NO326080B1 - Arrangement for deling av bronnstrom og separasjonssystem - Google Patents

Abstract

Foreliggende oppfinnelse vedrører en strømningsfordeler (1) som fremmer separasjon, der nevnte strømningsfordeler (1) omfatter et innløp (2), minst én delefinne (3) og to eller flere utløp (4, 5). Ifølge foreliggende oppfinnelse er en rørledning (7) som fører til innløpet (2), lang nok til å fremme i hvert fall en viss grad av separasjon av et fluid som føres gjennom rørledningen (7) og som innledningsvis er blandet (6), idet de lettere bestanddelene strømmer gjennom en øvre del av rørledningen (7) og de tyngre bestanddelene strømmer gjennom en nedre del av rørledningen (7), der den minst ene delefinnen (3) er anordnet enten vertikalt og/eller horisontalt for å dele opp strømmen i to eller flere mindre strømmer nedstrøms strømningsfordeleren (1).

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en strømningsfordeler ifølge ingressen til krav 1.

Moderne olje- og gassproduksjon anvender i økende grad anlegg som sørger for oppsamling, separasjon, trykksetting og transport av produksjonsfluider. Disse prosessanleggene kan omfatte en rekke forskjellig utstyr, så som et antall flerfase eller enfase pumper og/eller kompressorer, flertrinns eller ettrinns pumper eller kompressorer, og/eller annet utstyr som er anordnet i parallell for å transportere og/eller bearbeide produksjonsfluidene fra kilden til en fjern-iokalisering, der denne parallelle anordningen refereres til som parallelle strenger. Før produksjonsfluidene kommer til de parallelle strengene, blir produksjonsfluidene samlet opp i større rør som leder til strengene. Før produksjonsfluidene kommer til trykksettingsutstyret, må strømmen av produksjonsfluider fordeles likt mellom strengene. Dersom både pumper og kompressorer anvendes parallelt, må produksjonsfluidet typisk mates til separasjonsutstyr, varmevekslere, etc. for å skille væskefasen og gassfasen. Her blir gassfasen matet til én eller flere kompressorer og væskefasen matet til én eller flere pumper, og trykket i gass- og væskefasene økes betydelig før de blir transportert via rørled-ninger til en fjernlokasjon. Uansett om separatorer er nødvendig eller ikke, må strømmen av produksjonsfluider fordeles så likt som mulig før strømningen kommer til trykksettingsstrengene for å utnytte trykksettingsstrengenes maksi-male nominelle effekt og sikre en jevn fordeling av hemmere.

Den tradisjonelle løsningen er å mate de oppsamlede produksjonsfluidene til en eller annen form for samlestokk, der fluidene blir blandet og fordelt til de to eller flere parallelle strengene. Denne løsningen kan imidlertid gi en ujevn og varia-bel fordeling av produksjonsfluidene og eventuelle hemmere, og som følge av dette må separasjonsutstyr, varmevekslere, pumper og spesielt kompressorer være dimensjonert med tilstrekkelig kapasitet til å takle de midlertidige fluktua-sjonene og toppene. Denne overdimensjoneringen av utstyret øker prosessan-leggets kostnad og vekt, og ved å sikre en jevnere og mer konstant fordeling av produksjonsfluider til de parallelle strengene ville man med foreliggende oppfin-neise oppnå betydelige besparelser og bedre fordelingen av hemmere. I tillegg medfører den voldsomme blandingen av produksjonsfluidet rett før det kommer til separasjonsutstyret lengre oppholdstid i separatorene og behov for større separasjonsutstyr, faktorer som også bidrar til å øke kostnadene.

Tidligere kjent teknikk på området beskrives i følgende patentskriftene:

US A1 2005/0006086 omhandler en installasjon for separasjon av fluider om-fattende en horisontal rørledning som virker som en separator siden den er lang nok til å medføre en viss grad av separasjon. Rørledningen har separate utløp for de ulike bestanddelene av fluidene. Både US 3,282,297, US 1,905,733 og US 4,596,287 viser ulike fluidfordelere med et innløp og to utløp til ulike anven-delser som innbefatter finneliknende konstruktive detaljer i overgangen fra en-keltløpet til dobbeltløpet

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en strømningsfordeler som fordeler flu-idstrømmen jevnere og med mindre blanding av fluidene enn tradisjonelle løs-ninger.

