NO335032B1 - Undersjøisk kompresjonssystem med pumpe drevet av komprimert gass - Google Patents
Undersjøisk kompresjonssystem med pumpe drevet av komprimert gass Download PDFInfo
- Publication number
- NO335032B1 NO335032B1 NO20110802A NO20110802A NO335032B1 NO 335032 B1 NO335032 B1 NO 335032B1 NO 20110802 A NO20110802 A NO 20110802A NO 20110802 A NO20110802 A NO 20110802A NO 335032 B1 NO335032 B1 NO 335032B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- compressor
- pump
- compression station
- gas
- separator
- Prior art date
Links
- 230000006835 compression Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 238000007906 compression Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 61
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 10
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000007599 discharging Methods 0.000 abstract 1
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 4
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 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
- E21B43/36—Underwater separating arrangements
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
En undersjøisk Kompresjonsstasjon er beskrevet som omfatter en separator (3), en kompressor (1) og en pumpe (2), idet kompressoren brukes til komprimering og utløp av gass som er separert fra en brønnstrøm ført inn i separatoren, og pumpen brukes til å pumpe væske som er separert fra brønnstrømmen. I henhold til oppfinnelsen blir komprimert gass ekstrahert fra den komprimerte gassen som løper ut av kompressoren, og blir så ført til en turboekspansjonsenhet (10) som er driftsmessig koblet til et pumpehjul eller en rotor (17) i pumpen (2).
Description
Undersjøisk kompresjonsstasjon med pumpe drevet av komprimert gass
Teknisk område for oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for drift av en undersjøisk kompresjonsstasjon som omfatter en kompressor, en pumpe og en separator, idet kompressoren brukes til komprimering av gass, og pumpen brukes til å trykksette væske som er separert i separatoren fra en tofase fluidstrøm som er mottatt i kompresjonsstasjonen. Foreliggende oppfinnelse vedrører også en undersjøisk kompresjonsstasjon i samsvar med fremgangsmåten.
Bakgrunn for oppfinnelsen og kjent teknikk
Offshore gassproduksjon involverer installasjoner på havbunnen som er styrt og forsynt med kraft fra en landbasert eller offshorebasert terminal eller vertsfasilitet. Brønnfluid blir transportert via rørledninger fra et undersjøisk produksjonssystem til mottaksterminalen for så å bli prosessert videre før produktene blir levert markedet. I de første produksjonsfasene er trykket i fluidreservoaret vanligvis tilstrekkelig til å transportere hydrokarbonfluidene gjennom rørledningen. Senere i produksjonen, eller i tilfeller med svært lang avstand mellom brønnfluidreservoar og mottaksterminal, kan det være nødvendig å øke fluidtrykk og -strømning i en eller flere kompresjonsstasjoner langs rørledningen for å opprettholde strømnings-hastighet og produksjonsnivå.
Kompressorer som brukes i undersjøiske kompresjonsstasjoner er tilpasset prosessering av våtgass som inneholder en viss andel væske. En større væskeandel vil kreve væskepumper. I kompre-sjonsstas jonen kommer brønnfluid som inneholder gass og væske inn i en separator eller scrubber, der væske blir skilt fra brønnstrømmen og ført til pumpen, og gir derved forutsigbare operasjonspunkter både for kompressoren og pumpen i forhold til andel væskevolum eller væskenivå. Pumpen blir nyttet til å pumpe væsken nedstrøms, typisk ved å injisere væsken i den komprimerte gassen som kommer ut fra kompressoren, slik at et re-mikset multifase brønnfluid forlater kompresjonsstasjonen med forhøyet trykknivå og strømning. Ikke desto mindre kan den undersjøiske kompresjonsstasjonen valgfritt være innrettet for utløp av trykkøket gass- og væskestrømning via separate eksportrørledninger.
Vanligvis blir hver kompressor og pumpe drevet av en dedikert elektrisk motor, som hver får tilført drivkraft og styrestrøm via en navlestreng (umbilical) som forbinder kompresjonsstasjonen med dens vertsfasilitet. Hver kompressormotor eller pumpemotor i kompresjonsstasjonen krever et individuelt oppsett av kraft- og reguleringsutstyr for variabel hastighetsreguler-ing, slik som undersjøisk koblingsanlegg, våtkoblede elektriske konnektorer, høyspent elektriske kabelbroer og elektriske reguleringssystemkomponenter, kretser for avkjøling og smøring, inkludert ventiler og strømnings- eller trykkregulering, osv.
