NO20130583A1

NO20130583A1 - Separasjonsvennlig trykkreduksjonsinnretning

Info

Publication number: NO20130583A1
Application number: NO20130583A
Authority: NO
Inventors: Trygve Husveg
Original assignee: Typhonix As
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2013-04-29
Publication date: 2014-10-30
Also published as: US10053956B2; US20170335655A1; US20160084038A1; BR112015027253A2; EP2992260A1; EP2992260B1; EP2992260A4; WO2014178723A1; BR112015027253B1; US9650862B2; DK2992260T3

Abstract

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en strømnings- og fluidkondisjonerende trykkreduksjonsventil eller anordning, innbefattende et innløpt og et utløp, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den innbefatter minst en relativt lang strømningsboringsledning formet som en spiral eller en spiral anordnet på overflaten av en konus eller avkortet kjegle, hvilken ledning har blitt anordnet mellom innløpet og utløpet, har redusert strømningstverrsnittsareal og lengde, hvor tverrsnittsarealet og antallet ledninger i linje bestemmer trykkreduksjonen til et gitt fluid ved en gitt strømningsrate.

Description

SEPARASJONSVENNLIG TRYKKREDUKSJONSINNRETNING

Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører trykkreduksjonsventiler eller ander justerbare mekaniske anordninger som regulerer trykket eller strømningsrate til en strømmende fluidblanding med samtidig kondisjonering av fluidet eller strømningen. Tidligere kjente anordninger er reduksjonsventiler så som strupeventiler og reguleringsventiler for justerbar strømningsrate eller trykkontroll. Ventilen eller anordningen i henhold til foreliggende oppfinnelse har imidlertid en forbedret fluidkondisjonerende effekt og forbedret strømningskondisjonerende effekt, egnet for kondisjonering av skjærspenning-sensitive fluidblandinger oppstrøms separasjon eller måleutstyr.

Bakgrunn for oppfinnelsen og kjent teknikk

Innen mange industrier og applikasjoner anvendes det ulike typer fluid- og strømningskondisjonerere. Fluid- og strømningskondisjonerere er mekaniske anordninger som innehar en regulerbar fysisk begrensning for strømningen. Det er derved vanlig for fluid- og strømningskondisjonerere som er relevante for foreliggende oppfinnelse, at kondisjoneringsprosessen blir fulgt av en reduksjon av trykket til det strømmende fluidet. Enkelte ganger anvendes det strupeventiler som strømnings- og fluidkondisjonerere.

En strømningskondisjonerer er her definert som en anordning som brukes til å optimalisere egenskapene til strømningen for å erholde utstyrs-, instrument- eller prosessfordeler. Relevant for oppfinnelsen er strømningskondisjonerere som har en fast eller regulerbar restriksjon mot strømningen hvorved strømningskondisjoneringen blir fulgt av et fluidtrykkfall. For eksempel blir det enkelte ganger benyttet strømningskondisjonerere for å muliggjøre nøyaktige målinger av strømningsraten til et fluid som passerer langs et rør ved å stabilisere strømningen og gjerne ensartetheter som påvirker både midlere strømning og turbulensstruktur. Typiske eksempler på slike strømningskondisjonerere er US 5341848, US 57562107, EP1188935 A2 og EP 0808425 A1. Andre strømningskondisjonerere kan brukes for å redusere kavitasjon eller erosjonseffekter av en strøm, som anordningen beskrevet i EP 2447466 A2.

En fluidkondisjonerer er her definert som en anordning som benyttes for å optimalisere egenskapene til fluidet for å erholde visse utstyrs-, instrument eller prosessfordeler. Fluidkondisjonerere kommeri en rekke varianter som f.eks. oppvarmere, kjølere koalescere, miksere og separatorer. Relevant for oppfinnelsen er fluidkondisjonerere som innehar en fast eller regulerbar restriksjon for strømningen, hvorved fluidkondisjoneringen blir fulgt av et fluidtrykkfall. Eksempler på fluidkondisjonerere er beskrevet i US 2010/0314327 A1, US 2010/0314325 A1 og US 2005515.