Oppfinnelsen er en strømningsfordeler som fremmer lik fordeling av produksjonsfluid til parallelle strenger, der strømningsfordeleren omfatter et innløp,

minst én finne og to eller flere utløp, hvor utløpene er forbundet til strengene og innløpet er forbundet til utløpene av en horisontal rørledning som fører fluidet og som er lang nok til å fremme en viss grad av separasjon og en lik fluidfordeling over tverrsnittet av ledningen. Her strømmer fluidets lettere bestanddeler gjennom en øvre del av ledningen og de tyngre bestanddelene strømmer gjennom en nedre del av ledningen. Fordeleren kjennetegnes ved at den minst ene finnen er innvendig anordnet enten vertikalt og/eller horisontalt mellom innløpet og utløpene for å avlede de separerte bestanddelene som strømmer ut av rørled-ningen.

For øvrig defineres oppfinnelsen gjennom de vedføyde patentkrav.

Fig. 1 viser én utførelsesform av strømningsfordeleren ifølge foreliggende

oppfinnelse,

Fig. 2 viser strømningsfordeleren ifølge foreliggende oppfinnelse i en anvendel-se som omfatter to strenger, og Fig. 3 viser en annen utførelsesform av strømningsfordeleren ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 1 viser en strømningsfordeler 1 ifølge foreliggende oppfinnelse, der strømningsfordeleren 1 omfatter et innløp 2, en delefinne 3 og utløp 4, 5. Strømmen av produksjonsfluid 6 som kommer inn i strømningsfordeleren 1 gjennom innløpet 2, er ført gjennom en rørledning 7 for oppsamling og transport av produksjonsfluid. Hvert av utløpene 4, 5 fører til utstyr nedstrøms. Figur 2 viser en utførelsesform av foreliggende oppfinnelse der en væskeutskiller 8 mottar det fordelte fluidet og separerer det, før gassen blir matet til en kompressor 9 og væsken blir matet inn til en pumpe 10.

Det er et viktig trekk at fluidet er uniformt fordelt over tverrsnittet oppstrøms strømningsfordeleren, f.eks. bør bend og innsnevringer/hindringer unngås like oppstrøms strømningsfordeleren.

Ifølge én utførelsesform av foreliggende oppfinnelse kan det være viktig at produksjonsfluidet 6 som føres gjennom produksjonsrøret 7 til strømnings-fordeleren 1, omrøres i minst mulig grad. Tester har vist at en i hovedsak uforstyrret strøm av produksjonsfluid over lange strekninger gjennom en rørledning resulterer i økt separasjon av produksjonsfluidet allerede i rørledningen. Dersom denne flerfasestrømningen får komme til separatorene 8 oppstrøms trykksettingsutstyret 9,10 uten å forstyrres av forskjellige begrensninger langs rør-ledningen 7 og trykkbalanserende samlerør, vil separatorene 8 ha en enklere jobb med å fullføre separasjonen av produksjonsfluidet 6, og dermed øke trykk-settingsprosessens effektivitet.

Strømningsfordeleren 1 ifølge foreliggende oppfinnelse bidrar vesentlig i denne forbindelse. Ifølge én foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er deiefinnen 3 anordnet vertikalt ved innløpet 2 til strømningsfordeleren 1. Formen til og utførelsen av innløpet 2, deiefinnen 3 og utløpene 4, 5 kan optimali-seres med tanke på å sikre at det lagdelte og delvis forhåndsseparerte produksjonsfluidet 6 kan fortsette rolig og uforstyrret på sin vei til separatorene 8 og trykksettingsutstyret 9,10.

Dersom strømningen skal deles opp i flere enn to separate strømmer, kan ytterligere strømningsfordelere anordnes nedstrøms den første strømnings-fordeleren 1.