WO 2007/103248 beskriver en maskin der en sentrifugalseparator, en sentrifugalkompressor og en sentrifugalpumpe alle drives av en og samme aksel og med ett og samme turtall. Konstruksjons-prinsippet forutsetter en forholdsvis konstant tilførsel og jevn fordeling av gass og væske i flerfasefluidet, fordi risikoen ellers er stor for eksempelvis tørrkjøring, kavitasjon og overoppvarming. I WO 2007/103248 beskrives det at innløpet til pumpen kan reguleres for tilpassing til varierende væske-fraksjoner, men WO 2007/103248 gir ingen svar på hvordan separator, pumpe og kompressor skal innrettes for fortløpende å sikre optimale driftsforhold for alle de ulike delene i maskinen.
EP 0661425 beskriver en pumpeinstallasjon som er virksom for å løfte opp en væske (vann) fra en brønn. En turbopumpe nedsenket i brønnen blir drevet av oppsamlet væske som blir satt under trykk ved hjelp av en motordrevet pumpe og blir ført ned til turbindelen i den nedsenkede turbopumpen. I turbopumpen blandes den drivende væsken med den opphentede væsken, og begge blir hentet opp fra brønnen og ført til en felles oppsamlings- beholder. Anordningen sies å kunne utnytte både væske, gass og blandninger av gass og væske. Noen separering og individuell behandling av gass og væske skjer likevel ikke, men gass og væske betraktes som ett og samme blandede medium uansett fordeling mellom de to fasene, både i den drivende motorpumpen og i den drevne turbopumpen. EP 0661425 gjelder heller ikke en installasjon for undervannsbruk.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Foreliggende oppfinnelse tar sikte på å redusere antall komponenter som kreves i en undersjøisk kompresjonsstasjon konfigurert for trykkøkning av en brønnstrøm som inneholder gass og væske.
Målet blir oppnådd i en undersjøisk kompresjonsstasjon som omfatter en kompressor, en pumpe og en separator, der kompressoren brukes til komprimering av gass og pumpen brukes til å trykksette væske som er separert i separatoren fra en tofase fluidstrøm som er mottatt i kompresjonsstasjonen.
Fremgangsmåten for drift av en undersjøisk kompresjonsstasjon omfatter: - innretting av kompressoren i en gasstilførselsledning fra separatoren, - etablering av en gassreturledning som forbinder utløpssiden av kompressoren med innløpssiden av kompressoren, - innretting av en turboekspansjonsenhet i strømnings-forbindelse med gassreturledningen,
- innretting av pumpen i en væskeledning fra separatoren,
- kobling av turboekspansjonsenheten driftsmessig til væskepumpen, og - drift av pumpen som respons på sirkulasjon av komprimert gass fra utløpssiden til innløpssiden av kompressoren.
En undersjøisk kompresjonsstasjon i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter tilsvarende en kompressor, en pumpe og en separator, der kompressoren brukes til komprimering av gass og pumpen brukes til å trykksette væske som er separert i separatoren fra en tofasefluidstrøm som blir mottatt i kompresjonsstasjonen, og videre idet gass blir ført fra separatoren til kompressoren via en gasstilførselsledning og kommer ut fra kompressoren i komprimert tilstand, og væske blir ført fra separatoren til pumpen via en væskeledning og ført ut fra pumpen under trykk. En gassreturledning er innrettet som forbinder en utløpsside med en innløpsside av kompressoren; en turboekspansjonsenhet er innrettet i strømningsforbindelse med gassreturledningen; turboekspansjonsenheten er driftsmessig koblet til pumpen, og pumpen arbeider som respons på sirkulasjonen av komprimert gass fra utløpssiden til innløpssiden av kompressoren.
Den dedikerte pumpemotoren og tilknyttede komponenter slik som kraftforsyningskomponenter, utstyr for driftsstyring, smøre- og kjøleutstyr etc, kan således utelates, noe som reduserer kostnaden og kompleksiteten for kompresjonsstasjonen betraktelig.
Turboekspansjonsenheten er en turbin med sentrifugal eller aksiell strømning, der komprimert gass med høyt trykk blir ekspandert, og energien i den ekspanderende gassen blir frigjort til å drive en ekspansjonsturbin eller rotor i turboekspansjonsenheten.
I foreliggende oppfinnelse har ekspansjonsturbinen en utgående aksel som er koblet til og driver et pumpehjul/en rotor på en sentrifugalpumpe eller en fortrengningspumpe. Pumpe og turboekspansjonsenhet kan være koblet direkte eller indirekte f.eks. via et reduksjonsgir eller en hastighetsreduksjonsinnretning.
