientert i parallell med lengdeaksen i trommelen, som illustrert med den rette prikkede streken på figur 5b. Alternativt kan vingene være orientert i en vinkel a i forhold til senterlinjen, som illustrert med streken 28 på figur 5b. Vingene kan også ha en utforming som følger en helisk kurve i den indre periferien av trommelen 22, som illustrert med den kurvede prikkede streken på figur 5b. Rotating movement can be supplied to the flow via one or more vanes 28 which are arranged so that they point inwards from the wall of the drum, the vanes lying mainly in the longitudinal direction of the drum. The wings 28 may be of any suitable shape. The internal wings can be oriented parallel to the longitudinal axis of the drum, as illustrated by the straight dotted line in Figure 5b. Alternatively, the wings can be oriented at an angle a in relation to the center line, as illustrated by line 28 in Figure 5b. The wings can also have a design that follows a helical curve in the inner periphery of the drum 22, as illustrated by the curved dotted line in Figure 5b.
Enda en annen alternativ implementering av kraft- og strømningsmodulen 1 i en prosesseringsenhet som virker som en separator, er beskrevet med henvisning til figur 5c. Separatoren 12'' på figur 5c omfatter en stasjonær ytre sylinder 29 i omgivelsesforhold om en stasjonær indre sylinder eller trommel 30. Den indre trommelen 30 har en perforert vegg der åpninger eller slisser 31 er utformet for å tillate overføring av en tyngre fluidfase fra trommelen til et annulært område 32 som er definert mellom trommelen og den ytre sylinderen. Et sideutløp 33 er forbundet med på det annulære området 32 i radiell retning. Yet another alternative implementation of the power and flow module 1 in a processing unit acting as a separator is described with reference to Figure 5c. The separator 12'' in figure 5c comprises a stationary outer cylinder 29 in ambient conditions about a stationary inner cylinder or drum 30. The inner drum 30 has a perforated wall in which openings or slots 31 are designed to allow the transfer of a heavier fluid phase from the drum to an annular region 32 defined between the drum and the outer cylinder. A side outlet 33 is connected to the annular area 32 in the radial direction.
En skrue 34 er opplagret for rotasjon internt i trommelen. Den interne skruen 34 har en radielt blad 35 som løper i spiral om en skrueaksel 36. Skrueakselen 36 er drivmessig forbundet med rotorakselen på eller flere stablede kraft- og strømningsmoduler 1. Den ikke-drevne enden av skruen er opplagret i et lagerhus 37 innrettet i nedstrøms ende av separatoren. A screw 34 is stored for rotation internally in the drum. The internal screw 34 has a radial blade 35 which runs in a spiral around a screw shaft 36. The screw shaft 36 is drive-connected to the rotor shaft of one or more stacked power and flow modules 1. The non-driven end of the screw is stored in a bearing housing 37 arranged in downstream end of the separator.
Prosesseringsenheten som virker som separator 12, 12' eller 12'' er forbundet med en nedstrøms prosesseringsenhet i prosesslinjen via et mellomkoblet overgangsstykke, slik som det stasjonære overgangsstykket 13 på figur 2. Mens overgangsstykket 13 vist på figur 2 er innrettet til å føre den tyngre fasen ut av aksialstrømmen som fortsetter gjennom de koblede prosesseringsenhetene, er imidlertid et annet og alternativt overgangsstykke 13', se figur 3, innrettet til å føre den lettere fasen G ut av aksialstrømmen mens den tyngre fasen 0 fortsetter aksielt langsetter en annulær passasje 38 inn i den påfølgende prosesseringsenheten i linjen. The processing unit acting as a separator 12, 12' or 12'' is connected to a downstream processing unit in the process line via an intermediately connected transition piece, such as the stationary transition piece 13 in Figure 2. While the transition piece 13 shown in Figure 2 is arranged to carry the heavier the phase out of the axial flow which continues through the coupled processing units is, however, another and alternative transition piece 13', see Figure 3, adapted to carry the lighter phase G out of the axial flow while the heavier phase 0 continues axially along an annular passage 38 into the next processing unit in the line.