Dersom rørledningen 7 samler opp produksjonsfluider fra flere enn én brønn, som ofte er tilfelle, kan dette skje et sted oppstrøms strømningsfordelerne, på en slik måte at det sikres at avstanden mellom samlepunktet og strømnings-fordeleren 1 er stor nok til å fremme en uniform fordeling over tverrsnittet til inn-løpet 2 og eventuelt en forbestemt grad av separasjon eller lagdeling i rørled-ningen 7 før det lagdelte produksjonsfluidet kommer til strømnings-fordeleren 1, separasjonsutstyret 8 eller en pumpe eller kompressor. En forstår at flere faktorer kan være med på å avgjøre hvor lang rørledningen 7 må være for å fremme en uniform fordeling over tverrsnittet og eventuelt separasjon, dvs. de fysiske egenskapene til produksjonsfluidene, strømningsmengden, dimensjonene til rørledningen 7 samt den foretrukne graden av separasjon.

Ifølge en annen foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse er det også mulig å anordne delefinnene 3 horisontalt i én eller flere forbestemte høy-der i strømningsfordeleren 1. Dette er vist i Figur 3. Siden lengden og formen til rørledningen 7 allerede har fremmet en viss grad av separasjon, kan de hori-sontale finnene 3 være anordnet i, eller i hvert fall veldig nær, skilleflaten(e) mellom de forskjellige lagene i det lagdelte produksjonsfluidet. Strømningsfor-deleren 1 vil dermed være en separator i seg selv, idet fluidene som separeres fra f .eks. den øvre halvdelen av rørledningen hovedsaklig omfatter gass, eventuelt med et visst oljeinnhold, og fluidene som separeres fra den nedre halvdelen hovedsaklig omfatter olje og vann. De to strømmene kan bli matet til to forskjellige separasjonsutstyr, der det ene skiller ut oljen fra gassen og det andre skiller oljen og vannet.

En forstår at strømningsfordeleren 1 ifølge foreliggende oppfinnelse også kan anvendes for enfasestrømning. I en enfasestrømning kan finnen danne et kryss som deler strømningen i fire. Oppfinnelsens fulle potensial realiseres imidlertid når separasjonen av strømmen av produksjonsfluid i rørledningen 7 begynner før den kommer til strømningsfordeleren 1, og fortrinnsvis har nådd en stabil, lagdelt flerfasestrømning med veldefinerte skilleflater mellom de forskjellige fasene.

Claims (6)

1. Strømningsfordeler (1) som fremmer lik fordeling av produksjonsfluid til parallelle strenger, der nevnte strømningsfordeler (1) omfatter et innløp (2), minst én finne (3) og to eller flere utløp (4, 5), hvor nevnte utløp er forbundet til nevnte strenger og nevnte innløp er forbundet til utløpet av en horisontal rørledning (7) som fører nevnte fluid og som er lang nok til å fremme en viss grad av separasjon og en lik fluidfordeling over tverrsnittet av ledningen (7), der de lettere bestanddelene i nevnte fluid strømmer gjennom en øvre del av ledningen (7) og de tyngre bestanddelene strømmer gjennom en nedre del av ledningen (7), karakterisert ved at den minst ene finnen (3) er innvendig anordnet enten vertikalt og/eller horisontalt mellom nevnte innløp (2) og nevnte utløp (4, 5) for å avlede de separerte bestanddelene som strøm-mer ut av rørledningen (7).

2. Strømningsfordeler ifølge krav 1, karakterisert ved at rørledningen (7) er lang nok til å fremme en stabil, lagdelt flerfasestrømning gjennom innløpet (2).

3. Strømningsfordeler ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at finnen eller finnene (3) er anordnet vertikalt for å dele opp strømmen i to eller flere mindre strømmer nedstrøms strømningsfordeleren (1).

4. Strømningsfordeler ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at strømningsfordeleren (1) er innrettet for å dele opp strømmen i to eller flere mindre, stabile lagdelte flerfasestrømmer nedstrøms strømnings-fordeleren (1).

5. Strømningsfordeler ifølge krav 1, karakterisert ved at finnen eller finnene (3) er anordnet horisontalt for å skille de lettere bestanddelene og de tyngre bestanddelene, og lede de oppdelte og separerte strømmene gjennom utløpene (4, 5) til ytterligere prosess-komponenter.

6. Strømningsfordeler ifølge krav 1, karakterisert ved at finnene (3) er anordnet både vertikalt og horisontalt for både å separere og fordele de lettere bestanddelene og de tyngre bestanddelene gjennom utløpene (4, 5) til minst fire atskilte strømmer nedstrøms som hver blir ledet til ytterligere prosesskomponen-ter.