Turboekspansjonsenheten er fortrinnsvis inkludert i en gass-tilf ørselssløyfe som forbinder kompressorens utløps- og inn-løpsside. Trykket i den ekspanderte gassen som kommer ut av turboekspansjonsenheten kan være opprettholdt høyere enn gasstrykket på innløpssiden av kompressoren for å tilbakeføre gassen til gasstrømmen oppstrøms for kompressoren. Alternativt kan den ekspanderte gassen bli sendt tilbake til gasstrømmen oppstrøms ved hjelp av en ejektor drevet av gasstrømmen på kompressorens inløpsside.
Slik er i utgangspunktet innløpet til turboekspansjonsenheten koblet til en utløpsledning for komprimert gass mellom
kompressorutløpet og et væskeinjeksjonspunkt på utløpsledningen for komprimert gass, og utløpet av turboekspansjonsenheten kan kobles over en strømningsreguleringsventil til en fluidledning som leder våtgass til kompressoren, eller kan alternativt kobles til brønnstrømmen oppstrøms for separatoren.
Turboekspansjonsenhet og pumpe blir drevet intermitterende og styrt og regulert av strømningsreguleringsventilen som er dedikert til dette formålet, og aktivert som respons på en detektert væskevolumfraksjon i separatoren, eller som respons på en detektert væskevolumfraksjon i brønnstrømmen som blir tilført og matet til separatoren.
I det tilfellet at pumpen som brukes ikke er i stand til å kjøre bare på gass, kan utløpet fra pumpen bli koblet til separatoren for resirkulering av væske via en strømnings-reguleringsventil innrettet i en væskeretursløyfe, for å unngå risiko for at pumpen kjører tørr.
Pumpen kan også stoppes ved å stenge strømningsregulerings-ventilen i det tilfellet at et lavt væskeinnstillingspunkt i separatoren nås, eller pumpen kan også ha en ekstern service-ledning for væske som typisk tilfører metanol eller glykol som kan brukes til kontinuerlig og/eller intermitterende fylling (priming) av pumpen.
Strømningskretsen i en undersjøisk kompresjonsstasjon vil typisk omfatte en resirkuleringssløyfe slik at gass kan returneres fra kompressorens utløpsside til kompressorens innløpsside for å motvirke pumping (surging). En alternativ eller ekstra anti-surge-resirkuleringssløyfe kan skaffes av foreliggende oppfinnelse ved å lede gasstrømmen gjennom turboekspansjonsenheten slik at den blir regulerbar som respons på en detektert pumpetilstand (surge condition) i kompressoren, mens en samtidig regulerer væskestrømmen fra pumpen for enten resirkulering til separatoren eller injisering i kompressorens utløpsrør.
Et antall sett av kompressorer og pumper kan være innrettet i den undersjøiske kompresjonsstasjonen, der hvert sett inneholder henholdsvis en retursløyfe for komprimert gass, en væskeretursløyfe og en turboekspansjonsenhet.
To eller flere kompressorer eller kompressortrinn kan være innrettet i serie. En turboekspansjonsenhet kan være satt inn i en returstrøm med komprimert gass fra en siste kompressor, henholdsvis et siste kompressortrinn, til en første kompressor, henholdsvis et første kompressortrinn i serie.
En mellomkjøler kan være installert mellom kompressorene eller kompressortrinnene som er innrettet i serie.
Ytterligere fordeler, fordelaktige egenskaper og utførelser av oppfinnelsen vil fremgå av de uselvstendige patentkravene og av følgende detaljerte beskrivelse av foretrukne utførelser.
Kort beskrivelse av teqninqsfigurene
Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningsfigurene. Tegningsfigurene viser som følger: Figur 1 er et diagram som skjematisk illustrerer oppsettet av en undersjøisk kompresjonsstasjon i kjent teknikk. Figur 2 er et diagram som tilsvarer figur 1 og viser oppsettet av en undersjøisk kompresjonsstasjon i henhold til foreliggende oppfinnelse, og Figur 3 er et forenklet diagram som viser en utførelse en implementering av foreliggende oppfinnelse.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser
En oversikt over hovedmodulene og strømningskretsene i en undersjøisk kompresjonsstasjon for trykkøkning av brønnstrøm er vist skjematisk i diagrammet på figur 1. Kompresjonsstasjonen mottar tofase eller multifase brønnfluid fra minst ett under-sjøisk produksjonssystem, og fører trykkøket brønnfluid F inn i én eller flere eksportrørledninger for videre transport til en mottaksterminal eller vertsfasilitet. Kompresjonsstasjonen omfatter en kompressormodul inkludert en eller flere kompressorer 1, en pumpemodul inkludert minst én pumpe 2 og en separator-scrubber-modul inkludert en separator 3. Separatoren 3 er konstruert til å separere væske/gass og kan i tillegg være strukturert for å oppløse væskeplugger, for hydratprevensjon og for utskilling av faste partikler som følger med i brønn-strømmen, for gassvasking osv., slik at komprimerbar gass (våtgass) blir ført til kompressorinnløpet. Kompressoren(e) 1 er konstruert til å øke trykket i gassen og føre gassen med et forhøyet trykk inn i eksportrørledningen. Pumpen(e) 2 er konstruert til å injisere overskytende væske med et forhøyet trykk inn i gasstrømmen som løper ut fra kompressoren.