Strupeventiler er regulerbare mekaniske anordninger som ofte er installert i den hovedhensikt å kontrollere eller regulere strømningsraten eller trykket til et strømmende fluid. Ved utføring av hovedformålet blir imidlertid kondisjonering av fluidet eller strømningen sideeffekter. Noen ganger er fluidkondisjoneringseffekten en ønsket effekt og en effekt som er meget viktig for en nedstrøms prosess eller utstyr. Eksempler på slike ventiler og applikasjoner er EP 1831628 B1 og US 3457730 som beskriver såkalte Joule-Thompson ventiler hvor gasskjøleeffekten, på grunn av ventilens trykkfall, er meget viktig for nedstrøms prosesser. Et annet eksempel er når det brukes en strupeventil som en fluidmikser, som i US 5971604, hvor mikseeffekten er den ønskede effekten og hvor trykkfallet er en sideeffekt.

Det er imidlertid med vanlig at fluid- og strømningskondisjoneringseffekter forårsaket av en strupeventil er uønsket og ukontrollert og medfører problemer for selve ventilen eller for nedstrøms rør, prosess eller utstyr. Eksempler på dette er mange og kan finnes spesielt innen petroleumsproduksjon og prosessering hvor det er en utstrakt bruk av strupeventiler. Reduksjons- og reguleringsventiler er strupeventiler hvor hovedhensikten normalt er å regulere strømningsraten eller trykket til et strømmende fluid. Reduksjons- og reguleringsventiler kan ha både ønskede og uønskede strømnings- og fluidkondisjonerende effekter.

Reduksjonsventiler brukes på brønnhoder for å strupe brønnstrømmen og for å regulere produksjonsraten til petroleumsfluidene. Typiske årsaker for å bruke en reduksjonsventil er å

unngå produksjon av sand eller et for høyt vannkutt i strømmen fra brønnen, i hvilke situasjoner struping av ventilen kan redusere sandproduksjon eller høyt vannkutt. En typisk strupeventil har imidlertid en høy skjærspenning, miksing og dråpebrytende effekt på fluidet, hvilket kan være en ulempe for etterfølgende prosessering.

Fluidet fra et brønnhodet blir typisk ført til en første trinns separator, hvor fluidet blir separert i gass, olje eller kondensat og vann. Fasene olje eller kondensat, vann og gass blir typisk prosessert videre. For eksempel bør oljen eller kondensatet være rent nok for transport og videre bruk i raffinerier og i andre hensikter, gassen bør være tørr og ren nok for eksport eller salg og vannet bør være rent nok for dumping eller reinjeksjon.

Mellom prosesseringstrinnene kan det være nødvendig å ha strømnings- eller trykkreguleringsventiler eller anordninger. Et problem som ikke for mye oppmerksomhet er

effekten av strømnings- eller trykkreguleringsventiler oppstrøms av separasjonsutstyr. Effekten er ofte at dråper i det strømmende fluidet blir brutt opp i mindre dråper og de forskjellige fasene i strømmen blir kraftig blandet. Dette har imidlertid den virkningen at effektiviteten til nedstrøms separasjonsutstyr blir redusert.

Noen ganger når strupeventiler blir brukt i undersjøiske petroleumsapplikasjoner er det en transportrøhedning nedstrøms fra ventilen. Transportrørledningen kan føre til enten et undersjøiske eller topside separasjonsprosessystem, hvor plasseringen av separasjonsprosessen kan være langt fra ventilen. På grunn av mikse- og emulgeringseffekten til strupeventilen, kan fluidet få en økt viskositet som øker fluidets strømningsmotstand. Med en høyere fluidviskositet vil trykktapet i transportrørledningen øke. På grunn av emulgeringseffekten vil derved ventilen øke energibehovet i forbindelse med nedstrøms transport.

Typiske tidligere kjente trykkreduksjonsventiler er nåleventiler eller ventiler med tilsvarende utforminger med ventilelementer som kan beveges mot eller bort fra et sete, diafragma og fjærventiler, sluseventiler, kuleventiler og plugg-kuleventiler. En typisk plugg-kule strupe- eller reguleringsventil kan innbefatte to langsgående koaksiale elementer som er bevegelige i forhold til hverandre og hvor buret har et antall åpninger som pluggen svarer til/blokkerer eller ikke, for derved å regulere strupeeffekten ved å regulere det effektive strømningstverrsnittet, så som beskrevet i patentpublikasjonene WO 2010020741 A1, WO 2009093035 A2 og WO 2007024138A1.

De tidligere kjente reduksjonsventilene har ofte en liten størrelse og vekt, hvilket er ansett som en fordel og som det derfor strebes mot.

Felles for tidligere reduksjonsventiler som strupeventiler og reguleringsventiler er at strømningsraten eller trykkontrollen skjer ved en reduksjon av trykket i det strømmende fluidet. Reduksjonen av trykket innebærer at det blir dannet turbulens og skjærkrefter i strømmen til ventilen og turbulensen og skjærkreftene har en kondisjonerende virkning både på fluidet og strømningen. Typisk er fluid- og strømningskondisjoneringseffektene ikke fordelaktige og fluid-og strømningskondisjoneringseffektene er ikke kontrollert.

Det foreligger et behov for en trykkreduksjonsvent.il eller anordning med en kontrollert strømningskondisjonerende effekt, eller en trykkreduksjonsvent.il eller anordning med en kontrollert fluidkondisjonerende effekt, eller en trykkreduksjonsvent.il eller anordning med både kontrollert strømnings- og fluidkondisjonerende effekter.

Det foreligger derfor et behov for en kombinert reduksjonsventil og fluidkondisjonerer, eller en kombinert reduksjonsventil og strømningskondisjonerer eller en kombinert reduksjonsventil, fluidkondisjonerer og strømningskondisjonerer, som optimaliserer oppgaven til selve ventilen samtidig som den gir fordeler for nedstrøms prosesseringstrinn eller utstyr effektivitet

Det foreligger et behov for en trykkreduksjonsvent.il eller anordning som har en dråpekoalescerende effekt på dråper i en strømmende fluidfase, fortrinnsvis med en koalescerende effekt i mange driftsmodi, avhengig av det innkommende fluidet og den nødvendige trykkreduksjonen. Slike ventiler kan være fordelaktige for bruk oppstrøms av separasjonsutstyr, og hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en slik ventil.

Redusert nedbrytning av polymerløsninger eller andre skjærsensitive fluider er en ytterligere ønsket effekt med foreliggende oppfinnelse. I mange applikasjoner blir skjærsensitive fluider strupet over en strupe- eller reguleringsventil hvor strupingen medfører en nedbrytning av de skjærsensitive fluidene. Et eksempel på en slik applikasjon er bruk av polymerer stimulerte utvinningsoperasjoner (EOR) hvor det blir injisert vann inn i reservoaret. Injeksjonsvannet kan være produsert vann, samprodusert med olje og gass fra reservoaret, eller sjøvann. Vannet blir injisert for å flømme olje fra injeksjonsbrønner mot produksjonslønner i reservoaret. For å øke flømmeeffektiviteten blir det noen ganger tilsatt polymerer til vannet for å øke vannets viskositet. En utfordring blir da at polymerene, som ofte er langkjedede molekyler som hydrolysert polyakrylamid, blir brutt ned i injeksjonsstrupeventilene. For å løse dette problemet har det blitt utviklet mange forskjellige løsninger. US 4276904 beskriver en regulerbar anordning basert på rør anordnet som spoler for å regulere strømningsraten og trykket til polymerløsninger. WO2012001671 viser også en rørbasert, regulerbar reduksjonsanordning, men hvor rørene er anordnet parallelt istedenfor som spoler. Artikkelen SPE 106693 beskriver resultater fra laboratorietester på en lignende løsning som da blir brukt til å bryte ned oljedråper i en vannstrøm. Andre løsninger for å redusere nedbrytningen av polymerer under justerbar strømningskontroll er vist i US 4510993, US 3477467 og UA 4617991.

Oppsummering av oppfinnelsen

Oppfinnelsen tilveiebringer en strømnings- og fluidkondisjonerende trykkreduksjonsvent.il eller anordning, medet innløp og et utløp, hvilken anordning er kjennetegnet ved at den innbefatter minst et relativt langt strømningsboringsrør formet som en spiral eller en spiral anordnet på overflaten av en konus eller avkortet kjegle. Hvilken ledning har blitt anordnet mellom innløpet og utløpet, har et redusert strømningstverrsnittsareal og lengde, idet tverrsnittsarealet og antallet ledninger på linje bestemmer trykkreduksjonen til et gitt fluid ved en gitt strømningsrate.

Begrepet minst en relativt lang strømningsboringsledning, betyr lengre, fortrinnsvis flere ganger lengre, ledning eller ledninger sammenlignet med typiske tidligere kjente ventiler eller anordninger. Den typiske ledningslengden til tidligere kjente ventiler og anordninger er typisk i området 1 til 20 mm. Minst en ledning betyr en eller flere ledninger og ledningene kan være koblet i fluidkommunikasjon mellom innløpet og utløpet, hvilket betyr at det er på linje. Det at ledningen har refusert strømningstverrsnittsareal, betyr relativt til oppstrøms og/eller nedstrøms nominell rørstrøm og/eller innløps- og utløps-tverrsnittsaraeal. Ventil og anordning er i denne forbindelse synonyme, men imidlertid kan en ventil lukkes men ikke nødvendigvis en anordning.

Den tekniske effekten av ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen er et, flere eller alle trekkene som følger:

Fluidkondisjonering

Redusert dråpeoppbrytning

Økt dråpekoalescens

Økt segregering av faste partikler

Redusert nedbrytning av polymerløsninger eller andre skjærsensitive fluider

Strømningskondisionering

Redusert hastighets- og turbulensustabiliteter

Redusert kavitasjon og kavitasjonserosjon

Redusert støy og vibrasjon

Redusert partikkelerosjon

En relativt lang strømningsboirngsledning med lite tverrsnittsareal, sammenlignet med tidligere kjente strupe- og trykkreduksjonsventiler, gir friksjonstrykkfall langs ledningen, men fluidskjæring, dråpeoppbrytning, blanding av faser, erosjon, kavitasjon og lyd blir minimalisert. Hva dette betyr i praksis vil fremgår fra den etterfølgende beskrivelsen.

I en foretrukket utførelsesform er et antall spiralformede ledninger pakket tet sammen og

danner en spiralstabel, og spiralene er fortrinnsvis anordnet som parallelle ledninger, alternativt er spiralene forbundet i serie. I en annen foretrukket utførelsesform er et antall ledninger formet som en spiral på en rett sirkulær konus eller avkortet kjegleoverflate og er pakket tett sammen, danner en konusstabel med spiraler og disse spiralene er fortrinnsvis anordnet som parallelle ledninger, alternativt er spiralene forbundet i serie. En spiral er i denne sammenheng en to-dimensjonal geometrisk struktur, bortsett fra høyden til ledningene. En spiral anordnet på overflaten av en konus eller avkortet kjegle kan kalles en konisk spiral eller en konisk heliks. De spiralformede eller spirallignende ledningene i henhold til oppfinnelsen tilveiebringer en overraskende fordelaktig kombinasjon av trykkreduksjon kombinert med lavt skjær, lav dråpeoppbrytning og lav miksing, i en kompakt design. I tillegg gir ventilen eller anordningen en koalescerende effekt på et strømmende fluid med dispergerte dråper av en første fase i en kontinuerlig andre fase, avhengig av driftsbetingelsene og tilstanden til den innkommende fluidet.

Ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen gir et optimalisert, kontrollert eller redusert nivå av turbulens og skjærrate, avhengig kravene til applikasjonen. Spesielt er ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen utformet til å gi et nivå av turbulens eller skjærrate som er optimal for en gitt applikasjon. I enkelte applikasjoner betyr dette å unngå strømningsturbulensnivåer og skjærrater over en viss grense for å unngå eller redusere fluidnedbrytning eller blandingen av fasene i et strømmende fluid. I andre applikasjoner betyr dette at strømningsturbulensnivåene og skjærratene blir optimalisert eller til og med økt for å erholde visse strømningsbetingelseseffekter som homogenisering av fluidfasene, miksing eller blanding av kjemikaler inn i fluidfaser eller fremme koalescens til dråper i en dispergert fluidfase i en kontinuerlig fluidfase.

Når det gjelder dråper av en første fluidfase dispergert i en andre kontinuerlig fluidfase som en olje-i-vann emulsjon eller vann-i-olje emulsjon, kan ventilen eller anordningen være utformet til å gi en likevekt dråpestørrelse. Likevekt dråpestørrelsen vil være en samlet funksjon av tilstandene til fluidet og tilstandene til spiralstrømmen. Spesielt har ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen en større likevekts dråpestørrelse enn tidligere kjente trykkreduksjonsventiler. Begrepet likevekts dråpestørrelse betyr at dråpestørrelsen i den innkommende fluidet vil øke over ventilen dersom dråpestørrelsen i innløpsstrømmen er mindre enn likevekts dråpestørrelse.

Uten å ville være bundet av noen teori, er den koalescerende effekten til en ventil eller anordning i henhold til oppfinnelsen antatt å være en kombinasjon av flere mekanismer. For det første får dråpene i den dispergerte fasen kollidere på grunn av turbulensen i spiralstrømmen hvor nivået av turbulens og derved kollisjonsraten avhenger av tilstanden til både spiralledningen og det strømmende fluidet. For det andre, i spiralstrømmen, vil sentrifugalkrefter virke på fluidfasene og presse den tyngre fasen mot den ytre periferien og den lettere fasen inn mot den indre periferien til spiralledningen. Ved å strømme gjennom spiralen, vil derfor konsentrasjonen av den dispergerte fasen øke ved den indre eller ytre delen av tverrsnittsarealet til spiralledningen, avhengig av tettheten til de respektive fluidfasene. I en foretrukket utførelsesform øker ledningens tverrsnittsareal mot utløpet, slik at den koalescerende effekten til ventilen bedres ved å redusere friksjonen til fluidet.

For enkelte utførelsesformer av oppfinnelsen er det fordelaktig å kontinuerlig, gradvis eller trinnvis øke strømningens tverrsnittsarealet til spiralledningen for fluid som strømmer fra innløpet til utløpsenden av en ledningsspiral. Dette er både når spiralstrømmen er radielt innover og utover i en spiral anordnet på en plate eller avkortet kjegle. En økning av strømningstverrsnittsarealet til spiralledningen er spesielt relevant i tilfeller hvor dråpene av et fluid blir koalescert i spiralstrømmen og hvor en forstørrelse av tverrsnittsarealet langs spiralledningen lar dråpene nå en større likevekts dråpestørrelse på grunn av et lavere turbulensnivå. En forstørrelse av tverrsnittsarealet langs spiralledningen er også fordelaktig i tilfeller hvor gass blir frigjort fra strømmen på grunn av trykkreduksjon og hvor den frigjorte gassen medfører at spiralstrømmens hastighet øker, slik at det da brukes en økning av lednings strømningstverrsnittsareal til å forskyve økning av hastigheten til spiralstrømmen og derved muliggjøre en konstant eller økende likevekts dråpestørrelse.

I en annen fordelaktig utførelsesform vil ledningen med redusert tverrsnittsareal for trykkreduksjon, i retningen av strømmen som går fra innsiden av spiralen til utsiden av spiralen, gi redusert sentripetal akselerasjon til fluidet og derved svakt økt koalescerende effekt, mens ledningsseksjonene som forbinder den ytre enden av en ledningsspiral til den indre enden av den neste ledningsspiralen har økt tverrsnittsareal for økt koalescerende effekt. Begrepene innside og utside av spiralen referer til den radielle posisjonen i forhold til en spiral anordnet på en plate eller avkortet kjegle. Alternativt er spiralene koblet direkte slik at strømningsretningen er alternerende utover og innover, hvilket er fordelaktig for å tilveiebringe en kompakt ventil.

Fortrinnsvis innbefatter ventilen et sentralt kontrollelement som er justerbart slik at den kan kontrollere et antall av de trykkreduserende ledningene på linje, hvilket element blir regulert ved rotasjon og/eller langsgående posisjon for å tilkoble eller frakoble ledningene. Fortrinnsvis innbefatter det sentrale kontrollelementet ledninger for fluid for selektivt å tilkoble eller frakoble spiraler, ved rotasjon og/eller langsgående bevegelse av kontrollelementet, ved blokkering eller tilpasning av strømningsboringer til de spiralformede elementene med strømningsboringer eller restriksjoner til kontrollelementet. Kontrollelementet er fortrinnsvis koblet til en aktuator anordnet til å regulere den langsgående og/eller rotasjonsmessige posisjonen til kontrollelementet, hvilken utførelsesform er for strupe- eller reguleringsventiler for hvilke en nøyaktig regulering er kritisk, så som brønnhode strupeventiler. Alternative utførelsesformer har fast trykkreduksjon eller variabel trykkreduksjon ved manuell avkobling eller utbytting av spiralene. En alternativ reguleringsmekanisme inkluderer kobling av to eller flere spiralformede ledninger i parallell, og derved redusere strømningsbegrensningen ved å øke antallet parallelle strømmer. Antallet parallelle spiraler kan reguleres ved å bevege et kontrollelement så som en sentral plugg, stang eller konus inn eller ut.

Spiralledningens tverrsnittsareal kan være sirkulært, rektangulært, kvadratisk eller ha enhver annen form som oppfyller hensikten med å la fluidet strømme i en spiralledning.

Trykkdifferansen mellom nærliggende ledninger forbundet i serie er liten, og tillater ingen eller liten tetning mellom spiralledningen og boringsåpningene til et sentralt kontrollelement som tilkobler eller frakobler nærliggende spiralledninger. Kontrollelementet er fortrinnsvis også balansert, ved å har ledningene forbundet i rett vinkel, 90 °, til elementets lengdeaksen, og derved unngå krefter som skyver elementet ut eller inn.

Ventilen i henhold til oppfinnelsen har fortrinnsvis en lengde til den tilkoblede spiralformede

ledningen i området 0,1 m til 500 m, mer foretrukket 0,2 til 200 m, mest foretrukket 0,5 til 100 m.

Strømningstverrsnittet til hver av N spiralformede ledninger er fortrinnsvis fra 100/N % til 5/N % av oppstrøms og nedstrøms nominelt strømningstverrsnittsareal, mer foretrukket 90/N % til 5/N %, enda mer foretrukket 80/N % til 5/N % av det nominelle tverrsnittsarealet. Dersom alle N ledninger med tverrsnitt er på linje, er strømningstverrsnittet fortrinnsvis 100 % av det nominelle strømningstverrsnittet.

Trykkreduksjonen til ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelse er fra 1 bar til 1000 bar trykkdifferanse over ventilen eller anordningen, mer foretrukket 1-500 bar, enda mer foretrukket 1-200 bar trykkdifferanse over ventilen eller anordningen. For en trykkreduksjon innbefatter ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen lengre ledninger med et større tverrsnittsareal for strømmen enn tidligere kjent ventiler og anordninger, fortrinnsvis flere ganger henholdsvis lengre og større.

Oppfinnelsen tilveiebringer også kombinasjonen av en trykkreduksjonsventil og en separator, som er kjennetegnet ved at ventilen er anordnet oppstrøms av separatoren, og ventilen innbefatter: en relativt lang, ledning med en strømningsboring med relativt lite tverrsnittsareal formet som en spiral eller en spiral anordnet på overflaten av en konus eller avkortet kjegle, hvilken ledning er anordnet mellom innløpet og utløpet og lengden og tverrsnittsarealet til ledningen bestemmer trykkreduksjonen til ventilen.

Ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen representerer også en effektiv løsning ved å redusere problemene forbundet partikkelerosjon, kavitasjonserosjon og lyd, som alle er fysiske fenomen som er spesielt forbundet hastigheten til fluidet. Med ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen kan hastigheten til det strømmende fluidet reduseres til ethvert ønskelig nivå eller begrenses ved tilpasning av ledningens strømningstverrsnittsareal og spirallengde, i kombinasjon tilveiebringe det ønskede trykkfallet over spiralledningen. Deretter blir den ønskede strømningsraten oppnådd ved antallet parallelle spiralledninger.

Kontroll av partikkelerosjon er meget relevant i mange petroleumsapplikasjoner hvor ventiler eller andre reduksjonsanordninger er svært eksponert for sand. Strupe- og reguleringsventiler er typiske eksempler på slike applikasjoner. EP 0520567 A1, EP 1639285 B1 og US 4292991 er eksempler på ventilløsninger som gjør krav på økt erosjonsmotstand. En spesiell applikasjon er ventiler som brukes i sandbehandlingssystemer, f.eks. ved reduksjon av trykket til en strøm av vann/sand eller olje/sand fra en separator eller i en prosess hvor sand blir sirkulert i den hensikt å rense sanden.

Eksempler på ventiler som skal ha en redusert kavitasjon er gitt i EP 1794483 B1 og US 4149563.

Figurer

Oppfinnelsens blir illustrert med to figurer, hvor:

Figur 1 viser ent spiralformet ledningsarrangement med en ventil i henhold til oppfinnelsen; og Figur 2 viser et «konisk spiral» ledningsarrangement med en ventil i henhold til oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse

Det vises til figur 1 som viser et spiralformet ledningsarrangement til en ventil i henhold til oppfinnelsen. Mer spesielt har ventilen 1 et innløpt 2, et utløp 3 og et antall spiralformede ledninger 4 anordnet parallelt i et ventilhus 5. Et sentral kontrollelement 6 regulerer antallet spiralformede ledninger koblet parallelt, fra alle til ethvert antall ned til null, og regulerer derved strømningsraten eller trykket til fluidet. Ved en gitt strømningsrate er trykkreduksjonen på et minimumsnivå når alle elementene er koblet parallelt og det øk mot et maksimum når antallet spiralelementer i linjen reduseres. Kontrollelementet blir regulert ved aksiell bevegelse, manuelt eller av en aktuator. For klarhets skyld er ikke de spiralformede ledningene vist i full detalj.

Det vises til figur 2 som viser et «konisk spiral» ledningsarrangement til en ventil i henhold til oppfinnelsen. Igjen har ventilen 1 et innløp 2 og et utløp 3, men antallet ledninger 4 har blitt anordnet som koniske spiraler eller ledninger parallelt i et ventilhus 5, antallet koniske spiral i linjen eller koblet er kontrollerbart av et sentralt kontrollelement 6 som for den rene spiralformede utførelsesformen vist i figur 1.

Som det klart fremgår av beskrivelsen over er det mulig og noen ganger foretrukket med et antall alternative trekk eller utførelsesformer. Ventilen eller anordningen i henhold til oppfinnelsen kan innbefatte ethvert av trekkene som beskrevet eller vist i dette dokumentet, i enhver operativ kombinasjon og enhver slik operativ kombinasjon er en utførelsesform av oppfinnelsen.

Claims

Oversettelse av opprinnelig innlevert 1. En strømnings- og fluidkondisjonerende trykkreduksjonsventil eller-anordning, innbefattende et innløpt og et utløp, hvilken ventil eller anordning erkarakterisert vedat den innbefatter minst en relativt lang strømningsboringsledning utformet som en spiral eller en spiral anordnet på overflaten til en konus eller avkortet kjegle, hvilken ledning har blitt anordnet mellom innløpet og utløpet, har redusert strømningstverrsnittsareal, og lengden, tverrsnittsarealet og antallet ledninger i linjen bestemmer trykkreduksjonen til et gitt fluid ved en gitt strømningsrate.
2. Ventil i henhold til krav 1, hvorved et antall ledninger formet som en spiral på en rette sirkulær konus eller avkortet kjegleoverflate er pakket tett sammen og er forbundet enten i parallell eller serie eller i en kombinasjon av parallell eller serie.
3. Ventil i henhold til krav 1, hvorved et antall ledninger formet som en spiral på en rett sirkulær konus eller avkortet kjegleoverflate er pakket tett sammen og er forbundet enten i parallell eller serie eller i en kombinasjon av parallell eller serie.
4. Ventil i henhold til hvilke som helst av kravene 1-3, hvorved lengden av den sammenkoblede spiralformede ledningen eller ledningene er i området 0,1 til 500 m, mer foretrukket 0,2 til 200 m og mest foretrukket 0,5 til 100 m.
5. Ventil i henhold til hvilke som helst av kravene 1-4, hvorved ventilen innbefatter et sentralt kontrollelement som er regulerbart for derved å regulere lengde og/eller antallet trykkreduserende ledninger i linjen, hvilket element er regulert ved rotasjon og/eller langsgående posisjon for å tilkoble eller frakoble ledninger.
6. Ventil i henhold til krav 5, hvorved det sentrale kontrollelementet innbefatter ledninger for fluid valgbart for derved å tilkoble eller frakoble spiraler, ved rotasjon og/eller langsgående bevegelse av kontrollelementet.
7. Ventil i henhold til krav 6, hvorved kontrollelementet er koblet til en aktuator anordnet til å regulere den langsgående og/eller rotasjonsmessige posisjonen til kontrollelementet.
8. Ventil i henhold til hvilke som helst av kravene 1-7, hvorved ledningens strømningstverrsnittsareal er sirkulær. Kvadratisk, rektangulært, trekantet eller har enhver annen form som tillater fluidet å strømme i en spiral.
9. Kombinasjonen av en trykkreduksjonsventil og en separator,karakterisert vedat ventilen er anordnet oppstrøms av separatoren og ventilen innbefatter: minst en relativt lang strømningsboringsledning utformet som en spiral eller et spiral anordnet på overflaten av en konus eller avkortet kjegle, hvilken ledning har blitt anordnet mellom innløpet og utløpet, har redusert strømningstverrsnittsareal, og lengden, tverrsnittsarealet og antallet ledning eller ledninger bestemmer trykkreduksjonen til ventilen for et gitt fluid ved en gitt strømningsrate.
10. Anvendelse av en ventil eller anordning i henhold til hvilke som helst av kravene 1-8 for trykkreduksjon oppstrøms av separasjonsutstyr eller for injeksjon av polymerer for stimulert oljeutvinning (EOR).
11. Anvendelse i henhold til krav 10, for minst en av: - forbedre nedstrøms separasjon av olje og vann, eller olje og gass, eller gass og vann, eller olje. Vann og gass; - redusere emulgeringen av petroleumsfaser for å forbedre nedstrøms rørledningstransport av olje og vann, olje og gass, gass og vann eller olje, vann og gass; - redusere nedbrytningen av polymerer i injeksjonsvann til hydrokarbonreservoar; - redusere sanderosjon i forbindelse med separator sandbehandling og renseoperasjoner; - redusere kavitasjon eller støy eller partikkelerosjon i forbindelse med struping av strømmen eller strømningsregulering.