NO339428B1 - Ventil - Google Patents

Description

VENTIL

Oppfinnelsens område

Den foreliggende oppfinnelse vedrører ventiler og anordninger for å strupe eller regulere en strømning. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en ventil for å strupe en høy-strømningsmengde væske, for eksempel en hydrat-hemmer, og et system for injeksjonsstrøm-struping til et antall brønner på havbunnen.

Bakgrunnen for oppfinnelsen og kjent teknikk

Injeksjonsfluider blir typisk strupet eller styrt, med hensyn til strømningsmengde, av ventiler slik som nåleventiler. Dette gir nøyaktighet, men nåleventiler og andre tradisjonelle kontroll ventiler er utsatt for feil av flere grunner. En typisk årsak til funksjonsfeil er tilstopping på grunn av forurensning av partikler som sand, en annen er mekanisk slitasje eller skade av delene, spesielt de bevegelige delene. For injeksjonsfluider som krever en relativ høy strømningsmengde, for eksempel hydratinhibitorer skal injiseres i et dypvanns- undervannsproduksjonssystem brønnhode, er feil som skyldes tilstopping en betydelig risiko, idet funksjonsfeil vil resultere i stenging av produksjonen. Langsiktig kostnad, enkel installasjon, enkel opphenting og utskifting av deler er også viktige faktorer.

I dag er det et behov for en ventil for å strupe væsker som hydrat inhibitorer som skal injiseres i et undervanns brønnhode i en produksjonsstrøm, med forbedrede egenskaper med hensyn til pålitelig drift og risiko for svikt, i tillegg til å være lett å produsere, installere og hente opp. Videre er det også et behov for et system for injeksjonstrøm-struping til et antall brønner på havbunnen, noe som gir økt pålitelighet og beredskap.

Relevant teknikk finnes omtalt i patentpublikasj onene US 2402729 A, WO 2006/031335 Al, US 4106525 A og EP 1519099 Al. Ingen av nevnte publikasjoner beskriver en ventil som kan håndteres fjernstyrt under vann av en ROV (fjernstyrt undervannsfarkost) for å styre injeksjon av potensielt sandholdig hydratinhibitor til et undervanns brønnhode.

Oppsummering av oppfinnelsen

Målet med denne oppfinnelsen er å møte de ovennevnte krav.

Følgelig tilveiebringer oppfinnelsen en ventil for å justere strømningsmengden av hydratinhibitor til et undervanns brønnhode, særpreget ved at den omfatter

en bolt,

en rørseksjon som har indre dimensjon tilpasset til å romme bolten tettende,

et spor i minst ett av den ytre overflaten av bolten og den indre overflaten av rørseksjonen, idet sporet tilveiebringer en væske passasje mellom bolten og rørseksjonen,

en innløpsport med fluidforbindelse til en oppstrøms ende av sporet,

en utløpsport med fluidforbindelse til en nedstrøms ende av sporet,

midler til å justere en koaksial posisjon av bolten i forhold til rørseksjonen, ved å flytte en eller begge av bolten og rørseksjonen, for å justere strupevirkningen av ventilen,

et ROV (fjernstyrt undervannsfarkost) håndtak og

en innføringsende med en innløpsport og en utløpsport, for innføring i en dedikert mottaksenhet på undervanns brønnhodet.

Ventilen fungerer ved å ha en lang, variabel strupedel med stort tverrsnitt for strømning, noe som reduserer risikoen for tilstopping. Mer spesifikt, er innløpsstrømmen rettet mot sporet, sporet gir fluidpassasje mellom bolten og rørseksjonen, og dermed tvinges fluidet å følge strømningsbanen som er definert av sporet og rørseksjonen for lengden av sporet som er omsluttet av rørseksjonen. Betydningen av at rørseksjonen har indre dimensjon tilpasset til å romme bolten tettende, er at lekkasjeveier for fluider langs den omsluttede lengde i prinsippet er tettet, med unntak for fluidpassasjen som definert av sporet. Sporet, eller mer spesifikt den omsluttede del av sporet, representerer en strømningsvei med økt friksjon, med justerbar lengde ved å justere posisjonen av bolt eller rørseksjon, hvilket gir justerbar friksjon eller strupevirkning.

Bolten vil typisk være en fast eller massiv bolt, imidlertid kan bolten være hul, med en eller flere åpninger. Følgelig kan bolten være en rørseksjon, for eksempel en indre rørseksjon som har et skruelinjeformet spor i den ytre overflaten. Slike utførelser er inkludert i begrepet bolt i denne sammenheng.

Ventilen i henhold til oppfinnelsen har mange utførelsesformer.