Høyspent kraft, lavspent kraft, hydraulikk, regulerings- og hjelpeutstyr blir tilført fra vertsfasiliteten via en navlestreng (umbilical) koblet til den undersjøiske kompresjonsstasjonen. Kraft til hjelpeutstyr og regulering blir distri-buert til forbrukerne på den undersjøiske kompresjonsstasjonen via transformatorer, høyspenningskabler og våtkoblede elektriske konnektorer, koblingsanlegg, elektriske kabelbroer (jumpers), skillebrytermoduler osv. Fordi kompressoren(e) og pumpen(e) er drevet individuelt av dedikerte elektriske motorer 4 og 5 med variabel hastighet (Variable Speed Drive - VSD), er det nødvendig å individuelt installere hjelpeutstyr og utstyr for kraftregulering for hver motor. På tegningsfigurene er det dedikerte hjelpe- og kraftreguleringsutstyret skjematisk representert med VSD-blokker 6.
I tillegg krever hver motor separate fleksible koblinger, anordninger for føring og landing, ventiler og fluidledninger for kjøling, smøring og barrieretrykk, på den undersjøiske kompresjonsstasjonen.
Figur 2 er en oversikt over en undersjøisk kompresjonsstasjon som er innrettet ved bruk av foreliggende oppfinnelse. En
vesentlig forskjell i arkitekturen på figur 2 er det betydelig reduserte antallet av VSD-blokker 6, som kan være redusert med 50 % som følge av at pumpen(e) 2 blir drevet av komprimert gass som kommer fra kompressoren(e), slik foreliggende oppfinnelse angir.
Selvsagt vil reduksjonen i antallet komponenter som kreves i den undersjøiske kompresjonsstasjonen være aktuell for alle komponenter som ellers ville vært involvert i driften av den utelatte pumpemotoren.
En undersjøisk kompresjonsstasjon innrettet i samsvar med en foretrukket utførelse av foreliggende oppfinnelse, er illustrert skjematisk på figur 3.
Uten at det blir uttrykkelig forklart i detaljer med henvisning til figur 3, vil en fullt utstyrt og operativ undersjøisk kompresjonsstasjon typisk omfatte brønnstrømsmanifolder og ventiler for import og eksport, strømnings- og trykkmålere, resirkuleringsledninger og ventiler, anti-surge-regulerings-kretser og ventiler, smøre- og barrierefluidkretser og ventiler, navlestreng-termineringshode, transformatorer, kjølere, sandfelle osv., samt annet utstyr som vanligvis finnes på en undersjøisk kompresjonsstasjon. For klarhets skyld er den detaljerte strukturen og organiseringen av moduler og enheter som er av underordnet betydning i denne forbindelse, blitt utelatt fra figur 3.
I en undersjøisk kompresjonsstasjon som implementerer oppfinnelsen blir brønnfluid F levert til kompresjonstasjonen via tilførselsledning 7 for brønnstrøm og matet inn i separatoren 3, som er konfigurert for separasjon av gass og væske som finnes i brønnstrømmen. Våtgass blir levert fra separatoren til innløpet til kompressor 1 via våtgass-tilførselsledning 8. Komprimert gass løper ut fra kompressoren 1 via utløpsrør 9 for komprimert gass til utgående røropplegg og eksportrørledning (ikke vist). Høytrykksgass blir tatt ut fra kompressorutløps-rør 9 og levert via tilførselsledning 11 for komprimert gass til en turboekspansjonsenhet 10. Ekspandert gass løper ut fra turboekspansjonsenheten 10 og blir returnert til innløpssiden av kompressoren gjennom returledningen 12 for ekspandert gass, via en strømningsreguleringsventil 13. Strømningsregulerings-ventilen 13, som alternativt kan være installert på gasstil-førselsledning 11 til turboekspansjonsenheten 10, kan reguleres som respons på en væskevolumfraksjon i separatoren, detektert ved hjelp av sensormiddel, og brukes i en undersjøisk reguler-ingsenhet 14 som styrer innstillingen av strømningsregulerings-ventilen 13. En énveis ventil 15 i returgassledningen 12 forhindrer tilbakestrømning i returgassledningen 12,
Ekspansjonsturbinen 16 i turboekspansjonsenheten 10 er koblet
slik at den driver et pumpehjul eller rotor 17 i væskepumpen 2. Under drift trekker pumpen 2 væske fra separatoren 3 via væske-tilførselsledning 18 for injeksjon inn i utløpsledningen 9 for komprimert gass, via væskeinjeksjonsledningen 19 som er koblet til utløpsledningen 9 i et væskeinjeksjonspunkt. Tilbakeføring av væske til separatoren 3 kan oppnås via væskeretursløyfe 20 og strømningsreguleringsventil 21, som forbinder separatoren med væskeinjeksjonsledningen 19 på utløpssiden av pumpen.