Overgangsstykket 13' kan bli etterfulgt i prosesslinjen av en enhet som er konfigurert til å virke som en aksialpumpe eller trykkøkingsenhet 39. I trykkøkingsenheten 39 blir kraft- og strømningsmoduler 1 drevet for å akselerere fluidet og derved øke strøm og/eller trykk mot en utløpsende av pumpe eller trykkøkingsenheten. Et utløpselement 40 er koblet til nedstrøms ende av trykkøkingsenheten og fører strømmen ut av prosesslinjen. På den måten avslutter utløpselementet 40 prosesslinjen eller i det minste en oppstrøms del av prosesslinj en. The transition piece 13' can be followed in the process line by a unit configured to act as an axial pump or pressure boosting unit 39. In the pressure boosting unit 39, power and flow modules 1 are driven to accelerate the fluid and thereby increase flow and/or pressure towards an outlet end of pump or pressure boosting unit. An outlet element 40 is connected to the downstream end of the pressure boosting unit and leads the flow out of the process line. In that way, the outlet element 40 terminates the process line or at least an upstream part of the process line.
Figur 4 illustrerer en modifisert kraft- og strømningsmodul 1' innbygd i en prosesseringsenhet som virker som en våttolerant gasskompressor 41. Kraft- og strømningsmodul 1' på figur 4 skiller seg fra kraft- og strømningsmodulen 1 når det gjelder formen på rotorskovlene. I stedet for at bladene danner rotor 2 i kraft- og strømningsmodulen 1, omfatter rotor 42 i kraft-og strømningsmodulen 1' et sett stablede turbinhjul 43 som roterer om en aksel 44. Stasjonære overgangsstykker 45 fører fluidet til det etterfølgende turbintrinnet. Figure 4 illustrates a modified power and flow module 1' built into a processing unit that acts as a wet-tolerant gas compressor 41. The power and flow module 1' of Figure 4 differs from the power and flow module 1 in terms of the shape of the rotor blades. Instead of the blades forming rotor 2 in the power and flow module 1, rotor 42 in the power and flow module 1' comprises a set of stacked turbine wheels 43 which rotate about a shaft 44. Stationary transition pieces 45 lead the fluid to the subsequent turbine stage.
I en undersjøisk prosesslinje kan kompressor 41 kobles i linje med separatoren 12 og et mellomliggende overgangsstykke 13 som fører våtgass til kompressoren og olje og vann ut av aksialstrømmen, for videre prosessering nedstrøms. Prosesseringsenheter for undersjøiske prosesslinjer kan således være basert på samme roterende kraft- og strømningsmodul hovedsakelig uten modifikasjon. Foruten den illustrerte integrering i separatorer, i aksialpumper eller trykkøkingsenheter og våtgasskompressorer, vil kraft- og strømningsmodulen passe for implementering i flerfase enheter for fluidhomogenisering, vannbehandlingsenheter, vanninjeksjonspumper, voks- og gasshydrat-håndteringsinnretninger osv., hvor det kreves roterende kraft. In a subsea process line, compressor 41 can be connected in line with the separator 12 and an intermediate transition piece 13 which leads wet gas to the compressor and oil and water out of the axial flow, for further processing downstream. Processing units for subsea process lines can thus be based on the same rotary power and flow module essentially without modification. Besides the illustrated integration in separators, in axial pumps or booster units and wet gas compressors, the power and flow module will be suitable for implementation in multiphase fluid homogenization units, water treatment units, water injection pumps, wax and gas hydrate handling devices, etc., where rotary power is required.
Konseptet med en modulær kraft- og strømenhet til å generere rotasjonen og strømmen som kreves i prosesseringsenheter i en undersjøisk prosesslinje, gir stor fleksibilitet i utlegget av prosesslinjer. Noen få eksempler vil bli kort gjennomgått nedenfor med henvisning til tegningene på figur 6 til 8. The concept of a modular power and current unit to generate the rotation and current required in processing units in a subsea process line provides great flexibility in the layout of process lines. A few examples will be briefly reviewed below with reference to the drawings in Figures 6 to 8.