Mer spesifikt, er sporet helst formet som en skruelinje, eventuelt med en variabel stigning og / eller tverrsnittareal, og sporet gir dermed et stort spekter for struping og det kan tilpasses prosessbetingelsene. Følgelig kan strupe-effekten være lineær eller ikke-lineær, ha justerbar følsomhet eller signatur tilpasset prosessbetingelsene, ved å tilpasse formen og størrelsen på sporet. Helst er ventilen justerbar fra en dump posisjon med ingen strupeeffekt til en posisjon med maksimal strupeeffekt, hvilket er fra en posisjon hvor bolten er utenfor rørseksjonen eller strømningen går utenom sporet, til en posisjon hvor bolten er fullstendig omsluttet av rørseksjonen. Helst er ventilen fjernstyrt via et produksjons-kontrollsystem og helst omfatter dette å måle og rapportere strømningsmengde. Strømningsmåleren kan være en venturi type måler, en strømningsmålende turbin eller en annen type, og rapporteringen er fortrinnsvis via produksj onskontrollsystemet.

Ventilen er en injeksjonsventil for injisering av hydrathemmer, som for eksempel glykol, tilpasset for kobling til et konstant tilførsel trykk- injeksjon væske system operert ved et trykk typisk 40-50 bar over et strømmende-brønnhode trykk, hvor ventilen kan stilles inn til å levere konstant eller proporsjonal injeksjon strømningsmengde, automatisk justerbart til trykkvariasjoner mellom tilførselen og trykket på brønnhodet.

Ventilen inkluderer midler til fjernstyrt installasjon og opphenting med ROV / ROT (Remotely Operated Vehicle eller - Tool). Dette inkluderer en design som har vekt og dimensjon som lett kan håndteres av en ROV / ROT, ved å holde ventilen i et dedikert håndtak og føre ventilen inn i en dedikert mottaksenhet. Mer spesifikt, er ventilen tilpasset for å passe inn i en mottaker på et produksjons ventiltre (XT) på havbunnen, for å strupe eller styre strømningsmengden fra et forsyningssystem til ventiltreet, til å gi en typisk strømningsmengde på 5-200 1 / min for dp (differansetrykk) > 40. Trykkfallet eller differansetrykk (DP) over ventilen har typisk en designverdi på 20 - 200 bar. Helst omfatter ventilen komponenter laget av erosjonsbestandig keramisk materiale, for å tåle forurenset strøm over lange perioder, idet forurensning (sand o.l) representerer et alvorlig problem, særlig for regenererte væsker som regenerert MEG. Bolten og rørseksjonen er fortrinnsvis laget av et zirkoniumoksidbasert keramisk materiale, hvilket design og valg av materialer balanserer ut temperaturinduserte effekter, fordi bolten og rørseksjonen derved gjennomgår de samme prosessinduserte effekter og tåler hard forurensning.

Ventilen tåler et alvorlig forurensingsnivå i injeksjonsstrømmen. Ventilen omfatter fortrinnsvis en lang og variabel strupedel med aksial lengde lengre enn ca. 200 mm. Ventilen omfatter fortrinnsvis et spor tverrsnittareal større enn ca. 70 mm2 og en spor strømningslengde lengre enn ca. 2500 mm. I en utførelse er sporet dannet i rommet mellom samsvarende gjenger på bolten og rørseksjonen.

Ventilen i henhold til oppfinnelsen har mange utførelsesformer, inkludert trekkene som nevnt ovenfor, i hvilken som helst kombinasjon.

Oppfinnelsen tilveiebringer også et system for justering av injeksjonsstrøm til et antall brønner på havbunnen, omfattende en forsyningsledning koblet til en ventil i henhold til oppfinnelsen for hver brønn, hvilken ventil er koblet til ett produksjons ventiltre (XT) på en brønn, særpreget ved at systemet videre omfatter en anordning for å fordele forsyningslinjestrømmen mellom ulike ventiler og brønner. Helst er anordningen en forsyningssamleledning med kryss-tilkobling funksjonalitet, fjernstyrbar via et produksjonskontrollsystem.

Figurer

Oppfinnelsen er illustrert med figurer, hvor

Figur 1 illustrerer en ventil i henhold til oppfinnelsen,

Figur 2 illustrerer ventilen illustrert på figur 1 fra siden, og

Figur 3 illustrerer driftsprinsippet for bolten og rørseksjonen.

Detaljert beskrivelse

Det vises til figur 1, som illustrerer en utførelse av en ventil 1 ifølge oppfinnelsen. De lett gjenkjennelige deler er en ytre hylse 2, en rørseksjon- sammenstilling 3, en innføringsende 4, et ROV håndtak 5 og en elektrisk sammenstillingsdel 6. Den ytre hylsen 2 er delvis gjennomsiktig, noe som viser de interne delene elektromotor 7 (middel for å justere aksial posisjon av bolten i røret, ved å flytte en eller begge av bolt og rør), en del av den ytre overflaten av rørseksjon 8, og også en turbin strømningsmåler 9 er indikert. Innføringsenden 4 inneholder en innløpsport 10 og en utløpsport 11. Delene er vanligvis konsentrisk sammenstilt langs en akse, med innføringsenden 4 foran en konisk formet rørseksjonsamenstilling 3, som er foran midlene 7 til å justere aksial posisjonen til bolten og rørseksjon, innenfor den ytre hylse 2, som igjen er foran ROV håndtaket 5 og den elektriske konnektor 6 (elektrisk sammenstillingsdel).

