[go: up one dir, main page]

NO338639B1 - Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid - Google Patents

Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid Download PDF

Info

Publication number
NO338639B1
NO338639B1 NO20141349A NO20141349A NO338639B1 NO 338639 B1 NO338639 B1 NO 338639B1 NO 20141349 A NO20141349 A NO 20141349A NO 20141349 A NO20141349 A NO 20141349A NO 338639 B1 NO338639 B1 NO 338639B1
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
power
flow
rotor
flow module
separator
Prior art date
Application number
NO20141349A
Other languages
English (en)
Other versions
NO20141349A1 (no
Inventor
Giacomo Landi
John Daniel Friedemann
Original Assignee
Vetco Gray Scandinavia As
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vetco Gray Scandinavia As filed Critical Vetco Gray Scandinavia As
Priority to NO20141349A priority Critical patent/NO338639B1/no
Priority to PCT/EP2015/075748 priority patent/WO2016075018A1/en
Publication of NO20141349A1 publication Critical patent/NO20141349A1/no
Publication of NO338639B1 publication Critical patent/NO338639B1/no

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/36Underwater separating arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0646Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven the hollow pump or motor shaft being the conduit for the working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/02Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/086Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00Pumping installations or systems
    • F04D13/12Combinations of two or more pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D31/00Pumping liquids and elastic fluids at the same time

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Motor Or Generator Frames (AREA)

