NO316840B1 - Rorseparator for separasjon av fluid, spesielt olje, gass og vann - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en rørseparator for separasjon av et fluid omfattende minst en væskekomponent, så som separasjon av olje, gass og vann i forbindelse med utvinning og produksjon av olje og gass på havbunnen, innbefattende et rørformet separatorlegeme 1 med et innløp og et utløp som hvert har hovedsakelig samme gjennomstrømningstverrsnitt som et transportrør 4,7 tilkoblet innløpet og utløpet.

Med hovedsakelig menes at separatorlegemet kan ha en viss større diameter som er nødvendig for å oppnå lagdelt gass-, olje-, vannstrømning i separatoren.

Fra søkerens egne norske patentsøknader nr. 19994244, nr. 20015048, nr. 20016216 og nr. 20020619 er det tidligere kjent rørseparatorer for separasjon av olje, vann og/eller gass nedihull, på havbunnen eller overflaten, men disse løsningene er beheftet med den ulempe at de ikke kan rengjøres innvendig med mekaniske innretninger, såkalte "pigger" eller rømmere.

Med foreliggende oppfinnelse er det kommet frem til en løsning ved rørseparatorer der det er mulig å benytte slike innretninger. Oppfinnelsen er karakterisert ved at det langs separatorlegemet 1, eller i tilknytning til utløpet av dette, er anordnet en rørbøy eller rørsløyfe 2 slik at det dannes en væskelås nedstrøms i forhold til separatorlegemet 1 som er innrettet til å opprettholde et væskenivå i separatorlegemet, og som samtidig tillater rømming av separatorlegemet 1 og sløyfen 2.

Uselvstendige krav 2-4 angir fordelaktige trekk ved oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det etterfølgende ved hjelp av eksempel og med henvisning til vedføyde figurer, hvor: Fig.l al), la2) viser en prinsippskisse av en rørseparator med en væskelås i h.h.t. oppfinnelsen delvis sett ovenfra al) og fra siden a2), og

Fig. 1 b) viser i forstørret målestokk et oppriss av selve væskelåsen, vist i Fig. Ia2,

Fig. 2al og 2a2 viser en alternativ utførelse av løsningen vist i Fig. Ia2,

Fig. 2b viser i større målestokk væskelåsen vist i Fig. 2a2,

Fig. 3al og 3a2 viseren ytterligere utførelse av løsningen vist i Fig. Ia2,

Fig. 3b viser i forstørret målestokk væskelåsen vist i Fig. 3a2,

Fig. 4a 1 og 4a2 viser enda en utførelse av løsningen vist i Fig. Ia2,

Fig. 4b viser en i forstørret målestokk væskelåsen vist i Fig. 4a2, og

Fig. 5 og 6 viser en siste alternativ utførelse av løsningen vist i Fig. Ia2.

Fig. 1 viser som nevnt et separatorlegeme 1 med en væskelås 2 i h.h.t. oppfinnelsen. Rørseparatoren er via et transportrør/tilførselsrør 7 forbundet med et brønnhode 5 med, her vist, fire brønner 6. Oppstrøms brønnhodet 5 er det anordnet et rømmermagasin 8 med

rømmere (ikke vist) for rømming av nedstrøms rør, separator og væskelås 7,1,2.

Væskelåsen 2 er anordnet nedstrøms i separatoren 1 .og utgjør i det her viste og etterfølgende eksempler en integrert del av selve separatoren. Væskelåsen 2 er formet som en rørbøy eller sløyfe som strekker seg fra det hovedsakelig horisontale endepartiet 3 av separatoren i retning oppad og deretter nedad og over i et hovedsakelig horisontalt utløpsparti av separatoren eller utløpsrør/transportrør 4.

Ved væskelåsens 2 utforming må det, som en selvfølge, tas hensyn til at de aktuelle krumningsradiuser er tilstrekkelig store for å sikre lett gjennomføring av rømmer og annet aktuelt utstyr,

I det ovenstående er uttrykket "væskelås" benyttet om oppfinnelsen for å anskueliggjøre at oppfinnelsen kan benyttes for separasjon av enhver type fluid bestående av to eller flere fluidkomponenter. Men siden eksemplet vist i figurene angår produksjon av olje og gass, dreier det seg her om en "vannlås" for fjerning av utseparert vann fra oljestrømmen. Ved overgangen til vannlåsen 2, oppstrøms denne, er det derfor anordnet en fordypning 9, hensiktsmessig med en overliggende perforering, for drenering av vann fra separatoren via et dreneringsrør 10. Perforeringen hindrer at rømmeren føres inn i dreneringsåpningen og sørger for utjevning av innstrømningen langs strømningsbanen, over fordypningen 9. Vannet kan reinjiseres i en tilliggende injeksjonsbrønn eller transporteres bort for rensing eller lagring i en tank e.l. (ikke nærmere vist).