Figur 2 viser den samme ventilen som illustrert på figur 1, men vist fra siden, hvilket

tydelig gir omrisset av designet som er tilpasset for innføring og håndtering av en ROV / ROT. Etter innføring av ventilen i en dedikert mottaksenhet, hvorved strømningsveien sammenstilles, blir en elektrisk kontakt koblet til det elektriske konnektor 6, for å koble ventilen til et elektrisk kontrollsystem. I en annen utførelse kan midlene for å justere aksial posisjon på bolten og rørseksjon være hydraulisk. Selv midlene for å styre posisjonen kan være hydraulisk, for eksempel basert på differansetrykk mellom brønnens strømningstrykk og trykket i forsyningsledningen i injeksjonssystemet, med automatisk justering av injeksjonens strømningsmengde proporsjonalt med brønnens strømningsmengde.

Ingen av figurene 1 eller 2 illustrerer bolt eller sporet klart. Figur 3 illustrerer strupe-prinsippet for bolten 12 og rørseksjonen 8, med en bolt 12 og et typisk spor 13. Bolten 12 passer tettende inn i rørseksjonen 8, hvilken rørseksjon omslutter sporet maskinert inn i den ytre overflaten av bolten, sporet er åpent i den radiale retning utover. Delen av sporet omsluttet av rørseksjonen er innelukket, hvilket tvinger fluidet ledet inn i sporet til å følge strømningsveien som definert av sporet. Strømningsretningen er enten til høyre eller til venstre i figuren, imidlertid ledes strømmen inne i rørseksjonen. Som nevnt ovenfor, kan bolten være hul, med en eller flere boringer eller gjennomføringer for strømning, noe som er tilfellet for bolten som er illustrert, hvilken bolt faktisk er en rørseksjon som kan kalles en indre rørseksjon i sammenheng med den foreliggende oppfinnelse.

Claims (10)

1. Ventil (1) for å justere strømningsmengden av hydratinhibitor til et undervanns-brønnhode, særpreget ved at den omfatter en bolt (12), en rørseksjon (8) som har indre dimensjon tilpasset til å romme bolten tettende, et spor (13) i minst ett av den ytre overflaten av bolten og den indre overflaten av rørseksjonen, idet sporet tilveiebringer en væskepassasje mellom bolten og rørseksjonen, en innløpsport med fluidforbindelse til en oppstrømsende av sporet, en utløpsport med fluidforbindelse til en nedstrømsende av sporet, midler til å justere en koaksial posisjon av bolten i forhold til rørseksjonen, ved å flytte en eller begge av bolten og rørseksjonen, for å justere strupevirkningen av ventilen, et fjernstyrt undervannsfarkost- håndtak (5) og en innføringsende (4) med en innløpsport (10) og en utløpsport (11), for innføring i en dedikert mottaksenhet på undervannsbrønnhodet.

2. Ventil i henhold til krav 1,karakterisert vedat sporet er formet som en skruelinje.

3. Ventil i henhold krav 2,karakterisert vedat sporet har variabel stigning og / eller variabelt tverrsnitt.

4. Ventil i henhold til krav 1,karakterisert vedat ventilen er justerbar fra en dump posisjon med ingen strupevirkning til en posisjon med maksimal strupevirkning.

5. Ventil i henhold til krav 1,karakterisert vedat ventilen er fjernstyrt via et produksjonskontrollsystem.

6. Ventil i henhold til krav 1,karakterisert vedat den omfatter midler for å måle og rapportere strømningsmengde.

7. Ventil i henhold til krav 1,karakterisert vedat den er en injeksjons ventil for injisering av hydrathemmer, slik som glykol, tilpasset til å være koblet til et konstant tilførseltrykk injeksjonsfluidsystem operert ved trykk på typisk 40-50 bar over et brønnhode trykk med strømning.

8. Ventil i henhold til krav 7,karakterisert vedat den kan settes til å levere konstant eller proporsjonal injeksjon strømningsmengde, automatisk justerbart til trykkvariasjoner mellom forsyningstrykket og trykket på brønnhodet.

9. System for justering av injeksjonsstrøm til et antall brønner på havbunnen, omfattende av en forsyningsledning koblet til en ventil i henhold til ett av krav 1-8 for hver brønn, hvilken ventil er koblet til ett produksjons ventiltre (XT) på en brønn,karakterisert vedat systemet videre omfatter en anordning for å fordele forsyningslinjestrømmen mellom ulike ventiler og brønner.

10. System i henhold til krav 9,karakterisert vedat anordningen er en forsyningssamleledning med kryss-tilkobling funksjonalitet, fjernstyrbar via et produksjonskontrollsystem.