Description

Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid
Oppfinnelsens område
Foreliggende oppfinnelse vedrører et system som er innrettet for å øke trykket i et flerfasefluid. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et system som er innrettet for å øke trykket i væske- og gassfasene som blir separert ut fra et flerfasefluid i prosessen med utvinning, behandling og transport av hydrokarbonfluid fra en undersjøisk brønn.
Bakgrunn for oppfinnelsen og tidligere kjent teknikk Overføring av olje og gass fra en undersjøisk brønn til en mottaker på overflaten innebærer drift av pumper og kompressorer for å drive fluidet gjennom rørledninger som ofte kan være lang og gjennom lange stigerør fra havbunnen og opp til overflaten. Gasskompressorer, inkludert våttolerante eller våtgasskompressorer, kan håndtere væske bare i begrenset grad. Pumper på den annen side kan håndtere større volumer av gass i fluidet. Kapasiteten hos en flerfase fluidpumpe blir imidlertid betydelig redusert ved høyere gassvolumfraksjoner, på grunn av faseseparasjonseffekter. Bruk av separatorer i undersjøiske trykkøkingsstasjoner tillater at driften av pumper og kompressorer kan optimaliseres, slik at de arbeider nærmere det beste effektivitetspunkt.
Separatorer brukt ved undersjøisk trykkøking kan inndeles i passive og aktive eller dynamiske separatorer. Den passive separatoren utnytter typisk tyngdekraften til å få den tyngre fraksjonen til å samle seg i et bunnområde i separatoren. Den dynamiske separatoren blir operert for å generere rotasjon i fluidet slik at den tyngre fraksjonen tvinges til å samle seg i et periferiområde i separatoren, som følge av sentrifugalkraft eller syklonvirkning.
I betraktning av at det kan være påkrevd med særskilte separatorer for å separere væsker/faststoffer, gass/væske og væske/væske f.eks., er det lett å innse at en undersjøisk trykJcøkingsstasjon kan bli en relativt kompleks installasjon, inkludert separator(er), pumpe, kompressor, manifolder, rørkoblingsbroer/røropplegg og ventiler, som samlet danner et betydelig fotavtrykk på havbunnen.
US 2007/235195 Al beskriver en undersjøisk pumpesammenstilling som er montert internt i en rørbrokobling. Pumpesammen-stillingen omfatter en elektrisk motor som kjører en pumpe innrettet i rekkefølge med en rotodynamisk separator i strømningsretningen gjennom rørbrokoblingen. En drivaksel strekker seg fra motor til pumpe via separatoren og gjennom en tetning som er satt inn mellom motoren og separatoren. Separatoren omfatter et oppstrøms innløp for multifasefluid og et utløp som vender sideveis for utslipp av separert gass til innsiden av rørbrokoblingen. Væske passerer i aksiell strømning fra separatoren til et pumpeinnløp.
US 2014/377080 Al beskriver en integrert pumpe og kompressor for en nedihulls installasjon der en motor er drivmessig koblet til en pumpe og en kompressor via en gjennomgående motoraksel. En separator er innrettet oppstrøms for motor- og pumpe/kompressor-rekken. Gass og væske passerer motoren i atskilte tilførselsrør, slik at væske blir ført til pumpen via et pumpeinnløp og gass blir ført til kompressoren via et kompressorinnløp.
US 2010/119380 Al beskriver et undersjøisk pumpesystem som omfatter en særskilt pumpemodul som inkluderer en motor, en tetningsseksjon, en gass-separator, et pumpeinnløp og en pumpe som er innrettet i rekkefølge i en kapsling.
Sammenfatning av oppfinnelsen
Det er et hovedmål med foreliggende oppfinnelse å skaffe et undersjøisk trykkøkingssystem av en mindre kompleks natur og som krever mindre plass og areal for installasjon.
Det er et mål med foreliggende oppfinnelse å skaffe et kompakt trykkøkingssystem som reduserer og forenkler utformingen av en undersjøisk trykkøkingsstasjon.
Det er et annet mål med foreliggende oppfinnelse å skaffe et fleksibelt trykkøkingssystem ved å integrere komponenter for generering av kraft og strømning.
Det er enda et annet mål med foreliggende oppfinnelse å skaffe et undersjøisk trykkøkingssystem som lett lar seg utvide eller nedskalere ved å modularisere komponenter for separering og trykkøking.