Oppfinnelsen virker altså på den måten at olje og vann, evt innbefattet mindre mengder gass, som strømmer fra brønnhodet 5 separeres i separatoren, der oljen og den mindre mengden tilstedeværende gass strømmer gjennom væskelåsen og videre til transportrøret 4, mens utseparert vann dreneres ut av separatoren via røret 10.

Hensiktsmessig kan separatoren være utstyrt med en fasemålingsinnretning og -regulator som styrer vannivået og til enhver tid sørger for drenering av nødvendig mengde vann.

Med den her viste løsningen er det mulig å kunne foreta rømming av separatoren og tilkoblede rør på en enkel måte.

I Fig. 2 er vist tilsvarende løsning som vist i Fig. 1, men hvor det i en situasjon hvor det produseres relativt store gassmengder (høyt gass/olje-forhold) er anordnet en syklon 11 i tilknytning til brønnhodet for å separere ut gassen før væske utsepareres i separatoren, for derved å unngå dannelse av slugger, turbulens og reinnblanding av fluidfasen i vannlåsen. Gassen som separeres ut i syklonen kan, via et rør 12, ledes til en nærliggende brønn for reinjeksjon, eller ledes tilbake i transportrøret 4, nedstrøms separatoren 1.

I Fig. 3 vises en alternativ løsning, tilsvarende løsningen vist i Fig. 2, der det etter brønnhodet 5, men før separatoren 1 er anordnet en sluggdemper 18 foran innløpet til separatoren 1. Siden det ikke vil være mulig å sende en rømmer gjennom en slik sluggdemper, er rømmeravsenderen med rømmerbatteri 8 anordnet slik at tilførselsrøret 13 for rømmeren er tilkoblet separatoren 1 nedstrøms sluggdemperen 18.

I Fig. 4 vises en ytterligere alternativ utførelse som vist i Fig. 1, men hvor gassen, ved høyt væske-/gassforhold ledes i en bypass-ledning 14 forbi vannlåsen. Gassledningen 14 er hensiktsmessig forbundet med separatoren oppstrøms vannlåsen 2 og er koblet til transportrøret 4 nedstrøms vannlåsen.

Enda en alternativ utførelse er vist i Fig. 5 og Fig. 6. Løsningen er tenkt benyttet for middels tunge oljer med avvanning av oljefasen til 0,5 % vann og bygger på utførelsen vist i Fig. 2 der det benyttes en syklon 11 som utseparerer gass før separatorlegeme 1.

Oljestrømmen fra separatorlegeme 1 (Fig. 5) føres etter vannlåsen 2 til en nedstrøms anordnet kompakt elektrostatisk koalescer 15 (Fig. 6) og deretter til en ytterligere olje/vannseparator 16 som skiller ut gjenværende vann etter separasjonen i separatorlegeme 1. Gassen fra syklonen II føres tilbake til oljestrømmen i transportrørledningen 17 etter den ytterligere olje/vannseparatoren 16.

Claims (4)

1. Rørseparator for separasjon av et fluid omfattende minst en væskekomponent, så som separasjon av olje, gass og vann i forbindelse med utvinning og produksjon av olje og gass fra brønner på havbunnen, innbefattende et rørformet separatorlegeme (1) med et innløp og et utløp som hvert har hovedsakelig samme gjennomstrømningstverrsnitt som et transportrør (4,7) tilkoblet innløpet og utløpet, karakterisert, ved at det langs separatorlegemet (1), eller i tilknytning til utløpet av dette, er anordnet en rørbøy eller rørsløyfe (2) slik at det dannes en væskelås nedstrøms i forhold til separatorlegemet (1) som er innrettet til å opprettholde et væskenivå i separatorlegemet, og som samtidig tillater rømming av separatorlegemet (1) og sløyfen (2).

2. Rørseparator ifølge krav 1, karakterisert ved at en syklon (11) er anordnet i tilknytning til et eller flere brønnhoder oppstrøms separatorlegemet (1) for utseparasjon av gass, idet gassen er innrettet til å føres i en rørledning (12) tilbake til transportrøret (4) nedstrøms separator! egemet (1).

3. Rørseparator ifølge krav 1, karakterisert ved et bypassrør (14) for gass som er innrettet til å lede gass utenom væskelåsen (2); idet innløpet for bypassrøret (14) er koblet til separatorlegemet oppstrøms denne, mens utløpet for bypassrøret er koblet til transportrøret (4), nedstrøms separatorlegemet (1).

4. Rørseparator ifølge kravene 1 og 2, karakterisert ved at det nedstrøms separatorlegemet (1) er anordnet en kompakt elektrostatisk koalescer og en nedstrøms denne ytterligere separator (16), hvorved gassen fra syklonen (11) er innrettet til å tilakeføres til transportrøret (4) etter den ytterligere separatoren (16), mens utseparert vann fra den ytterligere separatoren (16) er innrettet til å ledes til reinjeksjon i en nærliggende brønn.