Pumpen kan også bli stoppet ved å stenge strømningsregulerings-ventilen i det tilfelle at et lavt væskeinnstillingspunkt i separatoren nås, eller pumpen kan også ha en ekstern service-ledning for væske som typisk tilfører metanol eller glykol som kan brukes til kontinuerlig og/eller intermitterende fylling (priming) av pumpen.
Kraft for hjelpeutstyr og styring blir tilført til kompressor-motoren 4 via VSD-blokk 6 og navlestreng- termineringshodeblokk 22 som representerer de nødvendige høyspennings- og lavspenn-ingskretser, våtkoblede konnektorer, koblingsanlegg, skillebrytere, etc.
Kompressoren(e) som brukes i den undersjøiske kompresjonsstasjonen er konstruert for en betydelig økning av gasstrykket, slik som f.eks. fra om lag 40 bar ved kompressorinnløpet til om lag 120 bar ved kompressorutløpet. Kraftige sentrifugal-kompressorer for våtgass blir vanligvis brukt i denne forbindelse, og arbeider typisk i et kraftområde fra én til flere titalls megawatt og med rotasjonshastigheter i størrelsesorden 8-12000 omdreininger per minutt.
Pumpen(e) som brukes i den undersjøiske kompresjonsstasjonen er konstruert for å øke trykket i væskestrømmen opp til et trykk som kreves for injisering i gassen som kommer fra kompressor-utløpet . Pumper med konstant fortrengningsvolum er nyttige i denne sammenheng, der de virker i et kraftområde på hundrevis av kilowatt og med rotasjonshastigheter på om lag 1500-
4000 omdreininger per minutt.
Slik vil, i de fleste kombinasjoner av kompressor/pumpe, en hastighetsreduksjonsforhold på om lag 4-5:1 kunne være ønskelig og passende. Kompressorer, fortrengningspumper eller sentri-fugalpumper som roterer med andre omløpshastigheter kan imidlertid brukes som alternativ, og krever ingen eller andre hastighetsreduksjonsforhold. Ikke desto mindre skaffer foreliggende oppfinnelse stor frihet når det gjelder valg av pumpe/kompressor-kombinasjoner, fordi drivgasstrømmen og resulterende utgangsdreiemoment og rotasjon kan styres ved hjelp av strømningsreguleringsventilen 13. Alternativt kan en sette inn en hastighetsreduksjons- eller reguleringsanordning, antydet ved en symbolisk representasjon 23 på figur 3, slik som f.eks. en hydrodynamisk momentomformer eller en elektrisk hystereseclutch, mellom turboekspansjonsenheten og pumpen, styrt mellom null og 100 % låsing mellom drivende og drevne komponenter, avhengig av ønsket utgående dreiemoment.
Oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til den in-line, koaksiale sammenstilling av turboekspansjonsenhet og pumpe som er illustrert skjematisk på tegningsfigurene. I stedet kan pumpen og turboekspansjonsenheten alternativt være innrettet på parallelle longitudinale aksler, eller selv på kryssende aksler, med samvirkende tannhjul eller vinkelgir (bevel gears) som overfører dreiemoment og rotasjon fra ekspansjonsturbinen til pumperotoren.
Oppfinnelsen er ikke begrenset til de utførelsene som er beskrevet ovenfor. Tvert imot kan mange mulige modifikasjoner være åpenbare for en fagperson, ut fra det som her er beskrevet, uten å avvike fra grunnideen ved oppfinnelsen. Slike modifikasjoner kan for eksempel inkludere et antall kompressorer og pumper innrettet i den undersjøiske kompresjonsstasjonen. En annen modifikasjon forutser at to eller flere kompressorer eller kompressortrinn er innrettet i serie. I en slik utførelse kan en mellomkjøler være installert mellom kompressorene eller kompressortrinnene som er innrettet i serie. Det kan også tenkes et arrangement med mellomliggende utløp og ekstrahering av komprimert gass mellom kompressorene eller kompressortrinnene innrettet i serie, for tilførsel til turboekspansjonsenheten.
