Key information

Title
Fremgangsmåte og anordning for å forbedre ytelsen til en separator
Application number
20071796
Case type
PCT-based
Status
30.09.2020 Ikke betalt årsavgift
Filed
03.04.2007
Priority
09.09.2004 GB 0419994.9
International application date
09.09.2005
International application number
PCT/IB2005/003263
Effective date
09.09.2005
Publicly available
03.04.2007
Applicant
NOV Process & Flow Technologies AS (NO)
Owner
NOV Process & Flow Technologies AS (NO)
Inventor
Arne Myrvang Gulbraar (NO) et al.
Agent
ONSAGERS AS (NO)
Granted
18.03.2019
Patent number
343471

Abstract and drawing

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content.
Det er beskrevet en fremgangsmåte for separasjon av olje og vann i en flytstrøm igjennom en gravitasjonsutfellingsbeholder (10) i hvilken flytstrømmen (12) separeres til et nedre vannlag (22) og et øvre oljelag (26), innbefattende mating av en avtaksstrøm (34) fra oljelaget og/eller et emulsjonslag (20) som dannes mellom oljelaget og vannlaget gjennom en kompakt elektrostatisk koalescer (CEC) (38) som har elektrisk isolerte elektroder. CEC koalescerer vanndråpene i avtaksstrømmen og den koalescerte avtaksstrømmen blir returnert til utfellingsbeholderen. En tilhørende separatoranordning innbefattende: en gravitasjonsutfellingsbeholder (10); en CEC (38) innebefattende elektrisk isolerte elektroder; en koalescermatelinje (34) utformet til å tilveiebringe en avtaksstrøm fra en oljefase og/eller et emulsjonslag fra utfellingsbeholderen til CEC; og en returlinje (40) fra CEC for å returnere avtaksstrømmen til utfellingsbeholderen.

Publications

B1A
Checking availability of the latest published version...

Documents

 Expand Download files (24)
Date
 Date Doc. No. Process Case number In/Out Journal description To/from
 20.04.2021 15-01 Saksbehandling 20071796(343471) UT PT Opphørt Patent - for ikke betalt årsavgift (3311)
02.02.2021 14-01 Saksbehandling 20071796(343471) UT PT Påminnelse om ikke betalt årsavgift (3329) (PT20071796)
22.03.2019 13-01 Saksbehandling 20071796 UT PT Registreringsbrev Nasjonal Patent (15) (PT20071796)
25.01.2019 12-01 Saksbehandling 20071796 UT PT Meddelelse om patent ONSAGERS AS
 27.11.2018 11-04 Saksbehandling 20071796 INN Beskrivelse ren ONSAGERS AS
 27.11.2018 11-03 Saksbehandling 20071796 INN Hovedbrev ONSAGERS AS
 27.11.2018 11-02 Saksbehandling 20071796 INN Beskrivelse merket ONSAGERS AS
 27.11.2018 11-01 Saksbehandling 20071796 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) ONSAGERS AS
 05.10.2018 10-01 Saksbehandling 20071796 UT Realitet patent ONSAGERS AS
 27.11.2017 09-03 Saksbehandling 20071796 INN Krav Onsagers AS
 27.11.2017 09-02 Saksbehandling 20071796 INN Hovedbrev Onsagers AS
 27.11.2017 09-01 Saksbehandling 20071796 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) Onsagers AS
 05.10.2017 02-01 Overdragelse av søknad/rettighet 2017/12769 UT GH Forespørsel Onsagers AS
 03.10.2017 01-03 Overdragelse av søknad/rettighet 2017/12769 INN Endringsskjema, fullmakt Onsagers AS
 03.10.2017 01-02 Overdragelse av søknad/rettighet 2017/12769 INN Fullmakt Onsagers AS
 03.10.2017 01-01 Overdragelse av søknad/rettighet 2017/12769 INN Generell henvendelse Onsagers AS
 23.06.2017 08-02 Saksbehandling 20071796 UT PT report 03:42:54
23.06.2017 08-01 Saksbehandling 20071796 UT Realitet patent Onsagers AS
 04.05.2017 07-01 Saksbehandling 20071796 UT Generelt Brev Patent Onsagers AS
 02.05.2017 06-01 Saksbehandling 20071796 INN Korrespondanse (Hovedbrev inn) Onsagers AS
 24.04.2015 02-01 Endring av fullmektig Endring av søker/innehaver 2015/04808 UT GH Forespørsel Onsagers AS
 15.04.2015 01-03 Endring av fullmektig Endring av søker/innehaver 2015/04808 INN Fullmakt Onsagers AS
 15.04.2015 01-02 Endring av fullmektig Endring av søker/innehaver 2015/04808 INN Endringsskjema Onsagers AS
 15.04.2015 01-01 Endring av fullmektig Endring av søker/innehaver 2015/04808 INN Generell henvendelse Onsagers AS
25.05.2009 05-01 Saksbehandling 20071796 INN Korrespondanse (hoved dok)
19.06.2007 04-01 Saksbehandling 20071796 UT Patent - Reminder of first annual fee (2007.06.19)
22.05.2007 03-02 Saksbehandling 20071796 INN Erklæring: søkers rett til oppfinnelse
22.05.2007 03-01 Saksbehandling 20071796 INN Korrespondanse (hoved dok)
03.04.2007 01-08 Saksbehandling 20071796 INN Skjema for avgiftsberegning
03.04.2007 01-07 Saksbehandling 20071796 INN Fullmakt
03.04.2007 01-06 Saksbehandling 20071796 INN Sammendrag
03.04.2007 01-06 Saksbehandling 20071796 INN Publ. sammendrag (official abstract) for appnr 20071796
03.04.2007 01-05 Saksbehandling 20071796 INN Patenttegninger
03.04.2007 01-04 Saksbehandling 20071796 INN Krav
03.04.2007 01-03 Saksbehandling 20071796 INN Beskrivelse
03.04.2007 01-02 Saksbehandling 20071796 INN Tilleggsskjema Oppfinnere/Designere
03.04.2007 01-01 Saksbehandling 20071796 INN Søknadsskjema PT (PT Form)

Description, claims and drawings

Disclaimer: This text has been machine-scanned and may contain errors – please refer to "Publications" for legally binding content. Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for å forbedre ytelsen til en separator. Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte og anordning for å forbedre ytelsen til en separator som brukes for separasjon av råolje og vann i oljeproduserende brønnstrømmer.Brønnproduksjonsstrømmen fra n oljebrønn kan inneholde en blanding av olje og vann, (og kan også innbefatte gasser, faste stoffer og andre fluider).Vannet kan være naturlig, eller kan være et resultat av vann (f.eks. sjøvann) som pumpes inn i brønnen for å øke trykket og presse ut mer olje. Separasjon av de forskjellige bestanddelene er en viktig del av behandlingen, hvilket det er ønskelig å utføre så raskt som mulig før råoljen blir lagret eller transportert for ytterligere behandling. Selv om olje og vann er ublandbare væsker, er separasjonen spesielt problematisk når vannet føres i form av små dråper i en kontinuerlig oljefase. I enkelte situasjoner vil oljen og vannet danne en emulsjon av meget små vanndråper dispergert i oljen.De fleste separasjonsprosessene innbefatter en utfellingsbeholder i hvilken olje og vann fasen separeres ved hjelp av gravitasjon, hvor det tyngre vannet faller ned og danner et vannlag under et lettere oljelag.Gravitasjonsseparasjonsprosessen krever en tilstrekkelig oppholdstid i utfellingsbeholderen for at vanndråpene skal synke til vannlaget. Effektiviteten til separasjonen avhenger ikke bare av oppholdstiden, men også av naturen til olje og vannblandingen som kommer inn i beholderen. I mange situasjoner vil det dannes et emulsjonslag ved grenseflaten mellom olje og vannlagene. Emulsjonslaget (også kjent som et "rag layer") har en tendens til å inhibere separasjonen og forhindre at vanndråpene synker ned i vannlaget. I disse situasjonene vil emulsjonslaget videre ha en tendens til å bygges opp over tid, noe som ytterligere forsinker separasjonsprosessen og reduserer volumet av olje og vannlagene i utfellingsbeholderen.Det er kjent å redusere problemet med oppbygging av emulsjonslaget ved å fjerne en del av dette laget gjennom et utløp tilveiebrakt ved en passende posisjon i utfellingsbeholderen. Dette kan gjøres periodisk i en porsjonsvis operasjon etter at emulsjonslaget har fått bygge seg opp i en viss tid. Den fjernede emulsjonen kan tas bort for behandling eller deponering.WO 92/19347 og WO 92/19349 beskriver prosesser hvor en strøm blir tatt fra emulsjonslaget i en separasjonsbeholder og matet inn i en olje-vann hydrosyklonseparator før den føres tilbake til separasjonsbeholderinnløpet. En hydrosyklon kan være effektiv ved å hjelpe til med separasjon av oljedråper fra en vannkontinuerlig emulsjon, men har det problemet at den kun er effektiv over et begrenset område med olj/vann-andeler. Hydrosykloner er heller ikke effektive for å separere vanndråper i olje-kontinuerlige emulsjoner. Et annet problem ved bruk av en hydrosyklon er at selv om det kan oppnås en viss grad av separasjon og koalescens av dråpene, blir mye av dette ødelagt ved utløpet hvor skjærkrefter vil ha en tendens til å blande væskefasene igjen.Selv om det er lite eller intet emulsjonslag mellom olje og vannlagene, er størrelsen til utfellingsbeholderen begrenset av praktiske eller økonomiske restriksjoner slik at fluidene vil utilstrekkelig oppholdstid i beholderen til at de minst vanndråpene faller ut av oljen.NO20006129 beskriver en kompakt elektrostatisk koalescer for nedbryting av vann-i-olje emulsjoner som innbefatter elektrisk isolerte elektroder.Målet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte og anordning for å forbedre separatorytelsen for derved å lette de tidligere nevnte problemene.I henhold til et første aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for separasjon av olje og vann i en fluidstrøm gjennom en gravitasjonsutfellingsbeholder hvor flytstrømmene separeres i et nedre vannlag og et øvre oljelag, hvilken fremgangsmåte innbefatter mating av en avtaksstrøm fra nevnte oljelag og et emulsjonslag som dannes mellom oljelaget og vannlaget, gjennom en kompakt elektrostatisk koalescer (CEC) med elektrisk isolerte elektroder, for derved å koalescere vanndråpene i avtaksstrømmen og deretter føre tilbake den koalescerte avtaksstrømmen til utfellingsbeholderen og hvor en blokkeringsplate er tilveiebrakt i utfellingsbeholderen for å tilveiebringe en blokkering for deler av flytstrømmen, hvor avtaksstrømmen blir tatt fra en side av blokkeringsplaten og returnert til den andre siden.I henhold til et annet aspekt ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en separatoranordning for å separere olje og vann i en fluidstrøm innbefattende: en gravitasjonsutfellingsbeholder (10); en kompakt elektrostatisk koalescer (CEC) (38, 52) innbefattende elektrisk isolerte elektroder; en koalescer matelinje (64) utformet til å tilveiebringe en avtaksstrøm av en oljefase (26) og et emulsjonslag (20) fra utfellingsbeholderen til CEC; og en returlinje (66) fra CEC for å føre tilbake avtaksstrømmen til utfellingsbeholderen karakterisert ved at en blokkeringsplate (60,70) er tilveiebrakt i utfellingsbeholderen (10) for å tilveiebringe en blokkering for deler av flytstrømmen, hvor avtaksstrømmen (64) blir tatt fra en side av blokkeringsplaten (60,70) og returnert til den andre siden.Koalescermatelinjen og/eller returlinjen kan være tilveiebrakt til/fra respektive endeposisjoner i utfellingsbeholderen. Fortrinnsvis er koalescermatelinjen og/eller returlinjen tilveiebrakt ved deres respektive endeposisjoner, med en eller flere åpninger ved et nivå inne i utfellingsbeholderen hvor fluidbehandling er nødvendig.En CEC er beskrevet i europeisk patent nr: 1082168. CEC tilveiebringer betydelige fordeler som fører til en forbedring av separasjonsytelsen. En CEC er effektiv til å koalescere dråper i emulsjoner for et bredt område av olje/vann proporsjoner. Disse innbefatter olje/vann proporsjoner som ofte er funnet å være de mest vanskelige å separere effektivt ved bruk av gravitasjons separasjon. Når avtaket tas fra oljefasen, spesielt oljefasen ved eller nær oljeutløpet til utfellingsbeholderen, er vanndråpene meget små. CEC koalescerer slike små dråper og gjør at en strøm inneholdende mye større koalescerte dråper kan mates tilbake inn i utfellingsbeholderen. De større dråpene utfelles raskt inn i vannfasen og forbedrer derved separasjonsprosessen. Når Avtaket innbefatter en stor andel av emulsjon tatt fra emulsjonslaget, kan vanninnholdet være meget høyt (for eksempel 50 % eller mer). Andre kjente typer elektrostatiske koalescere kan ikke brukes med slike høye vanninnhold fordi vannet leder elektrisitet og kortslutter elektrodene eller medfører elektrisk buedannelse. CEC er ikke beheftet med disse problemene siden den anvender elektrisk isolerte elektroder. Den kompakte utformingen av CEC gjør det spesielt hensiktsmessig ved offshore eller undersjøisk behandling på grunn av den relativt lille størrelsen og vekten til utstyret.I en utførelsesform har utfellingsbeholderen et oljeutløp for å tilveiebringe en strøm av separert råolje fra utfellingsbeholderen og avtaket blir tatt fra oljeutløpet. Fortrinnsvis blir avtaksstrømmen, etter å ha blitt matet gjennom CEC ført tilbake til utfellingsbeholderen ved eller nær et flystrømsinnløp til utfellingsbeholderen. Mer foretrukket blir avtaket returnert inn oljefasen i utfellingsbeholderen. Alternativt kan det være tilveiebrakt et avtaksutløp på utfellingsbeholderen hvorved avtaksstrømmen blir tatt fra oljefasen i utfellingsbeholderen.I en annen utførelsesform er det tilveiebrakt et avtaksutløp på utfellingsbeholderen hvorved avtaksstrømmen blir tatt fra et emulsjonslag.Fortrinnsvis blir avtaksstrømmen, etter å ha passert gjennom CEC, returnert til utfellingsbeholderen inn i enten emulsjonslaget eller inn i oljefasen. Avtaksutløpet kan være tilveiebrakt ved en posisjon nær et flytstrømsinnløp til utfellingsbeholderen. Avtaket blir fortrinnsvis returnert til utfellingsbeholderen ved en posisjon nær, men en kort avstand nedstrøms av avtaksutløpet.Som angitt over er det en fordel med CEC sammenliknet med andre kjente elektrostatiske koalescere at den kan operere for å koalescere vanndråper selv når vanninnholdet er høyt. Vanndråpene i emulsjonslaget kan derved koalesceres til større dråper. Dette hjelper både til med å bryte ned emulsjonen og ved å separere vannet fra oljefasen. Ved å returnere avtaksstrømmen med de koalescerte vanndråpene tilbake til utfellingsposisjonen ved en posisjon som kun er en kort avstand nedstrøms av avtaksutløpet, er det derfor en minimal effekt på den totale oppholdstiden til flystrømmen i utfellingsbeholderen (sammenliknet for eksempel med systemer som resirkulerer avtaket tilbake til innløpet av utfellingsbeholderen hvor effekten av resirkuleringen er å redusere oppholdstiden). Dersom emulsjonen inneholder en relativt liten vannfraksjon, kan CEC være effektiv til fullstendig å bryte den ned. I dette tilfellet kan avtaksstrømmen returneres til oljefasen i utfellingsbeholderen slik at de koalescerte vanndråpene kan synke til vannfasen. På den annen side, dersom emulsjonslaget ikke kan brytes fullstendig ned av CEC, er det foretrukket å returnere avtaksstrømmen tilbake inn i emulsjonslaget i utfellingsbeholderen. De koalescerte vanndråpene vil synke ut av emulsjonen inn i vannfasen og som en konsekvens av dette blir tykkelsen til emulsjonslaget redusert.Heri beskrives en blokkeringsplate i utfellingsbeholderen for å tilveiebringe en blokkering for en del av flytstrømmen, i hvilken avtaksstrøm blir tatt fra en side, fortrinnsvis oppstrøms, av blokkeringsplaten og ført tilbake til den andre siden. Fortrinnsvis tilveiebringer blokkeringsplaten en blokkering for strømmen av emulsjonslaget gjennom utfellingsbeholderen. Det er en fordel at ved blokking av strømmen fra deler av veien gjennom beholderen, kan emulsjonslaget elimineres totalt etter blokkeringen. Dette reduserer det totale volumet av emulsjon inne i beholderen og gir mer av beholdervolumet tilgjengelig for gravitasjonsseparasjon av vann fra olje laget.Alternativt eller i tillegg kan blokkeringsplaten tilveiebringe en blokkering for strømmen ay oljefasen. Høyden til blokkeringsplaten er fortrinnsvis justerbar slik at blokkeringen for emulsjonslaget kan opprettholdes selv om nivået til emulsjonslaget endres.Blokkeringsplaten kan være tilveiebrakt som en blokkering for oljelaget, hvor avtaksstrømmen tas fra oljelaget oppstrøms av blokkeringsplaten og føres tilbake til oljelaget nedstrøms av blokkeringsplaten. Oljelaget kan ha et øvre overflatenivå i utfellingstanken som er høyere ved oppstrømssiden av blokkeringen og lavere ved nedstrømssiden. Forskjellen i nivåene tiloljelagsoverflaten tilveiebringer fordelaktig et hydraulisk trykk som hjelper til med å presse oljelagets avtaksstrøm gjennom CEC. Alternativt kan blokkeringsplaten være en integrert del av en fordelerplate, som strekker seg helt eller delvis over tverrsnittsarealet til utfellingsbeholderen.Når avtaksstrømmen blir tatt fra utfellingsbeholderen, kan avtaksutløpet innbefatte en høydejusterbar åpning slik at nivået ved hvilket avtaksstrømmen blir tatt fra utfellingsbeholderen kan endres. I tillegg hvor avtaksstrømmen blir ført tilbake direkte til utfellingsbeholderen, kan det være tilveiebrakt et høydejusterbart innløp slik at nivået ved hvilket avtaksstrømmen blir ført tilbake til utfellingsbeholderen kan endres. I tillegg hvor avtaksstrømmen blir ført tilbake direkte til utfellingsbeholderen, kan det være tilveiebrakt et høydejusterbart innløp slik at nivået ved hvilket avtaksstrømmen blir ført tilbake til utfellingsbeholderen kan endres.Det er en fordel at tilveiebringelsen av en fast eller høydejusterbar blokkeringsplate, innløp eller utløp krever relativt få modifikasjoner av uforming av en eksisterende utfellingsbeholder. Anordningen er derved spesielt hensiktsmessig for ettermontering på en eksisterende separator.En annen fordel oppnås når anordningen i henhold til oppfinnelsen blir brukt i en undersjøisk installasjon. I slike installasjoner kan utfellingsbeholderen ikke være forsynt med internt utstyr som krever vedlikehold. Det er imidlertid periodisk nødvendig å hente opp utstyr så som en CEC for vedlikehold. Dette kan gjøres ved ganske enkelt å stenge av avtaksstrømmen (for eksempel ved hjelp av stengeventiler) og isolere CEC uten å avbryte flytstrømmen fra brønnen.Utfellingsbeholderen kan operere på en konvensjonell måte uten avtaket (imidlertid med en redusert ytelse) men CEC blir overhalt.Det vil nå bli beskrevet utførelsesformer av oppfinnelsen med henvisning til de medfølgende tegninger.Figur 1 viser et snitt av et kjent arrangement av en utfellingsbeholder.Figur 2 viser utfellingsbeholderen i figur 1. Figur 3 viser utfellingsbeholderen i figur 1.Figur 4 viser utfellingsbeholderen i figur.Figurene 5a og 5b viser utfellingsbeholderen i figur 1 innbefattende to alternative arrangementer av en forbedring i henhold til oppfinnelsen.Figur 6 viser en utfellingsbeholder lik den som er vist i figur 1 innbefattende en forbedring i henhold til en ytterligere utførelsesform.I figur 1 er det vist en gravitasjonsutfellingsbeholder 10 med et innløp 12 for mottak av en brønnstrøm. Brønnstrømmen innbefatter råolje, vann og gass.Brønnstrømmen blir matet til en innløpssyklon 14 som separerer gassen fra de andre bestanddelene. Gasen kommer inn i et rom 16 ved toppen av utfellingsbeholderen 10 og forlater beholderen ved hjelp av et gassutløp 18. Olje og vannet forlater innløpssyklonen 14 som en blanding 20. Blandingen 20 består som oftest av vann i form av dråper som føres av en kontinuerlig oljefase. Forutsatt at vanndråpene er store nok vil de falle p på grunn av tyngdekraften til bunnen av utfellingsbeholderen 10 og danne et vannlag 22.Blandingen 20 danner et område eller lag mellom vannlaget 22 og et oljelag 26. Oljelaget 26 består i hovedsak av råolje, men kan inneholde små vanndråper.Vannlaget 22, oljelaget 26 og blandingen 22 beveger seg bort fra innløpscyklonen14. En fordelingsplate 23 hjelper til å fordele strømmen over hele tverrsnittsarealet til utfellingsbeholderen 10. Vannlaget 22 beveger seg mot et vannutløp 24 ved eller nær bunnen av utfellingsbeholderen 10. Oljelaget 26 beveger seg mot et oljeutløp 28, også plassert ved eller nær bunnen av beholderen. En ledeplate 30 strekker seg høyt nok til fullstendig å blokkere en hver ytterligere strøm av vannlaget 22 eller blandingen 20, men strekker seg ikke høyt nok til å forhindre at oljelaget 26 strømmer forbi toppen av ledeplaten30. Utfellingsbeholderen vil fortsette å oppføre seg effektivt som en gravitasjonsseparator så lenge konsistensen til blandingen 20 er slik at vanndråpene er store nok til å falle ned i vannlaget 22, og ufellingsbeholderen 10 er stor nok for at blandingen 20 kan ha tilstrekkelig oppholdstid i beholderen til at dette skjer. Under disse betingelsene vil blandingen 20 gradvis separeres slik at området eller laget med band ingen blir tynnere ettersom fluidene strømmer gjennom utfellingsbeholderen 10. Legg merke til at figur 1 antyder blandingen 20 som et distinkt lag med en bestemt grenseflate mellom blandingen 20 og oljelaget 26. I virkeligheten er det usannsynlig at det er en slik avgrenset grenseflate. I stedet er det er mer gradvis endring av den rommelige tettheten og størrelsen til vanndråpene som beveger seg ned fra oljelaget 26 til blandingen 20.Det er ikke praktisk å tilveiebringe en tilstrekkelig oppholdstid for at gravitasjonskreftene skal kunne separere meget små dråper fra oljen. Oljelaget 26 vil derved fremdeles inneholde meget små vanndråper, som føres med oljen som går ut via oljeutløpet 28.I figur 2 er utfellingsbeholderen 10 forsynt med et avtaksutløp 32 for å ta en avtaksstrøm fra oljelaget 26. En pumpe 36 pumper avtaksstrømmen gjennom en matelinje 34 til en kompakt elektrostatisk koalescer (CEC) 38. Avtaksstrømmen passerer gjennom CEC 38 og blir ført tilbake til utfellingstanken 10 ved hjelp av en returlinje 40 og et returinnløp 42. Returinnløpet 42 er plassert oppstrøms av avtaksutløpet 32.CEC 38 er en elektrostatisk koalescer med spesielle egenskaper. Som navnet antyder er CEC 38 en kompakt anordning med små ytre dimensjoner, noe som gjør den spesielt hensiktsmessig for installasjon hvor plass er viktig (så som på offshore oljeplattformer). Et annet trekk ved CEC er elektrodene er elektrisk isolerte. Dette betyr at en blanding med et høyt vanninnhold kan mates gjennom en CEC, som vil fortsette å operere og koalescere vanndråpene uten fare for kortslutning av elektrodene. CEC kan til og med mates med rent vann uten kortslutning. Under bruk vil oljelaget 26 ved posisjonen til avtaksutløpet 32 inneholde meget små vanndråper (som diskutert over). CEC 38 utgjør en effektiv innretning for koalescering av disse meget små dråpene slik at vanndråpene i returlinjen 40 er mye større. Oljen inneholdende disse koalescerte dråpene blir ført tilbake til oljelaget 26 ved returinnløp 42. Siden dråpene er mye større enn de som tas ut i avtaksstrømmen, vil de bunnfelle mye raskere. På denne måten kan separasjonen av vann fra olje forbedres.I figur 3 er det vist et alternativt arrangement til det som er vist i figur 2 hvor istedenfor å ta avtaksstrømmen fra oljelaget 26 i utfellingsbeholderen 10, blir en avtakslinje 44 tatt fra oljeutløpet 28. En avtaksstrøm blir pumpet gjennom avtakslinjen 44 til CEC 38. Dette sikrer at kun de minste dråpene, som ellers ville blitt ført med oljen fra utfellingsbeholderen 10, blir matet gjennom CEC 38.Et ytterligere problem med gravitasjonsseparatorer som antydet i figur 1, oppstår når sammensetningen av brønnstrømsfluidene er sli at vannetog oljen i blandingen 20 danner en stabil emulsjon. En emulsjon sinker gravitasjonsseparasjonsprosessen sli at blandingen 20 har en tendens til å bli tykkere istedenfor tynnere når den beveger seg gjennom utfellingsbeholderen10. Emulsjonslaget bygger seg opp over tid, med det resultat at mindre olje og vann blir separert, og mindre av volumet til utfellingsbeholderen 10 blir tatt opp av olje og vannlagene. Dette resulterer i en ødeleggelse av separatorytelsen (det vil si mer vann føres over med oljen, eller gjennomløpet må reduseres for å oppnå den påkrevde kvaliteten til separasjonen).Koalescering av vanndråpene i emulsjonen er en effektiv måte å hjelpe til å bryte den ned og forbedre separasjonen. Vanninnholdet i en olje og vann emulsjon er betydelig høyere enn for eksempel den til oljelaget 26 i utfellingsbeholderen 10 i figur 1. I de fleste kjente utformingene av elektrostatiske koalescere vil det høye vanninnholdet kunne kortslutte elektrodene, og resultere i feil eller skade på koalesceren. dette problemet oppstår imidlertid ikke med de elektrisk isolerte elektrodene som brukes i CEC. En mulighet er derved å bruke et arrangement tilsvarende det som er vist i figur 2 men med avtaksutløpet 32 plassert ved et nivå på ufellingsbeholdere til å fjerne emulsjon fra blandingslaget 20. Avtaket kunne returneres til utfellingsbeholderen enten inn i oljelaget 26 (posisjonen vist i figur 2) eller inn i blandingslaget 20.I figur 4 er det vist et annet alternativt arrangement hvor en avtaksstrøm blir fjernet fra utfellingsbeholderen 10 ved hjelp av en pumpe 46 som fjerner emulsjon fra blandingslaget 20 gjennom et avtaksutløp 48. Avtaksstrømmen blir matet gjennom en avtakslinje 50 til CEC 52 og ført tilbake via en returlinje 54 til utfellingsbeholderen 10 ved et avtaksreturinnløp 56. Avtaksreturinnløpet 56 er plassert en kort avstand nedstrøms av avtaksutløpet48. Som vist i figur 4 blir avtaksstrømmen returnert til oljelaget 26. Avhengig av i hvilken grad emulsjonen er brutt ned i CEC 52 kan det imidlertid være mer effektivt at avtaket returneres til blandingslaget 20.En fordel med arrangementet vist i figur 4 er at det ikke er noen virkning på oppholdstiden i utfellingsbeholderen 10. Med en resirkulert avtaksstrøm, så som den vist i figurene 2 og 3, blir oppholdstiden i beholderen redusert (det vil si hastigheten til strømmen av olje og vann gjennom utfellingsbeholderen 10 øker). Dette er ikke et problem dersom vanndråpene blir koalescert av CEC slik at de store nok til å falle ut av oljelaget i løpet av den reduserte oppholdstiden. Spesielt hvor CEC brukes til å hjelpe til med nedbrytning av emulsjon kan det imidlertid fremdeles være et behov for å tilveiebringe en lang oppholdstid for at vanndråpene skal falle ut oljen.I figur 5 er det tilveiebrakt en blokkeringsplate 60 i utfellingsbeholderen 10. En avtaksstrøm blir tatt fra oppstrøms av blokkeringsplaten 60 fra et avtaksutløp 62a i oljelaget 26. Et ytterligere avtaksutløp 62b kan være plassert ved et lavere nivå for derved å ta en andel av avtaket fra blandingslaget 20. Avtaksstrømmen blir matet gjennom en avtakslinje 64 til en CEC (ikke vist) og blir returnert via en returlinje 66 til et returinnløp 68 nedstrøms av blokkeringsplaten 60. Hvor blandingslaget 20 er et emulsjonslag, virker CEC til å bryte ned emulsjonen ved koalescering av vannet til store dråper. Etter at avtaket er returnert til utfellingsbeholderen 10 nedstrøms av blokkeringsplaten 60 er det ikke lenger noe emulsjonslag som hindrer separasjonen av vanndråper fra oljen. Blokkeringsplaten 60 virker derfor som en stopper for å begrense den horisontale utstrekningen av emulsjonslaget. I arrangementet vist i figur 5astrekker blokkeringsplaten 60 seg over oljelaget 26. Dette betyr at all oljen som er separert i oljelaget oppstrøms av blokkeringsplaten 60 blir tatt gjennom CEC. Arrangementet vist i figur 5b er det samme som i figur 5a bortsett fra blokkeringsplaten 60 ikke strekker seg over oljelaget 26. Dette betyr at olje som har blitt separert oppstrøms fortsatt kan strømme forbi blokkeringsplaten 60 og kun emulsjon fra blandingslaget 20 blir tatt via CEC.I figur 6 er det vist en blokkeringsplate 70 som strekker seg nedover fra toppen utfellingsbeholderen 10 til et nivå under oljelaget 26 og blandingslaget 20. Som ved utførelsesformen vist i figur 5a, blir en avtaksstrøm tatt fra utløpene 62a, 62b oppstrøms av blokkeringsplaten 70, matet gjennom en CEC (ikke vist) og returneres til utfellingsbeholderen 10 nedstrøms av blokkeringsplaten 70. I dette tilfellet er det øvre overflatenivået 72a til oljen høyere på oppstrømssiden av blokkeringsplaten 70 med det øvre overflate nivået 72b lavere på nedstrømssiden. Nivåforskjellen gir en hydraulisk trykkforskjell som hjelper til med å presse oljeavtaksstrømmen gjennom CEC.I utførelsesformen vist i figurene 2 til 6 er det eneste påkrevde modifikasjonene på utfellingsbeholderen 10 i figur 1 tilveiebringelsen av en eller flere avtaksutløp, et retur innløp og, i enkelte utførelsesformer, en blokkeringsplate. Disse er relativt enkle modifikasjoner som kan ettermonteres på eksisterende utfellingsbeholdere. Figur 5a, 5b og 6 viser utførelser av oppfinnelsen. I tillegg på grunn av at bestanddelene til brønnstrømmen kan endres over tid, kan dette stille forskjellige krav på hvilken måte separasjonsprosessen utføres på. For eksempel kan den graden som oljen og vannet danner en emulsjon variere over tid. For å ta høyde for dette kan avtaksutløpene, returinnløpet og blokkeringsplatene være utformet justerbare slik at avtaksstrømmen kan tas fra eller returneres til et forskjellig nivå i beholderen når betingelsene krever dette. Avtaksutløpene og/eller returinnløpet kan anvende en høydejusterbar åpning av denne hensikt.Periodisk er det nødvendig å utføre vedlikehold på CEC og tilhørende utstyr så som pumper etc. Siden disse utstyrsdelene er installert i an avtaksstrøm, er det mulig å isolere dem med lukkeventiler plassert i avtaks og returlinjene. Isolering av CEC og tilhørende utstyr på denne måten, gjør det mulig å utføre vedlikehold uten å avbryte flytstrømmen fra brønnen. Utfellingsbeholderen kan operere på en konvensjonell måte uten avtaket (imidlertid med en redusert ytelse) mens CEC blir overhalt. Rutinevedlikehold innbefatter rengjøring av CEC for å spyle bort akkumulerte hydrokarboner.Siden CEC er kompakt tar dette mye mindre tid enn for annet sammenliknbart utstyr.Fremgangsmåten og beskrevet over gjør det mulig at eksisterende separatorer kan operere mer effektivt og vil i noen tilfeller gjøre dem i stand til å behandle en økt gjennomstrømning (som for eksempel kan være anvendelig når en ny produksjonsstrøm blir koblet til det eksisterende behandlingsutstyret). Når nye separatorer skal installeres, kan de være utformet med mindre utfellingsbeholdere (for tilsvarende gjennomstrømning) og ha et bredere driftsområde slik at de er effektive for mesteparten eller hele levetiden til en brønn.
Claims
PATENTKRAV1.Fremgangsmåte for separasjon av olje og vann i en flytstrøm gjennom en gravitasjonsutfellingsbeholder i hvilken flytstrømmen separeres til et nedre vannlag og et øvre oljelag, hvilken fremgangsmåte er karakterisert ved å innbefatter mating av en avtaksstrøm fra nevnte oljelag og et emulsjonslag som dannes mellom oljelaget og vannlaget, gjennom en kompakt elektrostatisk koalescer (CEC) med elektrisk isolerte elektroder, for derved å koalescere vanndråpene i avtaksstrømmen, og deretter returnere den koalescerte avtaksstrømmen til utfellingsbeholderen og hvor en blokkeringsplate er tilveiebrakt i utfellingsbeholderen for å tilveiebringe en blokkering for deler av flytstrømmen, hvor avtaksstrømmen blir tatt fra en side av blokkeringsplaten og returnert til den andre siden.2.Separator anordning for separasjon av olje og vann i en flytstrøm innebefattende:en gravitasjonsutfellingsbeholder (10);en kompakt elektrostatisk koalescer (CEC) (38,52) innbefattende elektrisk isolerte elektroder;en koalescermatelinje (64) utformet til å tilveiebringe en avtaksstrøm fra en oljefase (26) og et emulsjonslag (20) fra utfellingsbeholderen til CEC; ogen returlinje (66) fra CEC for å returnere avtaksstrømmen til utfellingsbeholderen karakterisert ved at en blokkeringsplate (60,70) er tilveiebrakt i utfellingsbeholderen (10) for å tilveiebringe en blokkering for deler av flytstrømmen, hvor avtaksstrømmen (64) blir tatt fra en side av blokkeringsplaten (60,70) og returnert til den andre siden.3.Separator anordning i henhold til krav 2,karakterisert ved at koalescermatelinjen (64) og/eller returlinjen (66) er tilveiebrakt til/fra respektive endeposisjoner inne i utfellingsbeholderen (10).4.Separator anordning i henhold til krav 3,karakterisert ved at koalescermatelinjen (64) og/eller returlinjen (66) er tilveiebrakt, ved deres respektive endeposisjoner, med en eller flere åpninger ved et nivå inne i utfellingstanken (10) hvor fluidbehandling er påkrevd.5.Separator anordning i henhold til hvilket som helst av kravene 2 til 4karakterisert ved at utfellingsbeholderen (10) har et oljeutløp (28) for tilveiebringelse av en strøm av separert råolje fra utfellingsbeholderen og avtaket blir tatt fra oljeutløpet (28).6.Separatoranordning i henhold til krav 5,karakterisert ved at avtaksstrømmen, etter å ha blitt matet gjennom CEC blir returnert til utfellingsbeholderen (10) ved eller nær et flytstrømsinnløp (14) til utfellingsbeholderen (10).7.Separatoranordning i henhold til krav 6,karakterisert ved at avtaket blir returnert inn i oljefasen (26) i utfellingsbeholderen (10).8.Separatoranordning i henhold til krav 6,karakterisert ved at et avtaksutløp (62a, 62b) er tilveiebrakt på utfellingsbeholderen (10), hvorved avtaksstrømmen blir tatt fra oljefasen (26) i utfellingsbeholderen (10).9.Separatoranordning i henhold til krav 6,karakterisert ved at et avtaksutløp (62a, 62b) er tilveiebrakt på utfellingsbeholderen (10), hvorved avtaksstrømmen blir tatt fra et emulsjonslag (20).10.Separatoranordning i henhold til krav 9,karakterisert ved at avtaksstrømmen, etter å ha passert gjennom CEC, blir returnert til utfellingsbeholderen (10) enten inn i emulsjonslaget (20) eller inn i oljefasen (26).11.Separatoranordning i henhold til krav 10,karakterisert ved at avtaksutløpet (62a, 62b) er tilveiebrakt ved en posisjon nær et flytstrømsinnløp (14) til utfellingsbeholderen (10).12.Separatoranordning i henhold til krav 11,karakterisert ved at avtaket (66) blir returnert til utfellingsbeholderen (10) ved en posisjon nær, men en kort avstand nedstrøms av avtaksutløpet (62a, 62b).13.Separatoranordning i henhold til et hvilket som helst av kravene 2-12,karakterisert ved at blokkeringsplaten (60,70) tilveiebringer en blokkering for strømmen av emulsjonslaget (20) gjennom utfellingsbeholderen (10).14.Separatoranordning i henhold til krav 13,karakterisert ved at høyden til blokkeringsplaten (60,70) er justerbar slik at blokkeringen for emulsjonslaget (20) kan opprettholdes selv dersom nivået til emulsjonslaget (20) endres.15.Separatoranordning i henhold til hvilken som helt av kravene 2 til 14,karakterisert ved at blokkeringsplaten (60,70) tilveiebringer en blokkering for strømmen av oljelaget (26).16.Separatoranordning i henhold til krav 15,karakterisert ved at blokkeringsplaten (60,70) er tilveiebrakt som en blokkering for oljelaget (26), og avtaksstrømmen (64) blir tatt fra oljelaget oppstrøms av blokkeringsplaten (60,70) og returnert til oljelaget (26) nedstrøms av blokkeringsplaten (60,70).17.Separatoranordning i henhold til krav 16,karakterisert ved at oljelaget (26) har et øvre overflatenivå i utfellingsbeholderen (10) som er høyere ved oppstrømssiden av blokkeringen (60,70) og lavere ved nedstrømssiden.18.Separatoranordning i henhold til hvilke som helst av kravene 2 til 17,karakterisert ved at blokkeringsplaten (60,70) er en integrert del av en fordelingsplate, som strekker seg delvis eller helt over tverrsnittsarealet til utfellingsbeholderen (10).19.Separatoranordning i henhold til krav 8,karakterisert ved at avtaksutløpet (62a, 62b) innbefatter en høydejusterbar åpning slik at nivået ved hvilket avtaksstrømmen blir tatt fra utfellingsbeholderen (10) kan endres.20.Separatoranordning i henhold til krav 10,karakterisert ved at avtaksstrømmen (66) blir returnert direkte til utfellingsbeholderen (10), og et høydejusterbart innløp er tilveiebrakt slik at nivået ved hvilket avtaksstrømmen (66) blir returnert til utfellingsbeholderen (10) kan endres.
Drawings

Priority

09.09.2004 GB 0419994.9

Patent classes

IPC classesC10G 33/02B01D 17/06CPC classesC10G 33/02B01D 17/06

Citations

WO 9219349 A (A)NO 20006129 A (A)

Applicants, owners and inventors

Owners
NOV Process & Flow Technologies AS
Snarøyveien 36 1364 FORNEBU NO (BÆRUM Municipality, Akershus county)Org. number: 918094180Inventors
Arne Myrvang Gulbraar
Bjørnstjerne Bjørnsonsvei 49C 1412 SOFIEMYR NO (NORDRE FOLLO Municipality, Akershus county)
Jon Liverud
Ostadalsveien 72 0753 OSLO NO (OSLO Municipality, Oslo county)
Simon Roger Henderson Davies
Nærsnestangen 50B 3478 NÆRSNES NO (ASKER Municipality, Akershus county)

Agent

ONSAGERS AS
ONSAGERS AS

Org. number: 934603729

Name and address are automatically synchronized with the Brønnøysund Register Centre.

Open in The Brønnøysund Register Centre
Postboks 1813, Vika 0123 OSLO NO (OSLO Municipality, Oslo county)
Org. number: 934603729
Reference: P21386NOPC

Status history

Payment history

Oppositions and appeals

No oppositions or appeals

Administrative limitation

No administrative limitation

Liens and licences

No liens or licenses registered

Gazette entries

No Gazette entries foundOnly events from 2024.03.04 and onwards are shown.