I henhold til oppfinnelsen blir, kort sagt, minst ett av disse målene oppnådd i et undersjøisk trykkøkingssystem for flerfase brønnfluid, der trykkøkingssystemet omfatter en dynamisk separator og en trykkøkingsenhet koblet langs samme akse via et stasjonært, flerfase overgangselement internt utformet med separate baner for lettere og tyngre fluidfaser og innrettet for å føre en separert fluidfase i kontinuerlig aksiell strømning fra separatoren til trykkøkingsenheten. Minst én av separatorene og trykkøkingsenheten omfatter en kraft- og strømningsmodul som har en rotor med rotorskovler konstruert for å forflytte fluid aksielt gjennom kraft- og strømnings-modulen, idet en motor er integrert i form av permanentmagneter montert i de perifere endene av rotorskovlene, mens elektromagneter og statorviklinger er montert på en stasjonær kapsling som omslutter rotoren.
Én fordelaktig utførelse omfatter en dynamisk separator koblet aksielt til en helico-aksial pumpe og en våtgasskompressor via sammenkoblede stasjonære overgangselementer som tillater kontinuerlig aksiell strømning av en separert, lettere fluidfase gjennom alle sammenkoblede enheter.
Integrering av en kraft- og strømningsmodul for å drive enhetene i systemet, sikrer at systemet blir kompakt. Utførelser av det undersjøiske trykkøkingssystemet omfatter separator- og trykkøkingsenheter der minst én av disse omfatter en motor som er integrert i en kraft- og strømnings-modul .
Kraft- og strømningsmodulen kan være integrert i trykkøkings-enheter slik som en trykkøkingspumpe eller en våt-tolerant gasskompressor.
Nærmere bestemt er kraft- og strømningsmodulen en elektrisk drevet maskin som kan være realisert i forskjellige utførelser. Felles for alle utførelser er en integrert permanentmagnetmotor (PM), der permanentmagneter er montert i omkretsen av en rotor, mens elektromagneter og statorviklinger er montert på en stasjonær kapsling som omgir rotoren.
Utførelser av oppfinnelsen omfatter en kraft- og strømnings-modul idet 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 utenpå en stasjonær aksel.
Rotoren er konstruert for å forflytte fluid aksielt gjennom kraft- og strømningsmodulen. Utførelser av oppfinnelsen omfatter en kraft- og strømningsmodul idet rotorskovlene har en stigningsvinkel (pitch angle) mot strømningsretningen og anvendes til å generere en i hovedsak aksiell strømning, uten noen betydelig radiell komponent, gjennom prosesseringsenheten. Andre utførelser omfatter en rotor konstruert til å tilføre en betydelig radiell komponent til strømningen gjennom prosesseringsenheten.
I én utførelse av det undersjøiske trykkøkingssystemet omfatter separatoren kraft- og strømningsmodulen drivmessig koblet til en skrue eller et skovlhjul som sørger for separering av fluidfaser ved hjelp av sentrifugalvirkning eller syklonvirkning.
I en annen utførelse omfatter separatoren kraft- og strømningsmodulen integrert med en sylindrisk trommel som er utformet innvendig med vinger som tilfører en roterende bevegelse til strømningen gjennom trommelen.
I enda en annen utførelse av separatoren danner kraft- og strømningsmodulen, som følge av en sammensatt kurvatur i de radielle skovlene, den rotasjonsbevegelsen i strømningen som kreves for å oppnå separering av fluidfaser ved sentrifugalvirkning.
I alle tilfellene kan prosesseringsenheten, når den virker som en separator, være innrettet for sideveis/radielt utløp av en tyngre fluidfase som blir ført fra den aksielle strømmen, mens en lettere fluidfase passerer gjennom prosesseringsenheten i aksiell retning.
Føring av de separerte fluidfasene fra og mellom enhetene kan oppnås ved hjelp av et stasjonært overgangselement som har interne passasjer samt oppstrøms og nedstrøms grensesnitt som passer sammen med de tilkoblede enhetene. Overgangselementet har typisk et oppstrøms grensesnitt som omfatter en ytre ringformet inngang for den tyngre fluidfasen og en sentral inngang, ringformet eller sirkulær, for den lettere fluidfasen radielt innenfor et ytre ringvolum. Grensesnittet nedstrøms har enten en ringformet utgang for tungfase fluid eller en sentral utgang for fluid av lettere fase.
Kraft- og strømningsmodulen kan anvendes i en trykkøkingspumpe eller kompressor. I utførelser av trykkøkingssystemet blir kraft- og strømningsmodulen mangedoblet og danner en pakke med aksielt stablede PM-motorer og rotorer som blir operert for akselerering og komprimering av strømningen gjennom trykk-økingspumpe eller kompressor. Hver kraft- og strømningsmodul i den stablede konfigurasjonen kan drives separat og styres individuelt via dedikerte frekvensomformere {variable speed drives VSD), ett for hvert motortrinn/rotor.
Ytterligere fordeler samt fordelaktige særtrekk ved det undersjøiske trykkøkingssystemet i foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse og de avhengige patentkravene.
Kort beskrivelse av tegningsfigurene
Ytterligere detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå og bli forklart nedenfor med henvisning til de vedlagte skjematiske tegningene som illustrerer utførelser av oppfinnelsen. Tegningsfigurene viser følgende: Figur 1 er et lengdesnitt gjennom et sett med kraft- og strømningsmoduler som er tilpasset for innlemmelse i et undersjøisk trykkøkingssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse, Figur 2 viser et tilsvarende lengdesnitt som illustrerer kraft- og strømningsmodulen brukt i en sentrifugalseparator, Figur 3 er et tilsvarende lengdesnitt som illustrerer kraft-og strømningsmodulen brukt i en trykkøkingspumpe, Figur 4 viser et tilsvarende lengdesnitt som illustrerer kraft- og strømningsmodulen brukt i en våtgasskompressor, Figurene 5a-5c illustrerer kraft- og strømningsmodulen anvendt i alternativt konfigurerte separatorer, Figur 6 er et lengdesnitt gjennom et integrert og kompakt trykkøkingssystem i henhold til foreliggende oppfinnelse, og Figur 7 er en skisse tilsvarende figur 6, som viser en alternativ utførelse av trykkøkingssystemet.
Detaljert beskrivelse av foretrukne utførelser 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 utenpå en stasjonær rotoraksel og kan rotere om denne, uavhengig av andre rotorer i et sett med kraft- og strømningsmoduler. Disse lagrene 4 kan være av en type som får smøring fra prosessfluidet.
Rotorene kan alternativt være ikke-roterbart festet til en felles rotoraksel som er opplagret for å rotere i lagre som er innrettet i et lagerhus (ikke vist).
Hver av rotorene 2 omfatter et sett rotorblader eller rotorskovler 5 som rager i hovedsak radielt ut fra en rotorsenter-akse C. I det minste noen av rotorskovlene 5 har en permanent-magnet 6 i den ytre, perifere enden av rotorskovlen. Permanentmagnetene 6 kan være integrert i et ringelement 7 som er forbundet med rotorskovlene i rotoromkretsen 8.
Rotoren 2 er omgitt av en kapsling 9 som har tilkoblings-midler, slik som flenser 10, for kobling til nærliggende kraft- og strømningsmoduler 1. Tetninger, ikke vist på tegningsfigurene, kan være innrettet etter behov i de møtende grensesnittene mellom kapslinger for sammenkoblede kraft- og strømningsmoduler. Montert i kapsling 9 er et sett med elektromagneter med tilhørende statorviklinger, på tegningene generelt merket med referansenummer 11. Elektromagnetene 11 danner en ytre ring rundt den indre ringen med permanentmagneter. Kapslingen 9 kan ha form av en sylinder.
Rotoren 2 blir på denne måten satt i rotasjon ved at permanentmagnetene beveger seg i det magnetiske feltet som blir generert når det sendes strøm gjennom statorviklingene for å aktivere elektromagnetene.
Under rotasjon vil kraft- og strømningsmodulen 1 danne i hovedsak en aksiell strømning gjennom en ringformet strømningspassasje som er definert av rotoren eller rotorene i kraft- og strømningsmodulen eller settet av kraft- og strømningsmoduler. Rotorskovlene 5 er konstruert med en angrepsvinkel eller stigningsvinkel mot strømmen F og i forhold til senteraksen C. I et sett av kraft- og strømnings-moduler kan minst én av rotorene ha skovler med annen stigningsvinkel enn de andre rotorene i settet. Stignings-vinklene kan øke eller minske gradvis fra første til siste rotor i settet, for på denne måten å endre strømning og/eller trykk i fluidet.
For ytterligere å behovstilpasse driften kan hver kraft- og strømningsmodul 1 i et sett av kraft- og strømningsmoduler ha sin individuelle kraftforsyning og styring via dedikerte frekvensomformere (VSD), som illustrert ved VSD-boksene på figur 1.
Dersom det passer, kan kraft- og strømningsmodulen eller sett av kraft- og strømningsmoduler være innrettet til å omfatte kontraroterende rotorer, slik at hver rotor som roterer medurs følger på en rotor som roterer moturs.
Likedan, om det passer, kan hver kraft- og strømningsmodul være innrettet til å følge direkte på en foregående modul uten mellomliggende statorskovler mellom rotorskovlene til påfølgende kraft- og strømningsmoduler.
Utførelser av kraft- og strømningsmodulen 1 kan modifiseres til å tilføre en radiell komponent i strømmen. For dette formålet kan modifiserte rotorskovler (se rotorskovlene 5' på figur 2) utformes med angrepsvinkel eller kurvatur radielt sett, idet rotorskovlene er krummet bakover i forhold til rotorens rotasjonsretning. I et sett av kraft- og strømnings-moduler kan noen av rotorene være konstruert til å generere i hovedsak aksiell strømning, mens andre rotorer er konstruert til å generere rotasjon i strømmen slik at strømmen blir utsatt for sentrifugalkraft og syklonvirkning.
Figur 2 illustrerer kraft- og strømningsmodulen 1 implementert i en trykkøkingssystemenhet som virker som en separator 12.
Merk at selv om tegningen på figur 2 kun viser to kraft- og strømningsmoduler, kan det virkelige antallet av kraft- og strømningsmoduler 1 være kun én, eller mangfoldige, som er tilpasset driftskravene. For eksempel kan separatoren 12 omfatte en oppstrøms gruppe med kraft- og strømningsmoduler konfigurert for generering av aksiell strømnings, mens en påfølgende og nedstrøms gruppe med kraft- og strømningsmoduler kan være konfigurert for å tilføre strømmen en roterende bevegelse ved hjelp av radielt kurvede eller dobbeltkurvede rotorskovler 5'.
I separatoren 12 forårsaker den roterende bevegelsen som blir tilført strømmen at fluidfasene blir separert som følge av syklonvirkning når den tyngre fluidfasen blir drevet av sentrifugalkraften til å samle seg i et perifert område av den ringformede passasjen gjennom kraft- og strømningsmodulene.
Et stasjonært overgangselement 13, koblet til nedstrøms ende av separatoren, sørger for passasjer 14 og 15 for å føre den tyngre fluidfasen 0 til et radielt eller sideveis utløp, samt for passasjer 16 og 17 for å dirigere den lettere fluidfasen G til et aksielt, sentralt utløp. I det oppstrøms grensesnittet har overgangselementet 13 en ringformet ytre inngang 18 for den tyngre fasen og en ringformet indre inngang 19 for den lettere fluidfasen. Inngangene 18 og 19 kan være skilt oppstrøms av en sylindrisk skillering 20. Et rørpasstykke 21 uten bevegelige deler kan være plassert mellom kraft- og strømningsmodulene 1 og overgangselementet 13, dersom det passer.
Kraft- og strømningsmodulen 1 kan være implementert i separatorenheter i andre og alternative konfigurasjoner. Med henvisning til figur 5a er det her illustrert en trykkøkings-systemenhet som virker som en separator 12', som omfatter en sylindrisk trommel 22 som kan rotere inne i en sylinder 23, der sylinderen 23 er stasjonær. Trommelen kan rotere i lagre 24 og 25 innrettet i endene av trommelen og sylinderen. Trommelen er installert i en flerfase fluidstrøm F og mottar blandede fluidfaser via en innløpsende 26 og har utløp av separerte fluidfaser 0, G gjennom en utløpsende 27. Separering av fluidfasene oppnås ved å tilføre en roterende bevegelse i fluidet når det passerer gjennom trommelen 22.
Roterende bevegelse kan med fordel bli generert av én eller flere kraft- og strømningsmoduler 1 som er integrert i separatoren 12' og installert i fluidstrømmen gjennom separatoren. Nærmere bestemt er 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 dannet når det føres strøm i statorviklingene for å aktivere elektromagnetene.
Roterende bevegelse kan bli tilført strømmen via en eller flere vinger 28 som er innrettet slik at de peker innover fra trommelveggen og som løper hovedsakelig i lengderetningen av trommelen. Vingene 28 kan ha hvilket som helst passende tverrsnitt. De interne vingene kan være orientert i parallell med senteraksen i trommelen, som illustrert med den rette punktstreken på figur 5b. Vingene kan alternativt være orientert med en vinkel a i forhold til senteraksen, som illustrert med streken 28 på figur 5b. Vingene kan også være formet som en spiralkurve på innsiden av trommelflaten som illustrert med den kurvede punktstreken på figur 5b.
Enda en alternativ utførelse av kraft- og strømningsmodulen 1 i en trykkøkingssystemenhet som opererer som en separator, er beskrevet med henvisning til figur 5c. Separator 12" på figur 5c omfatter en stasjonær ytre sylinder 29 som omslutter en stasjonær indre sylinder eller trommel 30. Den indre trommelen 30 har en perforert vegg der åpninger eller slisser 31 er dannet for å tillate overføring av en tyngre fluidfase fra trommelen til et ringformet rom 32 definert mellom trommelen og den ytre sylinderen. Et sideveis utløp 33 er koblet til det ringformede rommet 32 i radiell retning.
En skrue 34 er opplagret for rotasjon inne i trommelen. Den innvendige skruen 34 har et radielt blad 35 som løper i spiral om en skrueaksel 36. Skrueakselen 36 er drivmessig forbunden med rotorakselen i én eller flere stablede kraft- og strømningsmoduler 1. Den enden av skruen som ikke er drevet, er opplagret i et lagerhus 37 montert i nedstrøms ende av separatoren.
Trykkøkingssystemenheten som opererer som en separator 12, 12' eller 12" kan være forbundet med en nedstrøms trykkøkingsenhet via et mellomliggende overgangselement slik som det stasjonære overgangselementet 13 på figur 2. Mens overgangselementet 13 som er vist på figur 2 er innrettet til å føre den tyngre fasen ut av den aksielle strømmen som fortsetter gjennom de sammenkoblede enhetene, finnes imidlertid et annet, alternativt overgangselement 13', se figur 3, som er innrettet til å føre den lettere fasen G ut av den aksielle strømmen, mens den tyngre fasen 0 fortsetter aksielt langs en ringformet passasje 38 inn i den påfølgende trykkøkingsenheten i rekken.
Overgangselementet 13' kan være etterfulgt i strømnings-retningen av en trykkøkingsenhet som er konfigurert til å operere som en trykkøkingspumpe 39. I trykkøkingspumpen 39 blir kraft- og strømningsmoduler 1 drevet til å akselerere fluidet, og dermed øke strømning og/eller trykk mot en utløps-ende i trykkøkingspumpen. Et utløpselement og en radiell oppsamler 40 er koblet til nedstrøms ende av trykkøkingspumpen og fører strømmen ut av prosesslinjen. For så vidt kan utløps-elementet 40 avslutte den aksielle strømmen gjennom trykkøkingssystemet.
Figur 4 illustrerer en modifisert kraft- og strømningsmodul 1' inkludert i en trykkøkingssystemenhet som virker som en våttolerant gasskompressor 41. Kraft- og strømningsmodulen 1' på figur 4 skiller seg fra kraft- og strømningsmodulen 1 når det gjelder formen på rotorskovlene. I stedet for at skovlene utformer rotoren 2 i kraft- og strømningsmodulen 1, omfatter rotoren 42 i kraft- og strømningsmodulen 1' et sett med stablede turbinhjul 43 som roterer om en aksel 44. Stasjonære overgangselementer 45 fører fluidet til det etterfølgende turbintrinnet.
Figur 6 viser en utførelse av kraft- og strømningsmodulen 1, 1' i en betydelig integrert og kompakt utførelse av det under-sjøiske trykkøkingssystemet. I utførelsen på figur 6 er en dynamisk separator 12 koblet aksielt til en våtgasskompressor 41 gjennom et sammenkoblende overgangselement 13. Separatoren 12 sørger for separering av fluidfasene ved syklonisk eller sentrifugal virkning drevet av rotorene 2 i et sett av integrerte kraft- og strømningsmoduler 1. En gassfase blir ført i aksiell retning gjennom overgangselementet 13 til det sentrale innløpet 46 i den våttolerante gasskompressoren 41, som komprimerer gassen ved sentrifugalvirkning drevet av rotorene 42 i et sett med integrerte kraft- og strømnings-moduler 1' .
Figur 7 viser en annen utførelse av kraft- og strømnings-modulen 1, 1' i en betydelig integrert og kompakt utførelse av det undersjøiske trykkøkingssystemet. I utførelsen på figur 7 er en dynamisk separator 12 koblet aksielt til en våtgasskompressor 41 gjennom et sammenkoblende overgangselement 13 og med en helico-aksial pumpe 39. Separatoren 12 utfører separering av fluidfaser ved syklonisk eller sentrifugal virkning som er drevet av rotorene 2 i et sett integrerte kraft- og strømningsmoduler 1. En lettere fase slik som en gassfase G blir ført i aksiell retning gjennom et overgangselement 13 og nedstrøms via den hule stasjonære rotorakselen 3 til det sentrale innløpet 46 i den våttolerante gasskompressoren 41, som komprimerer gassen ved sentrifugal-påvirkning drevet av rotorene 42 i et sett integrerte kraft-og strømningsmoduler 1'. Den tyngre fasen 0 blir ført til pumpen og derpå sendt ut via den radielle oppsamleren 40.
Det er blitt forklart ovenfor og illustrert på tegninger av eksempler på utførelser at et betydelig integrert og kompakt trykkøkingssystem for utvinning, behandling og transport av undersjøiske hydrokarbonbrønn-fluider kan oppnås ved utførelse av fremgangsmåtene som her er presentert.
Det er likevel åpenbart at modifikasjoner av de beskrevne utførelsene er mulige uten å gå bort fra omfanget av og ånden i oppfinnelsen slik den er beskrevet ovenfor og definert i de vedlagte patentkravene.

Claims (17)

1. Undersjøisk trykkøkingssystem for flerfase brønnfluid/der trykkøkingssystemet omfatter en dynamisk separator {12, 12', 12") og en trykkøkingsenhet (39, 41) koblet i aksiell rekke via et stasjonært flerfase overgangselement (13, 13') internt utformet med separate baner for lettere (G) og tyngre (0) fluidfaser og innrettet for å føre en separert fluidfase (0; G) i kontinuerlig aksiell strømning fra separatoren til trykkøkingsenheten,karakterisert vedat minst én av separatorene (12, 12', 12") og trykkøkings-enheten (39, 41) omfatter en kraft- og strømningsmodul (1, 1') som har en rotor (2) med rotorskovler (5, 5') konstruert for å forflytte fluid aksielt gjennom kraft- og strømnings-modulen, idet en motor er integrert i form av permanentmagneter (6) montert i de perifere endene av rotorskovlene, mens elektromagneter (11) og statorviklinger er montert på en stasjonær kapsling (9) som omslutter rotoren.
2. Systemet i henhold til krav, idet separatoren og/eller trykkøkingsenheten omfatter et sett kraft- og strømnings-moduler (1, 1') stablede i rekkefølge, og videre idet hver kraft- og strømningsmodul (1, 1') er individuelt styrt via en dedikert frekvensomformer (VSD).
3. System i henhold til krav 2, idet settet med kraft- og strømningsmoduler (1, 1') omfatter kontraroterende rotorer, slik at hver rotor som roterer medurs følger etter en rotor som roterer moturs.
4. Systemet i henhold til krav 2 eller 3, idet hver kraft- og strømningsmodul (1, 1') følger direkte etter en foregående modul uten mellomliggende statorskovler mellom rotorskovlene i påfølgende kraft- og strømningsmoduler (1, 1').
5. Systemet i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet separatoren (12) og trykkøkingsenheten (39, 41) begge inkluderer et sett av stablede kraft- og strømningsmoduler (1, 1').
6. Systemet i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet rotoren (2) i kraft- og strømningsmodulen (1) omfatter rotorskovler (5) som er gitt en stigningsvinkel mot strømningsretningen (F) og som tjener til å generere en i hovedsak aksiell strøm, uten noen betydelig radiell komponent.
7. Systemet i henhold til hvilket som helst av kravene 1-5, idet rotoren (2) i kraft- og strømningsmodulen (1) omfatter rotorskovlene (5') som er kurveformet bakover i forhold til rotasjonsretningen, for å tilføre en betydelig radiell komponent til strømmen.
8. Systemet i henhold til kravene 5 og 6, idet rotoren i kraft- og strømningsmodulen omfatter dobbeltkurvede rotorskovler.
9. Systemet i henhold til krav 8, idet rotoren (42) i kraft-og strømningsmodulen (1') er et turbinhjul (43).
10. Systemet i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet kraft- og strømningsmodulen (1) i den dynamiske separatoren (12") er driftsmessig koblet til en skrue eller skovlhjul (34) som er roterende opplagret i en sylinder (30) som kommuniserer med et eksternt ringvolum (32) der væske gjennom sentrifugalvirkning blir tvunget gjennom via slisser (31) som er dannet gjennom sylinderveggen.
11. Systemet i henhold til hvilket som helst av kravene 1-9, idet kraft- og strømningsmodulen (1) i den dynamiske separatoren (12') er integrert med en sylindrisk trommel (22) som internt er utformet med vinger (28) som tilfør en roterende bevegelse på strømmen gjennom trommelen.
12. Systemet i henhold til krav 11, idet en lettere fase (G) blir ført gjennom det stasjonære flerfase overgangselementet (13) via en sentral passasje (17).
13. Systemet i henhold til krav 12, idet den sentrale passasjen (17) er forbundet med et innløp i en sentrifugal våtgasskompressor (41).
14. Systemet i henhold til krav 11, idet en tyngre fase (0) blir ført gjennom det stasjonære flerfase overgangselementet (13') via en ringformet passasje (38).
15. Systemet i henhold til krav 14, idet den ringformede passasjen (38) fører til et innløp i en trykkøkingspumpe (39) .
16. System i henhold til hvilket som helst foregående krav, idet kraft- og strømningsmodulen (1, 1') er integrert i en trykkøkingspumpe (39) og/eller i en våttolerant gasskompressor (41).
17. Systemet i henhold til hvilket som helst foregående krav, som omfatter en dynamisk separator (12) koblet aksielt til en helico-aksial pumpe (39) og en våtgasskompressor (41) via sammenkoblende stasjonære overgangselementer (13; 40) som sørger for kontinuerlig aksiell strømning av en separert lettere fluidfase (G) gjennom alle sammenkoblede enheter.
NO20141349A 2014-11-10 2014-11-10 Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid NO338639B1 (no)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20141349A NO338639B1 (no) 2014-11-10 2014-11-10 Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid
PCT/EP2015/075748 WO2016075018A1 (en) 2014-11-10 2015-11-04 A multiphase fluid separation and boosting system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NO20141349A NO338639B1 (no) 2014-11-10 2014-11-10 Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NO20141349A1 NO20141349A1 (no) 2016-05-11
NO338639B1 true NO338639B1 (no) 2016-09-26

Family

ID=54427753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO20141349A NO338639B1 (no) 2014-11-10 2014-11-10 Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid

Country Status (2)

Country Link
NO (1) NO338639B1 (no)
WO (1) WO2016075018A1 (no)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6412562B1 (en) * 2000-09-07 2002-07-02 Baker Hughes Incorporated Electrical submersible pumps in the riser section of subsea well flowline
US20070235195A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Baker Hughes Incorporated Subsea Flowline Jumper Containing ESP
US20100119380A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-13 Schlumberger Technology Corporation Subsea pumping system
WO2014027895A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Aker Subsea As Multiphase pressure boosting pump
WO2014151967A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Fmc Technologies, Inc. Submersible well fluid system
US20140377080A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-25 Saudi Arabian Oil Company Integrated pump and compressor and method of producing multiphase well fluid downhole and at surface

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8707306D0 (en) * 1987-03-26 1987-04-29 British Petroleum Co Plc Underwater oilfield separator
US8066077B2 (en) * 2007-12-17 2011-11-29 Baker Hughes Incorporated Electrical submersible pump and gas compressor
EP2149673A1 (en) * 2008-07-31 2010-02-03 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Method and system for subsea processing of multiphase well effluents

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6412562B1 (en) * 2000-09-07 2002-07-02 Baker Hughes Incorporated Electrical submersible pumps in the riser section of subsea well flowline
US20070235195A1 (en) * 2006-04-06 2007-10-11 Baker Hughes Incorporated Subsea Flowline Jumper Containing ESP
US20100119380A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-13 Schlumberger Technology Corporation Subsea pumping system
WO2014027895A1 (en) * 2012-08-14 2014-02-20 Aker Subsea As Multiphase pressure boosting pump
WO2014151967A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-25 Fmc Technologies, Inc. Submersible well fluid system
US20140377080A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-25 Saudi Arabian Oil Company Integrated pump and compressor and method of producing multiphase well fluid downhole and at surface

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016075018A1 (en) 2016-05-19
NO20141349A1 (no) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11162340B2 (en) Integrated pump and compressor and method of producing multiphase well fluid downhole and at surface
US8066077B2 (en) Electrical submersible pump and gas compressor
US5575615A (en) Multiphase fluid treatment
US8393876B2 (en) Gas tolerant subsea pump
JP5536804B2 (ja) 流体回転機械用のガス送入および取出可逆システム
US20140202144A1 (en) Combined pump and energy recovery turbine
CN105308259A (zh) 耐磨气体分离器
NO20120908A1 (no) Flerfase trykkforsterkningspumpe
US9909597B2 (en) Supersonic compressor with separator
RU2014113537A (ru) Центробежный сепаратор
CN108474246A (zh) 到电潜泵的预调节流
NO338808B1 (no) Modularisert prosesslinje for hydrokarbonfluid
US10947831B2 (en) Fluid driven commingling system for oil and gas applications
NO338067B1 (no) Aktivt roterende separator for multifasefluider med elektrisk motor montert koaksialt med en separatortrommel
NO338639B1 (no) Separerings- og trykkøkingssystem for flerfasefluid
RU2019137196A (ru) Мультифазный насос
EP3322900B1 (en) Motorcompressor comprising a drainage apparatus
CN105257543A (zh) 用于产生真空的叶片泵
US20190085862A1 (en) Compressor
CN105257552A (zh) 一种超轻型强自吸泵组
RU2472277C1 (ru) Магнитный насос
US20230191289A1 (en) Particulate restriction for fluid pumps
CN102330690A (zh) 多级离心排水泵
WO2014197266A1 (en) Integrated separator turbine

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Lapsed by not paying the annual fees