Disse og andre tenkelige modifikasjoner, som gir samme virkninger og fordeler, er forutsett av oppfinnerne og skal regnes som inkludert i omfanget av de vedlagte patentkravene.
Claims (18)
1. Fremgangsmåte for drift av en undersjøisk kompresjonsstasjon som omfatter en kompressor (1), en pumpe (2) og en separator (3), idet kompressoren brukes til komprimering av gass, og pumpen brukes til å trykksette væske som er separert i separatoren fra en tofase fluidstrøm (F) som er mottatt i kompresjonsstasjonen, der fremgangsmåten omfatter følgende: - innretting av kompressoren i en gasstilførselsledning (8) fra separatoren, - etablering av en gassreturledning (12) som forbinder utløps-siden av kompressoren med innløpssiden av kompressoren, - innretting av en turboekspansjonsenhet (10) i strømnings-forbindelse med gassreturledningen, - innretting av pumpen i en væskeledning (18) fra separatoren - kobling av turboekspansjonsenheten driftsmessig til væskepumpen, og - drift av pumpen som respons på sirkulasjon av komprimert gass fra utløpssiden til innløpssiden av kompressoren.
2. Fremgangsmåte i henhold till krav 1, idet pumpen er innrettet i strømningsforbindelse med en væskereturledning (20) som forbinder utløpssiden fra pumpen med separatoren (3).
3. Fremgangmåte i henhold til krav 1 eller 2, idet turboekspansjonsenheten (10) og pumpen blir kjørt som respons på en detektert væskevolumfraksjon i separatoren (3).
4. Fremgangmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1-3, idet turboekspansjonsenheten og pumpen blir kjørt som respons på en detektert pumpetilstand i kompressoren.
5. Fremgangmåte i henhold til hvilket som helst av kravene 1-4, idet rotasjonshastigheten av turboekspansjonsenheten (10) blir redusert i et reduksjonsgir eller en innretning for hastighets-redusering (23) plassert mellom turboekspansjonsenheten og pumpen.
6. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet et antall sett av kompressorer og pumper er innrettet i den undersjøiske kompresjonsstasjonen, der hvert sett inneholder en retursløyfe for komprimert gass, en væskeretursløyfe og en turboekspansjonsenhet.
7. Fremgangsmåte i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet to eller flere kompressorer eller kompressortrinn er innrettet i serie, en turboekspansjonsenhet satt inn i en returstrøm med komprimert gass fra en siste kompressor, henholdsvis et siste kompressortrinn, til en første kompressor, henholdsvis et første kompressortrinn i serie,
8. Undersjøisk kompresjonsstasjon som omfatter en kompressor (1), en pumpe (2) og en separator (3), idet kompressoren brukes til komprimering av gass og pumpen brukes til å trykksette væske som er separert i separatoren fra en tofasefluidstrøm som blir mottatt i kompresjonsstasjonen, og videre idet gass blir ført fra separatoren til kompressoren via en gasstilførsels-ledning og kommer ut fra kompressoren i komprimert tilstand, og væske blir ført fra separatoren til pumpen via en væskeledning £18) og ført ut fra pumpen under trykk,karakterisert vedat - en gassreturledning (12) er innrettet som forbinder en utløpsside med en innløpsside av kompressoren, - en turboekspansjonsenhet (10) er innrettet i strømnings-forbindelse med gassreturledningen (12), - turboekspansjonsenheten (10) er driftsmessig koblet til pumpen (2), og pumpen arbeider som respons på sirkulasjonen av komprimert gass fra utløpssiden til innløpssiden av kompressoren (1).
9. Kompresjonsstasjon i henhold til krav 8, idet innløpet på turboekspansjonsenheten (10) er koblet til en utløpsledning (9) for komprimert gass mellom kompressorutløpet og et væskeinjeksjonspunkt på utløpsledningen (9) for komprimert gass, og utløpet av turboekspansjonsenheten kan over en strømningsreguleringsventil (13) kobles til en fluidledning (8) som fører våtgass til kompressoren (1).
10. Kompresjonsstasjon i henhold til krav 9, idet strømnings-reguleringeventilen (13) blir aktivert som respons på en detektert væskevolumfraksjon i separatoren (3).
11. Kompresjonsstasjon i henhold til hvilket som helst av kravene 8-10, idet utløpet fra pumpen kan kobles til separatoren via en strømningsreguleringsventil (21) innrettet i en væskeretursløyfe (20).
12. Kompresjonsstasjon i henhold til hvilket som helst av kravene 8-11, idet gasstrøm gjennom turboekspansjonsenheten (10) er regulerbar som respons på en detektert pumpetilstand i kompressoren.