Slik viser figur 6 en undersjøisk prosesslinje 100 der i en første prosesseringsenhet 101 kraft- og strømningsmodulen er implementert som en sentrifugalseparator, eller som en flerfase fluidhomogeniserer og i en andre prosesseringsenhet 102 er kraft- og strømningsmodulen konfigurert til å virke som en trykkøkingsenhet eller en våtgasskompressor, og videre der prosesseringsenhetene 101 og 102 er koblet sammen via et stasjonært overgangsstykke 103 som sørger for aksiell strømning mellom prosesseringsenhetene 101, 102. Thus Figure 6 shows a subsea process line 100 where in a first processing unit 101 the power and flow module is implemented as a centrifugal separator, or as a multiphase fluid homogenizer and in a second processing unit 102 the power and flow module is configured to act as a pressure boosting unit or a wet gas compressor , and further where the processing units 101 and 102 are connected via a stationary transition piece 103 which ensures axial flow between the processing units 101, 102.
Figur 7 viser en undersjøisk prosesslinje 200 som omfatter prosessenheter 201 og 202 som virker som separatorer. I den første separatoren 201 blir kraft- og strømningsmodulen brukt til å separere gass og fluid. Gass blir ført fra den første separatoren 201 via en rørledning 203 til en tredje prosesseringsenhet 204 som virker som trykkøkingspumpe, mens olje og vann fortsetter med aksialstrømmen inn i den andre separatoren 202. Første og andre separator 201 og 202 kan være forbundet via et stasjonært overgangsstykke 13'. I den andre separatoren 202 blir kraft- og strømningsmodulen brukt til å separere olje og vann. Olje fortsetter med aksialstrømmen inn i trykkøkingspumpen 204, mens vann W blir ført ut av aksialstrømmen via en rørledning 205. Den andre separatoren 202 og trykkøkingspumpen 204 kan være forbundet via et stasjonært overgangsstykke 13. Figure 7 shows a subsea process line 200 comprising process units 201 and 202 which act as separators. In the first separator 201, the power and flow module is used to separate gas and fluid. Gas is led from the first separator 201 via a pipeline 203 to a third processing unit 204 which acts as a pressure booster pump, while oil and water continue with the axial flow into the second separator 202. The first and second separators 201 and 202 can be connected via a stationary transition piece 13'. In the second separator 202, the power and flow module is used to separate oil and water. Oil continues with the axial flow into the pressure boosting pump 204, while water W is led out of the axial flow via a pipeline 205. The second separator 202 and the pressure boosting pump 204 can be connected via a stationary transition piece 13.
En blindflens 206 avslutter den aksielle strømningen gjennom prosesseringsenhetene 201, 202 og 204. Blindflensen kan være utført slik som utløpselementet 40 som er nevnt med henvisning til figur 3, som sørger for at rekombinert olje og gass kan ha utløp fra en trykkøkingspumpe 204 med øket trykk og/eller strømning. A blind flange 206 terminates the axial flow through the processing units 201, 202 and 204. The blind flange can be designed like the outlet element 40 mentioned with reference to Figure 3, which ensures that recombined oil and gas can be discharged from a booster pump 204 with increased pressure and/or flow.
Prosesslinje 200 kan bli utvidet utover trykkøkingspumpen 204. I en fjerde prosesseringsenhet 207 blir kraft- og strømningsmodulen brukt som en separator for behandling av vann som blir mottatt fra rørledningen 205. Spillvann W(l) blir ført ut av aksialstrømmen som den tyngre fasen, mens rent vann W(2) som den lettere fasen fortsetter strømmen i aksiell retning inn i en femte prosesseringsenhet 208. I den femte prosesseringsenheten 208 blir kraft- og strømningsmodulen brukt som en vanninjeksjonspumpe. Derimot kan spillvannet bli ført tilbake til trykkøkingspumpen 204 via en rørledning 209 for videre transport. Process line 200 can be extended beyond the booster pump 204. In a fourth processing unit 207, the power and flow module is used as a separator for treating water received from pipeline 205. Waste water W(l) is carried out by the axial flow as the heavier phase, while pure water W(2) as the lighter phase continues to flow axially into a fifth processing unit 208. In the fifth processing unit 208, the power and flow module is used as a water injection pump. In contrast, the waste water can be led back to the pressure increase pump 204 via a pipeline 209 for further transport.
Det generelle utformingen av prosesslinje 300 på figur 8 er i hovedsak slik det er beskrevet med henvisning til figur 7, og tilsvarende enheter er merket med de samme henvisningsnumre. Prosesslinje 300 på figur 8 skiller seg imidlertid fra Prosesslinje 200 blant annet når det gjelder strømningsbanen for separert gass som i utførelsen 300 løper utenom (by-passes) trykkøkingspumpe 304 og blir ført via rørledning 303 for å bli gjeninnført i den økede fluidstrømmen som strømmer ut fra trykkøkingspumpen 304. The general design of process line 300 in Figure 8 is essentially as described with reference to Figure 7, and corresponding units are marked with the same reference numbers. However, Process line 300 in Figure 8 differs from Process line 200, among other things, in regard to the flow path for separated gas which in embodiment 300 runs outside (by-passes) pressure increase pump 304 and is led via pipeline 303 to be reintroduced into the increased fluid flow that flows out from the pressure boosting pump 304.
Prosesslinje 300 omfatter videre en funksjon for å behandle voks og gasshydrat. Nærmere bestemt er en prosesseringsenhet 310 oppstrøms for en trykkøkingspumpe 304 innrettet til å operere for muliggjøre kald brønnstrømning, der kraft- og strømningsmodulen brukes til å generere rotasjon av en skraper 311 som er opplagret for rotasjon i et kammer for utfelling av hydrokarbon-faststoff. I utfellingskammeret blir temperaturen i fluidet senket til under temperaturen for dannelse av hydrater og faststoff som forårsaker utfelling og avsetning av faststoff på veggene i utfellingskammeret. Utfellingskammeret kan avkjøles ved naturlig eller tvungen konveksjon, eller ved annen kjøleteknikk. Process line 300 further comprises a function for treating wax and gas hydrate. More specifically, a processing unit 310 is upstream of a booster pump 304 adapted to operate to enable cold well flow, where the power and flow module is used to generate rotation of a scraper 311 which is stored for rotation in a hydrocarbon solids precipitation chamber. In the precipitation chamber, the temperature of the fluid is lowered to below the temperature for the formation of hydrates and solids, which cause precipitation and deposition of solids on the walls of the precipitation chamber. The precipitation chamber can be cooled by natural or forced convection, or by other cooling techniques.
Ovenfor er det forklart og illustrert i tegninger av eksempler på utførelser, at en betydelig modularisert og standardisert prosesslinje for utvinning, behandling og transport av hydrokarbonbrønnfluider kan oppnås ved å utføre de beskrivelsene som er gitt her. Above, it is explained and illustrated in drawings of example embodiments, that a significant modularized and standardized process line for extraction, treatment and transport of hydrocarbon well fluids can be achieved by carrying out the descriptions given here.
Det vil likevel være innlysende at modifikasjoner av utførelsene som er beskrevet, er mulig uten å fravike omfanget av og ånden i oppfinnelsen slik den er beskrevet ovenfor og definert i vedlagte patentkrav. It will nevertheless be obvious that modifications of the embodiments described are possible without deviating from the scope and spirit of the invention as described above and defined in the attached patent claims.
Claims (15)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20141342A NO338808B1 (en) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Modular Hydrocarbon Fluid Taskbar |
PCT/EP2015/075269 WO2016074950A1 (en) | 2014-11-10 | 2015-10-30 | A modularized hydrocarbon fluid process line |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20141342A NO338808B1 (en) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Modular Hydrocarbon Fluid Taskbar |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20141342A1 true NO20141342A1 (en) | 2016-05-11 |
NO338808B1 NO338808B1 (en) | 2016-10-24 |
Family
ID=54476934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20141342A NO338808B1 (en) | 2014-11-10 | 2014-11-10 | Modular Hydrocarbon Fluid Taskbar |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
NO (1) | NO338808B1 (en) |
WO (1) | WO2016074950A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109352815A (en) * | 2018-11-21 | 2019-02-19 | 长沙远大住宅工业(江苏)有限公司 | Line is deposited in a kind of prefabricated components production line and the production with the prefabricated components production line |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NO343873B1 (en) * | 2017-07-21 | 2019-06-24 | Vgs Tech As | Multi-phase fluid separator and use thereof |
GB2617380B (en) * | 2022-04-07 | 2024-06-05 | Baker Hughes Energy Tech Uk Limited | Pump system |
WO2024076701A1 (en) * | 2022-10-05 | 2024-04-11 | Baker Hughes Oilfield Operations Llc | Esp recirculation system with gas separation |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6279651B1 (en) * | 1999-07-20 | 2001-08-28 | Halliburton Energy Services, Inc. | Tool for managing fluid flow in a well |
JP2001207988A (en) * | 2000-01-26 | 2001-08-03 | Nipro Corp | Magnetic driving type axial flow pump |
US6811382B2 (en) * | 2000-10-18 | 2004-11-02 | Schlumberger Technology Corporation | Integrated pumping system for use in pumping a variety of fluids |
US7299873B2 (en) * | 2001-03-12 | 2007-11-27 | Centriflow Llc | Method for pumping fluids |
NO20055727L (en) * | 2005-12-05 | 2007-06-06 | Norsk Hydro Produksjon As | Electric underwater compression system |
NO334688B1 (en) * | 2012-03-12 | 2014-05-12 | Norali As | Pump with pressure compensated annulus volume |
EP2834454B1 (en) * | 2012-04-02 | 2016-08-10 | Saudi Arabian Oil Company | Electrical submersible pump assembly for separating gas and oil |
US9283497B2 (en) * | 2013-02-01 | 2016-03-15 | Ge Oil & Gas Esp, Inc. | Abrasion resistant gas separator |
-
2014
- 2014-11-10 NO NO20141342A patent/NO338808B1/en not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-10-30 WO PCT/EP2015/075269 patent/WO2016074950A1/en active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109352815A (en) * | 2018-11-21 | 2019-02-19 | 长沙远大住宅工业(江苏)有限公司 | Line is deposited in a kind of prefabricated components production line and the production with the prefabricated components production line |
CN109352815B (en) * | 2018-11-21 | 2024-01-30 | 长沙远大住宅工业(江苏)有限公司 | Prefabricated component production line and production line with same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NO338808B1 (en) | 2016-10-24 |
WO2016074950A1 (en) | 2016-05-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20200332631A1 (en) | Integrated Pump and Compressor and Method of Producing Multiphase Well Fluid Downhole and at Surface | |
NO20141342A1 (en) | Modular Hydrocarbon Fluid Taskbar | |
US8066077B2 (en) | Electrical submersible pump and gas compressor | |
CA2709090C (en) | Electrical submersible pump and gas compressor | |
NO340185B1 (en) | Compressor assembly including separator and ejector pump | |
NO20120908A1 (en) | Multiphase pressure amplification pump | |
CN108474246A (en) | To the presetting throttling of electric submersible pump | |
US9243481B1 (en) | Magnetically coupled expander pump with axial flow path | |
CN107438704A (en) | Turbine expander generator unit and the method for producing electric power | |
US10947831B2 (en) | Fluid driven commingling system for oil and gas applications | |
JP6496010B2 (en) | Apparatus and method for converting thermal energy | |
US20170312761A1 (en) | Active rotating separator | |
EP3657024B1 (en) | Multiphase pump | |
NO20141349A1 (en) | Multiphase fluid separation and pressure boosting system | |
AU2016293096A1 (en) | Drainage apparatus for a motorcompressor and motorcompressor therewith | |
US20190085862A1 (en) | Compressor | |
CN105257543A (en) | Rotary vane pump for generating a vacuum | |
WO2016075094A1 (en) | A system for enabling cold flow of wax and hydrate prone hydrocarbon fluid | |
NO20141341A1 (en) | Process and system for pressure control of hydrocarbon well fluids | |
RU2426915C2 (en) | Booster pump station | |
JP2009235973A (en) | Reverse running pump turbine and hydraulic generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |