NL1003408C2

NL1003408C2 - Inrichting en werkwijze voor het behandelen van een gas/vloeistofmengsel.

Info

Publication number: NL1003408C2
Application number: NL1003408A
Authority: NL
Inventors: Rombout Adriaan Swanborn
Original assignee: Rombout Adriaan Swanborn
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1998-01-07
Also published as: NO986082D0; WO1997049477A1; AU726557B2; NO986082L; EP0910455A1; NO308885B1; AU3193597A; US6176900B1

Description

INRICHTING EN WERKWIJZE VOOR HET BEHANDELEN VAN EEN GAS/VLOEISTOFMENGSEL

5

Gas/vloeistofscheiders zijn in het algemeen omvangrijk uitgevoerd om te verzekeren dat de in bepaalde omstandigheden vereiste scheidingsrendementen worden 10 behaald. In de praktijk treden echter problemen op bij moeilijke omstandigheden, zoals hoge werkdrukken, hoge viscositeit van de vloeistof of onder omstandigheden waarbij de ruimte beperkt is, zoals die bijvoorbeeld voorkomen in offshore olievelden. Slechte gas/vloeistof~ 15 schelders kunnen het productierendement van olievelden in aanzienlijke mate schaden.

Uit de internationale octrooipublicatie WO 81/01961 is een gas/vloeistofschelder bekend, waarbij een mengsel in wervelende toestand wordt gebracht en 20 waarbij een gedeelte van de afgescheiden vloeistof en een gedeelte van de gasstroom wordt teruggevoerd. Hierbij kan kruipstroming van vloeistof langs het stromingselement met wervelorganen plaatsvinden.

Uit de Europese octrooiaanvrage EP-A-0 436 973 25 is een gas/vloeistofscheider bekend, waarbij konische mofgedeelten moeten bewerkstelligen dat de vloeistof zich aan de binnenzijde van de buitenwand van de inrichting verzamelt. Het mengsel wordt bij deze bekende inrichting radiaal in de inrichting ingevoerd, terwijl het rendement 30 laag zal zijn vanwege de afwezigheid van terugvoering van het gedeeltelijk van vloeistof ontdane mengsel.

De onderhavige uitvinding verschaft een inrichting voor het behandelen van een gas/vloeistofmengsel omvattende: 35 - een invoer voor invoer van het mengsel; - een in het verlengde van de invoer geplaatst stromingselement met één of meer wervelorganen voor het laten wervelen van het mengsel; 1003408 2 - een in het verlengde van het stromingselement geplaatste uitvoer voor uitvoer van de tenminste gedeeltelijk van vloeistof ontdane gasstroom; en - één of meer terugvoerleidingen voor afvoer 5 van de afgescheiden vloeistof en een gedeelte van de gasstroom, waarbij de terugvoerleidingen zijn aangesloten op een centraal in het stromingselement aangebracht kanaal.

Een dergelijke inrichting, in tegenstelling tot 10 bestaande scheidingsinrichtingen waarbij een mengsel door een set parallelle platen stroomt, of door een laag netvormige draden of waarbij gebruik wordt gemaakt van een traditionele cycloon, waarbij vloeistof radiaal daarin wordt ingevoerd, is uiterst compact qua afmetin-15 gen, haalt een hoog scheidingsrendement, dat niet (of weinig) afhankelijk is van vloeistofviscositeit, vertoont een uiterst lage spanningsval en/of een uitgebreide mogelijkheid om het de debiet te laten afnemen (turn down ratio).

20 Bij voorkeur warden de anti-kruipstroommiddelen gevormd door een anti-kruipstroomelement nabij het einde van het kanaal. Het is echter evenzeer denkbaar dergelijke anti-kruipstroommiddelen op een andere lokatie in de inrichting volgens de onderhavige uitvinding aan te 25 brengen of deze te laten vormen door een bepaalde dimen-sionering van het stromingselement en/of de weirvelorga-nen, en/of door vooraf gekozen waarden van de stromingssnelheid van het mengsel en/of de drukverhoudingen in de inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

30 Voorts verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het behandelen van een gas/vloeistofmeng-sel, waarbij het mengsel door een inrichting wordt ingevoerd, het mengsel door een in het verlengde van de invoer geplaatst stromingselement met een of meer wervel-35 organen in wervelende toestand wordt gebracht, de tenminste gedeeltelijk van vloeistof ontdane gasstroom wordt uitgevoerd door een in het verlengde van de stromingsele-menten geplaatste uitvoer en de afgescheiden vloeistof en 1003408 3 een gedeelte van de gasstroom wordt afgevoerd resp. wordt teruggevoerd via een of meer terugvoerleidingen, die zijn aangesloten op een centraal in het stromingselement aangebracht kanaal.

5 De onderhavige uitvinding betreft eveneens een systeem voor het behandelen van een gas/vloeistofmengsel uit een boorput in de aardkorst, omvattende: - een buitenste pijpleiding die in de boorput is neergelaten; 10 - een binnenste pijpleiding die onder vrijla ting van een radiale ruimte in de buitenste pijpleiding is aangebracht; en - een aantal parallel geplaatste gas/vloeistof-scheidingsinrichtingen die in de radiale ruimte zijn 15 aangebracht en die elk omvatten een invoer voor invoer van het mengsel, en in het verlengde van de invoer geplaatst stromingselement met één of meer wervelorganen voor het laten wervelen van het mengsel, het in het verlengde van het stromingselement geplaatste uitvoer 20 voor uitvoer van de tenminste gedeeltelijk v?j vloeistof ontdane gasstroom en één of meer terugvoerleidingen van de afgescheide vloeistof in een gedeelte van de gasstroom.

Hierbij kunnen inrichtingen volgens de onderha-25 vige uitvinding, mede dankzij de uiterst compacte afmetingen, in een aanzienlijk aantal langs een cirkelboog tussen de casing en de tubing in een boorgat worden opgesteld, waardoor zogeheten decks worden gevormd, terwijl eveneens een aantal van dergelijke decks in serie 30 kunnen worden geplaatst, voor het bijvoorbeeld met een rendement van 99,5% scheiden van de vloeistof van het gas.

Door de onderconclusies worden verdere maatregelen aangeduid voor een uiterst compacte uitvoering van 35 de inrichting volgens de onderhavige uitvinding.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvinding zullen worden verduidelijkt aan de 1 0 0 3408 4 hand van de navolgende beschrijving, met verwijzing naar de bijgevoegde tekening, waarin tonen: fig. 1 een gedeeltelijk weggebroken aanzicht in perspectief, van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van 5 een inrichting volgens de onderhavige uitvinding; en fig. 2 een aanzicht in perspectief van een gemodificeerd onderdeel voor de inrichting uit fig. 1.

Een inrichting 1 (fig. 1) omvat een in hoofdzaak cylindrische wand 2 die een stromingsruimte 3 belt) grenst. In de stromingsruimte 3 is een stromingslichaam 4 geplaatst dat aan zijn buitenomtrek is voorzien van gekromde wervelbladen 5, en in het inwendige waarvan een kanaal 6 is aangebracht. Aan het boveneinde van-kanaal 6 is een kruiponderbreker 7 aangebracht. Onder een uit-15 stroomopening 8 is de inrichting 1 voorzien van langgerekte sleuven 9.

Bij werking van de inrichting of cycloon 1 volgens de onderhavige uitvinding wordt een mist van gas en vloeistof (druppels) in de richting van pijl A aange-20 voerd, tot in stromingsruimte 3, waarna door wervelbladen 5 deze vloeistofstroom een cycloonachtig stromingspatroon krijgt. Door de centrifugale kracht worden de vloeistof-deeltjes, althans in aanzienlijke mate, via de langssleu-ven 9 in de richting van de pijlen B radiaal uit de 25 gasstroom verwijderd, tezamen met bijvoorbeeld 20% van de gashoeveelheid, terwijl het overige gedeelte, althans voor een groot deel van vloeistof ontdane gasstroom in de richting van de pijl C via de uitstroomopening 8 de inrichting verlaat. De gasstromen B worden teruggevoerd, 30 zoals met gebroken lijnen D is aangegeven, naar een secundaire invoer 11 die aansluit op een kanaal 12 naar het inwendige kanaal 6 in het stromingslichaam 4.

Deze secundaire gasstroom in de richting van de pijlen B en E dient voor het verhogen van het rendement 35 voor de afvoer van vaste deeltjes, zoals stofdeeltjes en is zodoende eveneens werkzaam bij het reinigen van de gasstroom. Bij de uitstroom van het inwendige kanaal 6 is dankzij de cycloonwerking van de wervelbladen een rela- 1003408 5 tief lage druk aanwezig, waardoor de secundaire teruggevoerde gasstroom door de hoofdstroom wordt aangezogen.

In de praktijk is gebleken dat nabij de over-gang van het uitstroomkanaal uit het stromingslichaam 4, 5 kruipstroming van vloeistof langs het oppervlak daarvan kan plaatsvinden, vanwege de relatief lage druk aldaar, hetgeen zou betekenen dat die vloeistof zou worden meegenomen door de teruggevoerde gasstroom en in de uitvoer-stroom C terecht zou komen. Ter voorkoming van dit onge-10 wenste effect, is bij de inrichting volgens de onderhavige uitvinding een kruipstroomonderbreker 7 aangebracht, die de vloeistofstroming langs het stromingselement 4 buitenwaarts afbuigt, opdat de vloeistof kan worden meegenomen door de wervelstroom aan de buitenzijde van 15 het stromingslichaam.

In het getoonde voorkeursuitvoeringsvoorbeeld van fig. 1 heeft de kruiponderbreker de vorm van een holle afgeknotte kegel, terwijl in de uitvoeringsvorm van fig. 2 een kruiponderbrekingselement 17 de vorm van een 20 in hoofdzaak platte schotel heeft.

De uiterst compacte inrichting volgens de onderhavige uitvinding veroorzaakt slechts een geringe spanningsval in de stroming van het mengsel, van bijvoorbeeld 30 mBar, een hoog scheidingsrendement en; is onge-25 voelig voor grote veranderingen in werkcondities. De vervaardigingskosten voor een inrichting volgehs de onderhavige uitvinding kunnen relatief gering zijn.

De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de boven beschreven voorkeursuitvoeringsvormen daarvan; 30 de gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies.

1003408

Claims

5

1. Inrichting voor het behandelen van een gas/vloeistofmengsel omvattende: - een invoer voor invoer van het mengsel; - een in het verlengde van de invoer geplaatst 10 stromingselement met één of meer wervelorganen voor het laten wervelen van het mengsel; - een in het verlengde van het stromingselement geplaatste uitvoer voor uitvoer van de tenminste gedeeltelijk van vloeistof ontdane gasstroom; en 15 - één of meer terugvoerleidingen voor afvoer van de afgescheiden vloeistof en een gedeelte van de gasstroom, waarbij de terugvoerleidingen zijn aangesloten op een centraal in het stromingselement aangebracht kanaal; gekenmerkt door anti-kruipstroommiddelen voor het 20 vermijden van kruipstroom langs het stromingselement.

2. Inrichting volgens conclusie l, waarbij de anti-kruipstroommiddelen worden gevormd door een anti-kruipstroomelement nabij het einde van het kanaal.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2, waarbij 25 het anti-kruipstroomelement zich over tenminste enige afstand buitenwaarts radiaal uitstrekt ten opzicht van de uitstroomopening van het kanaal.

4. Inrichting volgens conclusie 2, waarbij het anti-kruipstroomelement afgeknot kegelvormig is.

5. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, waarbij het anti-kruipstroomelement tenminste gedeeltelijk schijfvormig is.

6. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de wervelorganen in stromingsrichting 35 gekromde wervelbladen omvatten.

7. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij ongeveer 20% van de gasstroom wordt teruggevoerd. 1 o 0 3 408 t

8. Inrichting volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij de inwendige diameter van het kanaal 12 mm of meer bedraagt.

9. Werkwijze voor het behandelen van een gas/-5 vloeistofmengsel, waarbij het mengsel door een inrichting wordt ingevoerd, het mengsel door een in het verlengde van de invoer geplaatst stromingselement met een of meer wervelorganen in wervelende toestand wordt gebracht, de tenminste gedeeltelijk van vloeistof ontdane gasstroom 10 wordt uitgevoerd door een in het verlengde van de stro-mingselementen geplaatste uitvoer en de afgescheiden vloeistof en een gedeelte van de gasstroom wordt afgevoerd resp. wordt teruggevoerd via een of meer terugvoer-leidingen, die zijn aangesloten op een centraal in het 15 stromingselement aangebracht kanaal, met het kenmerk dat kruipstroom van vloeistof bij bepaalde drukwaarden langs het stromingselement wordt onderbroken.

10. Systeem voor het behandelen van een gas/-vloeistofmengsel uit een boorput in de aardkorst, omvat- 20 tende: - een buitenste pijpleiding die in de boorput is neergelaten; - een binnenste pijpleiding die onder vrijlating van een radiale ruimte in de buitenste pijpleiding 25 is aangebracht; en - een aantal parallel geplaatste gas/vloeistof-scheidingsinrichtingen die in de radiale ruimte zijn aangebracht en die elk omvatten een invoer voor invoer van het mengsel, een in het verlengde van de invoer 30 geplaatst stromingselement met één of meer wervelorganen voor het laten wervelen van het mengsel, het in het verlengde van het stromingselement geplaatste uitvoer voor uitvoer van de tenminste gedeeltelijk van vloeistof ontdane gasstroom en één of meer terugvoerleidingen van 35 de afgeschelde vloeistof in een gedeelte van de gasstroom. 1003408 δ

11. Systeem volgens conclusie 10, waarbij een inrichting volgens één van de conclusies 1-8 en/of een werkwijze volgens conclusie 9 wordt toegepast. 1 0 0 3 408