13. Kompresjonsstasjon i henhold til hvilket som helst av kravene 8-12, idet pumpen er en fortrengningspumpe.
14. Kompresjonsstasjon i henhold til hvilket som helst av kravene 8-13, idet et reduksjonsgir eller en hastighetsreduksjonsinnretning (23) er satt inn mellom turboekspansjonsenheten og pumpen.
15. Kompresjonsstasjon i henhold til hvilket som helst av kravene 8-14, idet et antall kompressorer og pumper er innrettet i den undersjøiske kompresjonsstasjonen.
16. Kompresjonsstasjon i henhold til hvilket som helst av kravene 8-15, idet to eller flere kompressorer eller kompressortrinn er innrettet i en serie.
17. Kompresjonsstasjon i henhold til krav 16, idet en mellom-kjøler er installert mellom kompressorene eller kompressortrinnene som er innrettet i serie.
18. Kompresjonsstasjon i henhold til krav 16 eller 17, idet komprimert gass blir ekstrahert mellom kompressorene eller kompressortrinnene som er innrettet i serie, og ført til turbo-ekspans j onsenheten.
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20110802A NO335032B1 (no) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | Undersjøisk kompresjonssystem med pumpe drevet av komprimert gass |
PCT/IB2012/001063 WO2012164382A1 (en) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | Apparatus and method for operating a subsea compression system |
BR112013030273A BR112013030273A2 (pt) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | método de operação de um sistema de compressão submarino e sistema de compressão submarino |
EP12793714.2A EP2715062B1 (en) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | Apparatus and method for operating a subsea compression system |
AU2012264387A AU2012264387B2 (en) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | Apparatus and method for operating a subsea compression system |
MYPI2013004077A MY167335A (en) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | Apparatus and method for operating a subsea compression system |
US14/123,034 US9284831B2 (en) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | Apparatus and method for operating a subsea compression system |
CN201280026332.6A CN103732857A (zh) | 2011-06-01 | 2012-06-01 | 用于操作海底压缩系统的设备和方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO20110802A NO335032B1 (no) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | Undersjøisk kompresjonssystem med pumpe drevet av komprimert gass |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO20110802A1 NO20110802A1 (no) | 2012-12-03 |
NO335032B1 true NO335032B1 (no) | 2014-08-25 |
Family
ID=47258452
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO20110802A NO335032B1 (no) | 2011-06-01 | 2011-06-01 | Undersjøisk kompresjonssystem med pumpe drevet av komprimert gass |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9284831B2 (no) |
EP (1) | EP2715062B1 (no) |
CN (1) | CN103732857A (no) |
AU (1) | AU2012264387B2 (no) |
BR (1) | BR112013030273A2 (no) |
MY (1) | MY167335A (no) |
NO (1) | NO335032B1 (no) |
WO (1) | WO2012164382A1 (no) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2493749B (en) * | 2011-08-17 | 2016-04-13 | Statoil Petroleum As | Improvements relating to subsea compression |
NO335664B1 (no) * | 2013-04-30 | 2015-01-19 | Vetco Gray Scandinavia As | Fremgangsmåte og system for oppsamling og evakuering av dreneringsvæske i et undersjøisk kompresjonssystem |
GB2526604B (en) * | 2014-05-29 | 2020-10-07 | Equinor Energy As | Compact hydrocarbon wellstream processing |
US9463424B2 (en) * | 2014-07-09 | 2016-10-11 | Onesubsea Ip Uk Limited | Actuatable flow conditioning apparatus |
CN107002510B (zh) * | 2014-10-03 | 2020-11-27 | 诺沃皮尼奥内股份有限公司 | 监控具有外壳的涡轮机的状态的方法及布置和涡轮机 |
CA2977425A1 (en) | 2015-04-01 | 2016-10-06 | Saudi Arabian Oil Company | Wellbore fluid driven commingling system for oil and gas applications |
CA3030829A1 (en) | 2016-09-02 | 2018-03-08 | Halliburton Energy Services, Inc. | Hybrid drive systems for well stimulation operations |
BR112020008359B1 (pt) | 2017-10-27 | 2023-11-28 | Fmc Technologies, Inc | Sistema de fluido, método para gerenciar um fluido multifásico e sistema |
GB201718939D0 (en) * | 2017-11-16 | 2018-01-03 | Dynamic Extractions Ltd | Centrifuge apparatus |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0165343B1 (en) * | 1984-06-22 | 1987-10-21 | Fielden Petroleum Development Inc. | Process for selectively separating petroleum fractions |
US4970867A (en) * | 1989-08-21 | 1990-11-20 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liquefaction of natural gas using process-loaded expanders |
US5558502A (en) | 1993-12-24 | 1996-09-24 | Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd. | Turbo pump and supply system with the pump |
NO321304B1 (no) | 2003-09-12 | 2006-04-24 | Kvaerner Oilfield Prod As | Undervanns kompressorstasjon |
DE102004046341A1 (de) | 2004-09-24 | 2006-03-30 | Linde Ag | Verfahren zum Verdichten eines Erdgasstromes |
EP1779911A1 (en) | 2005-10-28 | 2007-05-02 | M-I Epcon As | A separator tank |
NO20055727L (no) | 2005-12-05 | 2007-06-06 | Norsk Hydro Produksjon As | Elektrisk undervanns kompresjonssystem |
EP1993692B1 (en) | 2006-03-03 | 2016-08-24 | Dresser-Rand Company | Multiphase fluid processing device |
US7654320B2 (en) | 2006-04-07 | 2010-02-02 | Occidental Energy Ventures Corp. | System and method for processing a mixture of hydrocarbon and CO2 gas produced from a hydrocarbon reservoir |
US8555672B2 (en) * | 2009-10-22 | 2013-10-15 | Battelle Energy Alliance, Llc | Complete liquefaction methods and apparatus |
WO2009038777A1 (en) * | 2007-09-18 | 2009-03-26 | Vast Power Portfolio, Llc | Heavy oil recovery with fluid water and carbon dioxide |
CN101498229A (zh) | 2008-01-31 | 2009-08-05 | 普拉德研究及开发股份有限公司 | 零排放的天然气发电及液化装置 |
DE102008031116B4 (de) * | 2008-05-29 | 2022-02-03 | Man Energy Solutions Se | Getriebeturbomaschine für einen Maschinenstrang, Maschinenstrang mit und Getriebe für Getriebeturbomaschine |
-
2011
- 2011-06-01 NO NO20110802A patent/NO335032B1/no not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-06-01 BR BR112013030273A patent/BR112013030273A2/pt not_active IP Right Cessation
- 2012-06-01 MY MYPI2013004077A patent/MY167335A/en unknown
- 2012-06-01 WO PCT/IB2012/001063 patent/WO2012164382A1/en active Application Filing
- 2012-06-01 US US14/123,034 patent/US9284831B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-06-01 CN CN201280026332.6A patent/CN103732857A/zh active Pending
- 2012-06-01 EP EP12793714.2A patent/EP2715062B1/en not_active Not-in-force
- 2012-06-01 AU AU2012264387A patent/AU2012264387B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103732857A (zh) | 2014-04-16 |
BR112013030273A2 (pt) | 2018-04-24 |
WO2012164382A1 (en) | 2012-12-06 |
US9284831B2 (en) | 2016-03-15 |
US20140223894A1 (en) | 2014-08-14 |
AU2012264387B2 (en) | 2017-02-23 |
EP2715062B1 (en) | 2016-09-28 |
EP2715062A1 (en) | 2014-04-09 |
EP2715062A4 (en) | 2015-07-15 |
MY167335A (en) | 2018-08-16 |
NO20110802A1 (no) | 2012-12-03 |
AU2012264387A1 (en) | 2013-12-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO335032B1 (no) | Undersjøisk kompresjonssystem med pumpe drevet av komprimert gass | |
US20220349345A1 (en) | Gas Source System for Supplying Combustion Gas to a Turbine Engine by Fracturing Manifold Equipment | |
US5117908A (en) | Method and equipment for obtaining energy from oil wells | |
EP2679766B1 (en) | Apparatus and method for operating a subsea compression system in a well stream | |
NO334554B1 (no) | Undersjøisk kompresjonssystem for trykkøkning av brønnstrøm | |
AU2007234781B2 (en) | Subsea flowline jumper containing ESP | |
US20090200035A1 (en) | All Electric Subsea Boosting System | |
NO312919B1 (no) | Pumpesystem | |
EP1402154B1 (en) | Hydrate reducing and lubrication system and method for a fluid flow system | |
NO20120908A1 (no) | Flerfase trykkforsterkningspumpe | |
NO20093258A1 (no) | Undervannspumpesystem | |
WO2006132541A1 (en) | Subsea compression system | |
US10947831B2 (en) | Fluid driven commingling system for oil and gas applications | |
BR102013016436A2 (pt) | Método e sistema para operar um sistema de compressão submarino em um fluxo do poço | |
NO324577B1 (no) | Trykk- og lekkasjekontroll i roterende utstyr for undervannskompresjon | |
RU2576951C2 (ru) | Способ откачки газа из отключенного участка газопровода | |
RU2535518C1 (ru) | Маслосистема энергетической газотурбинной установки | |
WO2021191354A1 (en) | Modularized subsea compressor train and method of installation | |
Pestov et al. | Equipment package for associated petroleum gas gathering and utilization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |