DE1669333A1

DE1669333A1 - Device for treating natural gas

Info

Publication number: DE1669333A1
Application number: DE19681669333
Authority: DE
Inventors: Jan Asselbergs
Original assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: SHELL INT RESEARCH; Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1967-02-02
Filing date: 1968-01-31
Publication date: 1969-10-30
Also published as: GB1140015A; NL6801396A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Verarbeiten von Gas, insbesondere von Erdgas, das häufig unter einem außerordHBtlich hohen Druck einem unterirdischen Behälter oder Speicher entnommen wird.The invention relates to a device for processing gas, in particular natural gas, which is often under a Extraordinarily high pressure is taken from an underground container or storage facility.

Das Gas wird in den Porenräumen der unterirdischen Speicher festgehalten, und es werden bis in diese Speicher hinabreichende Tiefbohrungen angelegt, wenn das Gas entnommen werden soll. Hierbei läßt man das Gas durch die Bohrlöcher zur Erdoberfläche strömen, und nachdem das Gas die Bohrlochköpfe passiert hat, muß das Gas einer Verarbeitung unterzogen werden, um es in einen Zustand zu bringen, in dem es geeignet ist, den· Verbrauchern über Rohrleitungen zugeführt zu werden.The gas is retained in the pore spaces of the underground storage facility, and it is reaching down into this storage facility Deep boreholes created when the gas is to be extracted. Here the gas is let through the boreholes to the surface of the earth flow, and after the gas has passed the wellheads, the gas must undergo processing to turn it into to bring a state in which it is suitable for the · consumers to be supplied via pipelines.

Die Zusammensetzung von Erdgas richtet sich weitgehend nach der Lagerstätte oder dem Speicher, dem.das Gas entnommen wird. In den meisten Fällen besteht das Erdgas zu einem größeren Teil aus Methan. In vielen Fällen enthält das Erdgas auch andere Gase, z.B. höhere Kohlenwasserstoffe, die insbesondereThe composition of natural gas depends largely on the storage facility or storage facility from which the gas is extracted will. In most cases, the natural gas consists to a large extent of methane. In many cases this also contains natural gas other gases, e.g. higher hydrocarbons, in particular

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dann, wenn es sich um Propan, Butan und Bestandteile mit höherem Siedepunkt handelt, in den Hohrleitungen kondensieren, wenn das Gas den Verbrauchern zugeführt werden soll; diese kondensier-'baren Bestandteile führen zu erheblichen Schwierigkeiten. Eine Verarbeitung des gewonnenen Gases vor seiner Zuführung zu den Transportrohrleitungen stellt daher bei den meisten Gewinnungsstätten ein normales Verfahren dar, bei dem das (ras durch eine Expansion abgekühlt wird, so daß die unerwünschten Bestandteile, z.B. bestimmte Kohlenwasserstoffkomponenten, und gegebenenfalls auch Wasserdampf, zur Kondensation gebracht werden, um diese Stoffe in eine geeignete Form zu bringen, in der sie von den Bestandteilen getrennt werden können, die während ihrer Förderung durch eine Rohrleitung im gasförmigen Zustand verbleiben.then when it comes to propane, butane and components with higher levels Boiling point acts, condense in the pipes when the gas is to be supplied to consumers; these condensables Components lead to considerable difficulties. A processing of the gas obtained before it is supplied to the Transport pipelines are therefore a normal process at most extraction sites, in which the (ras through a Expansion is cooled so that the undesired constituents, e.g. certain hydrocarbon components, and optionally also water vapor, can be brought to condensation in order to bring these substances into a suitable form in which they can be removed from the Components can be separated that remain in the gaseous state while they are being conveyed through a pipeline.

Genauer gesagt sieht die Erfindung eine Einrichtung zum Verarbeiten von Erdgas vor, die Mittel umfaßt, um das Gas zur Expansion zu bringen, damit es sich auf eine Temperatur abkühlt, bei der die unerwünschten Kohlenwasserstoffkomponenten und gegebenenfalls das vorhandene Wasser kondensieren, sowie Mittel, die geeignet sind, die flüssigen Kondensate von dem Gas zu trennen.More specifically, the invention provides an apparatus for processing natural gas comprising means for converting the gas to Bring expansion so that it cools to a temperature at which the undesirable hydrocarbon components and optionally condense the water present, as well as means which are suitable for the liquid condensates from the gas separate.

Wenn das Gas Wasser enthält, werden dem Gas häufig Stoffe zugesetzt, die die Bildung von Hydraten verhindern. Diese Hydrate bestehen aus kristallinischen Verbindungen von leiche ten Kohlenwasserstoffen und Wasser. Sie haben das Aussehen von nassem Schnee, und sie können in Zonen, in denen niedrige Temperaturen herrschen, Hindernisse bilden, und in vielen Fällen ist es sehr schwierig, diese Hindernisse zu beseitigen.If the gas contains water, substances are often added to the gas which prevent the formation of hydrates. These Hydrates consist of crystalline compounds of light hydrocarbons and water. They have the appearance of wet snow, and they can create obstacles in low temperature areas and in many cases it is very difficult to remove these obstacles.

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Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit den Schwierigkeiten, die sich bei der Verarbeitung von Erdgas dann einstellen, wenn der Druck, unter dem das Erdgas den Tiefbohrungen entnommen wird, zurückgeht·In particular, the invention is concerned with the difficulties that then arise in the processing of natural gas, when the pressure under which the natural gas is extracted from the deep wells decreases

Während des Anfangsteils der Produktionszeit einer Tiefbohrung steht das Gas häufig unter einem Druck, der genügend hoch ist, so daß es möglich ist, die erforderliche Expansion zum Zweck der Kondensation der unerwünschten Kohlenwasserstoffkomponenten und des Wassers, die im folgenden auch als die kondensierten Flüssigkeiten bezeichnet werden, durchzuführen, ™ ohne daß der Druck des Grases bis unterhalb des Drucks herabgesetzt zu werden braucht, der für den !Transport durch eine Rohrleitung erforderlich ist. In solchen Fällen ist es daher möglich, das Gas nach dieser Expansion oder Entspannung der Rohrleitung zuzuführen, onne aaß es erforderlich ist, das Gas erneut zu verdichten. During the initial part of the production time of a deep well, the gas is often under a pressure that is sufficient is high so that it is possible to achieve the required expansion for the purpose of condensing the undesirable hydrocarbon components and the water, which are also referred to below as the condensed liquids, ™ without the pressure of the grass needing to be reduced to below the pressure required for transport through a pipeline is required. In such cases it is therefore possible to feed the gas into the pipeline after this expansion or relaxation, Then it was necessary to recompress the gas.

Im weiteren Verlauf der Entnahme von Gas aus der Tiefbohrung geht jedoch der Druck, unter dem das Gas aus dem Bohrlochkopf austritt, zurück, bis schließlich ein Wert erreicht ' wird, bei dem es erforderlich ist, das ausreichend entspannte Gas erneut zu verdichten, damit es der Transportrohrleitung unter dem erforderlichen Druck zugeführt werden kann.In the further course of the extraction of gas from the deep borehole, however, the pressure under which the gas comes out of the borehole head goes down exits, back until finally a value is reached, at which it is necessary, the sufficiently relaxed Recompress gas so that it can be fed to the transport pipeline under the required pressure.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Expansionsturbine zu benutzen, um das Gas zu entspannen und es so weit abzukühlen, daß eine Kondensation des Wassers und der höheren Kohlenwasserstoff komponenten des Gases eintritt, und die über die lurbinenwelle abgegebene Energie zu verwenden, um dieses GasIt has already been proposed to use an expansion turbine to expand the gas and cool it down to the point where that a condensation of the water and the higher hydrocarbon components of the gas occurs, and over the Turbine wave to use energy emitted to this gas

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erneut zu verdichten, nachdem die kondensierten !Flüssigkeiten von dem Gas getrennt worden sind. Diese erneute Verdichtung wird dadurch erzielt, daß das Gas durch einen Kreiselverdichter geleitet wird, der auf der gleichen Welle angeordnet ist wie die Turbine. Zwar lassen sich mit einer solchen Einrichtung gute Ergebnisse erzielen, wenn ein Gasstrom verarbeitet wird, bei dem weder der Druck noch die Durchsatzmenge in einem erheblichen Ausmaß variiert, doch werden die erzielten Ergebnisse erheblich schlechter, wenn man eine solche Einrichtung benutzt, um Gas zu verarbeiten, das einer Tiefbohrung entnommen wird, aus welcher das Gas anfänglich unter einem Ho&en oder sehr hohen Druck ausströmt, wobei der -Uruck infolge der Entnahme von Gas im Laufe der Zeit allmählich auf einen Wert zurückgeht, bei dem es nicht mehr möglich ist, das behandelte Gas mit Hilfe der verfügbaren Expansionsenergie erneut auf den in der Transportrohrleitung herrschenden Druck zu verdichten.to recompress after the condensed! liquids have been separated from the gas. This recompression is achieved by passing the gas through a centrifugal compressor which is arranged on the same shaft as the turbine. It is true that such a facility can be used to create good Achieve results when processing a gas stream at which neither pressure nor flow rate is significant The extent will vary, but the results obtained will be significantly inferior if such a device is used to gas to process, which is taken from a deep borehole, from which the gas is initially below a ceiling or very high Pressure flows out, the pressure as a result of the removal of gas gradually decreases over time to a value at which it is no longer possible to use the treated gas to compress available expansion energy again to the pressure prevailing in the transport pipeline.

Die Erfindung sieht nunmehr eine Einrichtung vor, die es ermöglicht, Erdgas zu behandeln, um das gegebenenfalls vorhandene Wasser und die höheren Kohlenwasserstoffkomponenten aus dem Gas zu entfernen und das Gas für den Transport durch eine Rohrleitung geeignet zu machen, wobei eine wirtschaftliche Ausnutzung der Energie möglich ist, die bei der Expansion des Gases verfügbar wird, und zwar ohne Rücksicht auf die Größe der zu verarbeitenden Gasmenge sowie ohne Rücksicht auf den Druck, unter welchem das Gas der Einrichtung zugeführt wird.The invention now provides a device that it allows natural gas to be treated to remove any water and higher hydrocarbon components that may be present to remove from the gas and to make the gas suitable for transport through a pipeline, being an economical one Utilization of the energy is possible, which is available during the expansion of the gas, regardless of the size the amount of gas to be processed and regardless of the pressure under which the gas is supplied to the device.

Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Verarbeiten von Erdgas umfaßt einen Bohrlochkopf, eine mit ihrem Einlaß an den Bohrlochkopf angeschlossene Expansionsturbine, deren AuslaßAn apparatus according to the invention for processing natural gas comprises a wellhead, one with its inlet to the Wellhead connected expansion turbine, its outlet

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mit einem Gas- und Flüssigkeitsabscheider verbunden ist, dessen Gasauslaß mit einer Rohrleitung in Verbindung steht, ferner einen Kreiselverdichter für das Gas, der durch die Expansionsturbine angetrieben werden kann, und dessen Auslaß mit dem Einlaß einer Gasturbine in Verbindung steht, einen Stromerzeuger bzw. einen elektrischen Generator sowie Mittel, um die Welle der Gasturbine mit der Welle des Generators zu kuppeln.is connected to a gas and liquid separator, the gas outlet of which is in communication with a pipeline, further a centrifugal compressor for the gas which can be driven by the expansion turbine and its outlet with the Inlet of a gas turbine communicates with a power generator or an electrical generator and means to the shaft to couple the gas turbine with the shaft of the generator.

Es sei bemerkt, daß im folgenden der Ausdruck "Gasturbine" jeweils die Turbine als solche bezeichnet, und nicht etwa ein Aggregat, das eine Turbine, eine oder mehrere Brennkammern und einen Verdichter umfaßt.It should be noted that in the following the term "gas turbine" denotes the turbine as such, and not one Unit comprising a turbine, one or more combustion chambers and a compressor.

Ferner kann man einen zweiten Kreiselverdichter und Mittel zum Kuppeln der Welle dieses Verdichters mit der Welle der Gasturbine vorsehenj dieser zweite Verdichter ist in eine Leitung eingeschaltet, die den Gasauslaß des Gas- und Flüssigkeit sabscheiders mit dem Eingang der Rohrleitung verbindet, und der Einlaß dieses Verdichters ist an den Gasauslaß des Abscheiders angeschlossen, während sein Auslaß mit dem Eingang der Rohrleitung verbunden ist.Furthermore, a second centrifugal compressor and means for coupling the shaft of this compressor to the shaft of the Gas turbine vorsehenj this second compressor is connected to a line, which is the gas outlet of the gas and liquid separator connects to the inlet of the pipeline, and the inlet of this compressor is to the gas outlet of the separator connected, while its outlet is connected to the inlet of the pipeline.

Weiterhin kann man eine Umgehungsleitung vorsehen, die den zweiten Verdichter überbrückt; diese Umgehungsleitung und der Einlaß des Verdichters sind mit geeigneten verschließbaren Ventilen ausgerüsteteFurthermore, a bypass line can be provided which bypasses the second compressor; this bypass line and the inlet of the compressor are equipped with suitable closable valves

Die Erfindung wird im folgenden an -&and schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher¹ erläutert·The invention will in the following with - & explained and schematic drawings of several embodiments with ¹ ·

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Fig. 1 und 2 zeigen schematisch zwei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Einrichtung.1 and 2 show schematically two different embodiments a device according to the invention.

In Pig. 1 erkennt man bei 10, 10* und 10" drei Bohrlöcher, die sich durch eine Formation 11 erstrecken; diese Bohrlöcher stehen mit dem Porenraum eines hier nicht gezeigten unterirdischen, Gas enthaltenden Reservoirs in Verbindung, und sie sind mit schematisch als Ventile 12, 12· und 12" angedeuteten Bohrlochköpfen versehen, die über Rohrleitungen 13, 13' und 13" mit geschlossenen !,Värmeaustauschern 14 bzw. 14' bzw. 14" in Verbindung stehen. Ein erster Kanal, der sich durch jeden der Wärmeaustauscher 14, 14' und 14" erstreckt, ist mit einem Einlaß 15 bzw. 15' bzw. 15" und einem Auslaß 16 bzw. 16» bzw. 16" versehen. Diese Ein- und Auslässe sind an ein geeignetes Umwälzsystem angeschlossen, das es ermöglicht, ein Kühlmittel durch den ersten Kanal jedes Wärmeaustauschers zu leiten. Derartige Umwälzsysteme sind bekannt, so daß sich eine nähere Beschreibung erübrigen dürfte.In Pig. 1 you can see three drill holes at 10, 10 * and 10 ", extending through a formation 11; these boreholes stand with the pore space of an underground, not shown here, Gas-containing reservoirs in connection, and they are indicated schematically as valves 12, 12 · and 12 " Wellheads provided via pipelines 13, 13 'and 13 " with closed!, heat exchangers 14 or 14 'or 14 "in Connected. A first channel extending through each of the heat exchangers 14, 14 'and 14 "is provided with a Inlet 15 or 15 'or 15 "and an outlet 16 or 16" or 16 ". These inlets and outlets are connected to a suitable circulation system that enables a coolant through the first channel of each heat exchanger. Such circulation systems are known, so that one is closer Description should be superfluous.

Ober den anderen Kanal jedes Wärmeaustauschers stehen die leitungen 13, 13' und 13" über Rohrleitungen 17, 17* und 17" mit den Einlassen von Expansionsturbinen 18, 18· und 18" in Verbindung. Die Auslässe der Expansionsturbinen sind durch leitungen 19, 19' und 19" mit einer gemeinsamen Rohrleitung verbunden, die zu einem G-as- und flüssigkeitsabscheider 21 führt, der mit einem Flüasigkeitsablauf 22 versehen ist und einen Gasauslaß besitzt, welcher über eine leitung 23 mit einer leitung 24 verbunden ist, in die ein Ventil 25 eingeschaltet ist, und die zum Einlaß eines Kreiselgasverdichters 26 führtj ferner ist die leitung 23 mit einer leitung 2? verbunden» inThe lines 13, 13 'and 13 "are above the other channel of each heat exchanger via pipes 17, 17 * and 17 "with the inlets of expansion turbines 18, 18 · and 18" in connection. The outlets of the expansion turbines are through lines 19, 19 'and 19 "with a common pipeline connected to a gas and liquid separator 21 leads, which is provided with a liquid drain 22 and has a gas outlet, which via a line 23 with a line 24 is connected, in which a valve 25 is switched on, and which leads to the inlet of a centrifugal gas compressor 26 furthermore, the line 23 is connected to a line 2? connected »in

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die ein ^ventil 28 eingeschaltet ist, und die zur Austrittsleitung 29 des ^verdichters 26 führt; die leitung 29 führt zu einer hier nicht gezeigten Rohrleitung, mittels deren das behandelte, unter Druck stehende Gras den Verbrauchern zugeleitet werden kann.which is a ^v alve turned 28 and the ^v erdichters leads to the outlet line 29 of the 26; The line 29 leads to a pipeline, not shown here, by means of which the treated, pressurized grass can be fed to the consumers.

ferner sind Kreiselgasverdichter 30, 30· und 30" vorgesehen deren Läuferwellen mit den Läuferwellen der zugehörigen Expansionsturbinen 18, 18* und 18" gekuppelt sind. Die Einlasse 31» 31* und 31^M dieser Gasverdichter stehen mit der Umgebungs- g luft in Verbindung, und ihre Auslässe sind über Leitungen 32, 32· und 32ⁿ mit einer gemeinsamen leitung 33 verbunden, die zu einer Brennkammer 34 führt, die mit einer hier nicht gezeigten Zündvorrichtung versenen ist. In der Brennkammer 34 mündet eine Brennstoffleitung 35. Der Auslaß der Brennkammer 34 steht über eine Leitung 36 in Verbindung mit dem Einlaß einer Grasturbine 37. Der Auslaß 38 dieser Grasturbine mündet mündet in der Atmosphäre. Gemäß Fig. 1 sind die Welle 39 des Läufers des Verdichters 26 und die Yfelle 40 des Läufers der Gasturbine 37 mit schematisch angedeuteten Kupplungsmitteln 41 ausgerüstet, ' die ea ermöglichen, diese »Vellen direkt miteinander zu kuppeln.Furthermore, centrifugal gas compressors 30, 30 * and 30 "are provided, the rotor shafts of which are coupled to the rotor shafts of the associated expansion turbines 18, 18 * and 18". The inlets 31 »31 * and 31 ^M of this gas compressor communicating with the ambient g of air-in connection, and their outlets are connected via lines 32, 32 · and 32 ⁿ connected to a common line 33 which leads to a combustion chamber 34 with an ignition device not shown here is versenen. A fuel line 35 opens into the combustion chamber 34. The outlet of the combustion chamber 34 is connected to the inlet of a gas turbine 37 via a line 36. The outlet 38 of this gas turbine opens into the atmosphere. According to FIG. 1, the shaft 39 of the rotor of the compressor 26 and the shaft 40 of the rotor of the gas turbine 37 are equipped with schematically indicated coupling means 41 which enable these shafts to be coupled directly to one another.

Weiterhin ist ein elektrischer Generator 42 vorgesehen, dessen Läuferwelle 43 mit Kupplungsmitteln 44 versehen ist, so daß die Läuferwelle mit entsprechenden Kupplungsmitteln auf der Läuferwelle 40 der Gasturbine 37 gekuppelt werden kann.Furthermore, an electric generator 42 is provided, the rotor shaft 43 of which is provided with coupling means 44, so that the rotor shaft can be coupled to the rotor shaft 40 of the gas turbine 37 with appropriate coupling means.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 1 näher erläutert.The operation of the device according to FIG. 1 is explained in more detail below.

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Wenn das Ventil 12 geöffnet wird, wird dem unterirdischen Gasspeicher unter hohem Druck stehendes Gras entnommen und Über die Leitung 13 einem der Kanäle des Wärmeaustauschers 14 zugeführt , wo das Gas abgekühlt wird, um dann über eine Rohrleitung 17 der Expansionsturbine 18 zugeführt zu werden· Die kondensierte Flüssigkeit, die sich bereits bei diesem Abkühlungsvorgang gebildet hat, wird von dem Grasstrom mitgerissen und ebenfalls der Turbine zugeführt· In der Turbine 18 wird das Gas entspannt, und die gleichzeitig erfolgende Abkühlung des Gases bewirkt, daß Wasser und Kohlenwasserstoffe zur Kondensation gebracht werden. Insbesondere Kohlenwasserstoffe, die schwerer sind als Methan, werden in einem Ausmaß kondensiert, das sich nach der ursprünglichen Zusammensetzung des Erdgases, der Austrittstemperatur des Bohrlochs und dem Austrittsdruck des aus der Turbine 18 austretenden Fludes richtet· Sa die Beseitigung dieser höheren Kohlenwasserstoffe dazu dient, eine Kondensation derselben in der zu den Verbrauchern führenden Rohrleitung zu verhindern, wird es in den meisten Fällen ausreichen, die Austrittstemperatur und den Austrittsdruck des die Turbine 18 verlassenden Gases so zu wählen, daß grundsätzlich die Mehrzahl der Kohlenwasserstoffkomponenten kondensiert wird, bei denen die Zahl der Kohlenstoffatome gleich derjenigen von Propan oder höher ist. Die Abtrennung der kondensierten Flüssigkeiten von dem Gasstrom findet in dem Gas- und Flüssigkeitsabscheider 21 atatt. Die kondensierten Flüssigkeiten werden dem Abscheider 21 kontinuierlich oder diskontinuierlich über den Ablauf 22 entnommen, während das von den kondensierten Flüssigkeiten befreite behandelte ^as über das geöffnete Ventil 28 und die Leitungen 27 und 29 zum Eingang der zu denWhen valve 12 is opened, high pressure grass is removed from the underground gas storage and over the line 13 is fed to one of the channels of the heat exchanger 14, where the gas is cooled, and then via a pipeline 17 to be fed to the expansion turbine 18 · The condensed liquid, which has already formed during this cooling process, is carried away by the grass flow and also fed to the turbine · The gas is expanded in the turbine 18 and the simultaneous cooling of the Gas causes water and hydrocarbons to condense. In particular hydrocarbons that are heavier than methane, are condensed to an extent that depends on the original composition of the natural gas, the exit temperature of the borehole and the exit pressure of the fluid emerging from the turbine 18 directs the removal this higher hydrocarbons serves to condense the same in the leading to the consumers To prevent the pipeline, in most cases it will be sufficient to determine the outlet temperature and outlet pressure of the the turbine 18 leaving gas to choose so that basically the majority of the hydrocarbon components condensed in which the number of carbon atoms is equal to or higher than that of propane. The separation of the condensed Liquids from the gas stream take place in the gas and liquid separator 21. The condensed liquids are taken from the separator 21 continuously or discontinuously via the outlet 22, while that of the condensed Liquids freed treated ^ as over the open Valve 28 and lines 27 and 29 to the entrance of the to the

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Verbrauchern fahrenden Rohrleitung strömt.Consumers moving pipeline flows.

Während des ersten ^eils der produktiven Lebensdauer des Bohrlochs ist der Austrittsdruck am Bohrlochkopf genügend hoch, so daß der Druck in der Expansionsturbine 18 so weit herabgesetzt werden kann, wie es zur Erzielung der gewünschten Kondensation erforderlich ist, ohne daß der Druck unter den Wert zurückgeht, bei dem das Gas der Transportrohrleitung zugeführt werden soll. Somit ist das Ventil 25 in der zu dem Kreiselverdichter 26 führenden leitung 24 während dieses ersten Stadiums gescnlossen, während das Ventil 28 offen ist, so daß (| das behandelte Gas der Transportrohrleitung zugeführt wird, ohne vorher erneut verdichtet worden zu sein.During the first part of the productive life of the Downhole, the exit pressure at the wellhead is sufficiently high that the pressure in the expansion turbine 18 is reduced so far can be, as it is necessary to achieve the desired condensation, without the pressure below the The value at which the gas is to be fed to the transport pipeline decreases. Thus, the valve 25 is in the to the Line 24 carrying centrifugal compressor 26 is closed during this first stage while valve 28 is open so that (| the treated gas is fed to the transport pipeline without having previously been recompressed.

Da sich der Verdichter 26 während des ersten Betriebsstadiums des Bohrlochs nicht in betrieb befindet, ist die Läuferwelle 39 dieses Verdichters nicht mit der Läuferwelle 4-0 der Gasturbine 37 gekuppelt.Since the compressor 26 is not in operation during the first stage of operation of the borehole, the rotor shaft is off 39 of this compressor is not coupled to the rotor shaft 4-0 of the gas turbine 37.

Die Energie, die durch die Expansionsturbine 18 an den Kreiselgasverdichter 30 abgegeben wird, dient dazu, Luft zu verdichten, die über den Einlaß 31 angesaugt wird, sowie dazu, die so erzeugte Druckluft über die Leitungen 32 und 33 der Verbrennungskammer 34 und der zum Einlaß der- gasturbine 37 führenden leitung 36 zuzuführen. Die Druckluft entspannt sich in der Gasturbine 37 und gibt hierbei Energie ab, die über die Kupplung 44 dem Stromerzeuger 42 zugeführt wird. Die so erzeugte elektrische Energie wird auf eine hier nicht gezeigte Weise nutzbar gemacht. Nachdem die Luft ihre Energie abgegeben hat, entweicht sie über den Auslaß 38 aus der Turbine 37.The energy that is given off by the expansion turbine 18 to the centrifugal gas compressor 30 is used to air compress, which is sucked in via the inlet 31, as well as, the compressed air thus generated via the lines 32 and 33 of the combustion chamber 34 and to the inlet of the gas turbine 37 leading line 36 feed. The compressed air relaxes in the gas turbine 37 and in this case gives off energy that is via the Coupling 44 is fed to the power generator 42. The electrical energy thus generated is in a manner not shown here made usable. After the air has given up its energy, it escapes from the turbine 37 via the outlet 38.

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Das pneumatische Bnergieubertragungssystem, das den Verdichter 30, die leitungen 32, 33 und 36 sowie die Gasturbine 37 umfaßt, wobei dieses System zwischen der Expansionsturbine und dem Stromerzeuger 42 angeordnet ist, ermöglicht es auf sehr zweckmäßige und vorteilhafte Weise, die durch die Expansion des unter hohem Druck stehenden Gases freigesetzte Energie einem Stromerzeuger zuzuführen. Um eine Beschädigung der Expansionsturbine 18 durch die in ihr kondensierenden Flüssigkeiten zu vermeiden, ist diese Turbine als einstufige Turbine ausgebildet· Da der -Druck des Gases während des ersten Teils der Produktionszeit der Tiefbohrung häufig sehr hoch ist und z.B. etwa 200 bis 300 atü betragen kann, ist das Gasvolumen, das die Turbine je Zeiteinheit durchströmt, relativ klein. Infolgedessen wird auch der Durchmesser des Turbinenläufers ziemlich klein sein, so daß es erforderlich ist, mit einer sehr hohen Drehzahl zu arbeiten, damit eine genügend hohe Tangetialgeschwindigkeit der Turbinenschaufeln erzielt wird. Es ist nicht zweckmäßig, einer Stromerzeuger direkt mit der Welle einer mit einer so hohen Drehzahl arbeitenden Expansionsturbine zu kuppeln; außerdem würde hierdurch die Drehzahl der Turbine nicht nur während des ersten Produktiοnsstadiums der Gasquelle, sondern auch unter anderen Bedingungen festgelegt·The pneumatic energy transmission system that the Compressor 30, the lines 32, 33 and 36 and the gas turbine 37 comprises, this system between the expansion turbine and the power generator 42 is arranged, it enables in a very expedient and advantageous manner that by the expansion The energy released by the high pressure gas is fed to a power generator. To avoid damage to the expansion turbine 18 due to the liquids condensing in it, this turbine is designed as a single-stage turbine Because the pressure of the gas during the first part of the production time the deep borehole is often very high and can, for example, be around 200 to 300 atmospheres, is the volume of gas that the turbine flowed through per unit of time, relatively small. As a result, will the diameter of the turbine rotor can also be quite small, so that it is necessary to work at a very high speed, so that a sufficiently high tangetial speed the turbine blades is achieved. It is not practical to have an electricity generator directly with the shaft of one with such a high one Speed to couple working expansion turbine; In addition, this would reduce the speed of the turbine not only during the first stage of production of the gas source, but also below other conditions set

Wenn man dagegen die Expansionsenergie in pneumatische Energie verwandelt, ist es möglich, die pneumatische Energie in mechanische Energie umzuwandeln, und zwar mit Hilfe einer Gasturbine, die mit einer relativ niedrigen Drehzahl arbeitet» so daß der Stromerzeuger mechanisch mit der Gasturbine gekuppelt werden kann*If, on the other hand, the expansion energy is converted into pneumatic energy, it is possible to convert it into pneumatic energy to convert it into mechanical energy with the help of a gas turbine that works at a relatively low speed » so that the generator can be mechanically coupled to the gas turbine *

Während des vorstehend beschriebenen ersten dtadiums der Ausnutzung der Gasquelle wird die durch die Expansionsturbine 18 erzeugte Energie zum größten Teil mit Hilfe des Stromerzeugers 42 in elektrische Energie verwandelt. Während dieses Stadiums nimmt der -Druck des Gases allmählich ab, bis ein Wert erreicht wird, bei dem der Druck, der sich ergibt, nachdem der Druck so weit verringert worden ist, daß die gewünschte Kondensation eintritt, niedriger ist als der Druck, unter dem das Gas der Transportrohrleitung zugeführt werden muß. Während des nächsten Stadiums der Ausnutzung der Gasquelle, das im folgenden als das zweite Stadium bezeichnet wird, wird der Stromerzeuger 42 von der Gasturbine 37 abgekuppelt, und statt dessen wird der Verdichter 26 mit der Gasturbine gekuppelt. Ferner wird das Ventil 25 geöffnet, während das Ventil 28 geschlossen wird. In diesem Fall dient die in der Expansionsturbine 18 freigesetzte Expansionsenergie dazu, das behandelte Gas erneut auf einen Druck zu verdichten, der genügend hoch ist, damit das Gas der Transportrohrleitung zugeführt werden kann. Es sei bemerkt, daß sich zwischen dem ersten und dem zweiten Stadium ein Zwischenstadium ergeben kann, bei dem nur ein Teil der Expansionsenergie benötigt wird, um das Gas erneut zu verdichten· Der verbleibende Teil dieser Energie kann dann dadurch in elektrische Energie verwandelt werden, daß,der Stromerzeuger 42 mit der Turbine 37 gekuppelt wird, mit der auch der Verdichter 29 gekuppelt ist.During the first stage of the Utilizing the gas source, the energy generated by the expansion turbine 18 is for the most part with the help of the power generator 42 transformed into electrical energy. During this stage the pressure of the gas gradually decreases until it reaches a value at which the pressure that results after the pressure has been reduced so much that the desired condensation occurs, is lower than the pressure under which the gas must be fed to the transport pipeline. During the next The stage of utilizing the gas source, hereinafter referred to as the second stage, is the power generator 42 of the gas turbine 37 is decoupled, and instead the compressor 26 is coupled to the gas turbine. Furthermore, the valve 25 opened while the valve 28 is closed. In this In the event, the expansion energy released in the expansion turbine 18 is used to repress the treated gas to compress, which is high enough so that the gas can be fed to the transport pipeline. It should be noted that an intermediate stage can arise between the first and the second stage in which only part of the expansion energy is needed to compress the gas again · The remaining part of this energy can then be converted into electrical Energy will be transformed that, the power generator 42 with the turbine 37 is coupled, with which the compressor 29 is coupled.

Während des zweiten Stadiums der Ausnutzung des Bohrlochs geht der Druck am Bohrlochkopf noch weiter zurück. Wenn sich eine Situation ergeben hat, bei der der Druck am Auslaß desDuring the second stage of the well exploitation the pressure at the wellhead decreases even further. If a situation has arisen where the pressure at the outlet of the

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Verdichters 26 bis unter den Druck absinkt, unter dem das behandelte Gas der zu den Verbrauchern führenden Rohrleitung zugeführt werden muß, wird der Brennkammer 34 ein Brennstoff über die Leitung 35 zugeführt; der Brennstoff wird gezündet, und nunmehr wird die Energiemenge vergrößert, die der Turbine 37 durch den luftstrom zugeführt wird, und die zur Verfügung steht, um das behandelte Gras mit Hilfe des Verdichters 26 erneut zu verdichten. Das Ausmaß der Zufuhr von Brennstoff, mit dem während dieses Produktionsstadiums gearbeitet wird, das als das dritte Stadium bezeichnet wird, kann entsprechend der Energie variiert werden, die benötigt wird, um das Gas erneut zu verdichten. Allgemein ist festzustellen, daß während dieses dritten Stadiums der Gasdruck am Bohrlochkopf allmählich zurückgeht, und daß der Brennkammer 34 allmählich größere Brennstoffmengen zugeführt werden müssen.Compressor 26 drops to below the pressure under which the treated Gas must be supplied to the pipeline leading to the consumers, the combustion chamber 34 is a fuel supplied via line 35; the fuel is ignited, and now the amount of energy is increased that of the turbine 37 is supplied by the air flow, and which is available to the treated grass with the aid of the compactor 26 again to condense. The extent of the supply of fuel that is worked with during this stage of production, which is called The third stage, called the third stage, can be varied according to the energy required to re-gas the gas condense. In general, it should be noted that during this third stage the gas pressure at the wellhead gradually decreases, and that the combustion chamber 34 must gradually be supplied with larger amounts of fuel.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß die pneumatische Kraftübertragung zwischen der Expansionsturbine 18 und dem Stromerzeuger 42 und/oder dem Verdichter 26 βehr anpassungsfähig ist. Erstens ermöglicht es die beschriebene Einrichtung, den Stromerzeuger unabhängig von der Drehzahl der Expansionsturbine mit einer konstanten Drehzahl anzutreiben. Zweitens ist es möglich, die durch die Expansion des Gases freigesetzte Energie auf eine sehr wirtschaftliche Weise auszunutzen, und drittens kann auf sehr einfache Weise zusätzliche Energie zugeführt werden, wenn die Umstände dies erforderlich machen.From the above description it can be seen that the pneumatic power transmission between the expansion turbine 18 and the power generator 42 and / or the compressor 26 is very adaptable. First, it enables the described Device to drive the generator at a constant speed regardless of the speed of the expansion turbine. Second, it is possible to use the energy released by the expansion of the gas in a very economical way, and thirdly, additional energy can be added in a very simple manner if circumstances so require.

Zwar bezieht sich die vorstehende Beschreibung nur auf die Verarbeitung von Gas, das einer einzigen Tiefbohrung ent-It is true that the above description only relates to the processing of gas from a single deep borehole.

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nommen wird, doch liegt es auf der **and, daß diese Beschreibung auch für den Fall gilt, daß das Gas mehreren Tiefbohrungen entnommen wird· Gemäß Mg. 1 kann das "entil 12¹ geöffnet werden, um 'die (Turbine 18' in betrieb zu setzen; die durch die Expansion des Gases in dieser Turbine freigesetzte Energie wird in dem Verdichter 30' in pneumatische Energie umgesetzt, die mit der pneumatischen Energie vereinigt wird, welche von dem durch die Turbine 18 angetriebenen Verdichter 30 erzeugt wird; die gesamte Energiemenge wird dann der Gasturbine 37 zugeführt. Wenn die Drücke an den Bohrlochköpfen nicht phasengleich zurückgehen, ist es z.B. möglich, zusätzliche Energie aus dem Bohrloch 10· oder dem Bohrloch 10" oder beiden Bohrlöchern oder gegebenenfalls einem beliebigen anderen Bohrloch auszunutzen, um den Zeitpunkt zu verschieben, von dem ab Brennstoff in der Brennkammer 34 verbrannt werden muß.is accepted, but it is on the ** and that this description also applies to the case that the gas plurality of deep wells is taken · According Mg. 1 can be "alve 12 ¹ opened to 'the (turbine 18' in The energy released by the expansion of the gas in this turbine is converted in the compressor 30 'into pneumatic energy, which is combined with the pneumatic energy generated by the compressor 30 driven by the turbine 18; the entire amount of energy is then fed to the gas turbine 37. If the pressures at the wellheads do not decrease in phase, it is possible, for example, to utilize additional energy from the well 10 "or the well 10" or both wells or possibly any other well in order to postpone the point in time from which fuel must be burned in the combustion chamber 34.

Eine noch größere Anpassungsfähigkeit der Kraftübertragung zwischen der Expansionsturbine und dem Stromerzeuger und/ oder dem Verdichter zum erneuten Verdichten des behandelten Gases läßt sich mit Hilfe der in Mg. 2 gezeigten Einrichtung erzielen, wenn mehrere Bohrlöcher an eine gemeinsame Transportrohrleitung angeschlossen sind.An even greater adaptability of the power transmission between the expansion turbine and the generator and / or the compressor for re-compressing the treated Gas can be obtained with the aid of the device shown in Fig. 2 if several boreholes are connected to a common transport pipeline are connected.

In Pig. 2 erkennt man mehrere Bohrlöcher 50, 50» usw., deren Bohrlochköpfe jeweils mit dem Einlaß von Expansionsturbinen 51» 51' usw. Über Ventile 52, 52' usw. verbunden sind. Zur Vereinfachung werden im folgenden nur die Bezugszahlen desjenigen Teils der Einrichtung erwähnt, welcher in direkter Verbindung mit dem Bohrloch 50 steht. Wenn es erforderlich ist,In Pig. 2 one recognizes several drill holes 50, 50 »etc., the wellheads of which are connected to the inlet of expansion turbines 51 »51 ', etc. via valves 52, 52', etc., respectively. For the sake of simplicity, only the reference numbers of that are given below Mentioned part of the device which is in direct communication with the borehole 50. If it is necessary,

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ähnliche ^eile der Einrichtung zu erwähnen, werden ^eile der Einrichtung, die mit einer der anderen Tiefbohrungen verbunden sind, durch entsprechende Bezugszahlen bezeichnet, denen jeweils ein Kennstrich oder zwei J^ennstriche usw. beigefügt sind.To mention similar parts of the establishment will be parts of the Equipment associated with one of the other deep wells is denoted by corresponding reference numerals to which a mark or two separators etc. are attached.

Der Auslaß der Expansionsturbine 51 ist durch eine Rohrleitung 53 mit einem Gras- und Plüssigkeitsabscheider 54 verbunden, der mit einem Flüssigkeitsauslaß 55 und einem Gasauslaß 56 versehen ist; der Gaeauelaß 56 ist über ein Ventil 57 mit einer leitung 58 sowie über ein Ventil 59 mit einer Leitung verbunden. Die Leitung 60 bildet eine Sammelleitung zum Aufnehmen des behandelten Gases aus sämtlichen Abscheidern 54, 54* usw. der Einrichtung, und die Leitung 60 ist mit einer weiteren Leitung 61 verbunden, die zum Eingang der Transportleitung 62 führt, mittels deren die Verbraucher versorgt werden·The outlet of the expansion turbine 51 is connected by a pipe 53 to a grass and liquid separator 54, the one with a liquid outlet 55 and a gas outlet 56 is provided; the Gaeauelaß 56 is via a valve 57 with a line 58 and connected via a valve 59 to a line. The line 60 forms a manifold for receiving of the treated gas from all of the separators 54, 54 *, etc. of the device, and the line 60 is connected to another Line 61 connected, which leads to the input of the transport line 62, by means of which the consumers are supplied

Der Verdichter 63, dessen Läufer auf der gleichen Welle angeordnet ist, die auch den Läufer der Expansionsturbine 51 trägt, ist mit einem Einlaß 64 und einem Auslaß 65 versehen. Der Auslaß 65 ist an eine Brennkammer 66 angeschlossen, die mit einer, hier nicht gezeigten Zündvorrichtung versehen istj der Auslaß der Brennkammer 66 ist durih eine Leitung 67 mit einer Sammelleitung 68 verbunden, die ihrerseits über eine Leitung in Verbindung mit dem Einlaß einer Gasturbine 70 steht. Die Welle 71 der Gasturbine 70 ist mit Kupplungsmittel 72 und 73 ausgerüstet, damit diese Welle mit der Welle 74 eines Kreiselverdichters 75 bzw. der Welle 76 eines Stromerzeugers 77 gekuppelt werden kann. Der Auslaß des Kreiselverdichters 75 steht über eine Leitung 78 mit einem Ventil 79 in Verbindung mit derThe compressor 63, whose rotor is on the same shaft is arranged, which also carries the rotor of the expansion turbine 51, is provided with an inlet 64 and an outlet 65. The outlet 65 is connected to a combustion chamber 66 which is provided with an ignition device not shown here The outlet of the combustion chamber 66 is connected by a line 67 to a collecting line 68, which in turn is connected via a line is in communication with the inlet of a gas turbine 70. The shaft 71 of the gas turbine 70 is provided with coupling means 72 and 73 equipped so that this shaft is coupled to the shaft 74 of a centrifugal compressor 75 or the shaft 76 of a power generator 77 can be. The outlet of the centrifugal compressor 75 is via a line 78 with a valve 79 in connection with the

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Traneportrohrleitung 62. Der Einlaß des Verdichters 75 ist durch eine -^eitung 80 mit der Sammelleitung 58 verbunden.Traneport pipeline 62. The inlet of compressor 75 is Connected to the manifold 58 by a line 80.

Sine leitung 81 mit einem ^ventil 82 erstreckt sich zwischen der leitung 53 und der Brennkammer 66. Wenn das ^ventil geöffnet wird, wird der Brennkammer 66 Brennstoff zugeführt.Sine line 81 with a ^v alve 82 extends is 66. If the ^v alve opened between the line 53 and the combustion chamber, the combustion chamber 66 is fed fuel.

Nachstehend wird die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 näher erläutert.The mode of operation of the device according to FIG. 2 is explained in more detail below.

Wird das ^ventil 52 geöffnet, strömt Gas aus dem Bohrloch 50 zu der Expansionsturbine 51, in der das Gas entspannt und abgekühlt wird, so daß kondensierte Flüssigkeiten entstehen, die von dem Gas in dem Abscheider 54 getrennt werden· Sa das Ventil 57 geschlossen und das ^ventil 59 offen ist, strömt das Gas weiter über die Sammelleitung 60 und die leitung 61 zu der Traneportrohrleitung 62. Die durch die Expansion des Gases in der Turbine 51 freigesetzte Energie wird dem Verdichter 63 zugeführt, mittels dessen Luft verdichtet wird, die über die leitung 65, die Brennkammer 66, die Leitung 67, die Sammelleitung 68 und die Leitung 69 der Gasturbine 70 zugeführt wird. In der Gasturbine 70 wird die pneumatische Energie In mechanische Energie umgewandelt, die über die Welle 71, die Kupplung und die Welle 76 dem Stromerzeuger 77 zugeführt wird. Unter diesen Umständen ist der Verdichter 75 nicht mit der Turbine gekuppelt.If the ^v alve 52 is opened, gas flows from the wellbore 50 to the expansion turbine 51, in which the gas is expanded and cooled, so that condensed liquids arise, which are separated from the gas in the separator 54 · Sa, the valve 57 is closed and the ^v alve 59 is open, the gas flows further through the bus line 60 and the line 61 to the Trane port pipe 62. the released by the expansion of the gas in the turbine 51 power is supplied to the compressor 63, is compressed by means of which air passing over the line 65, the combustion chamber 66, the line 67, the collecting line 68 and the line 69 of the gas turbine 70 is fed. In the gas turbine 70, the pneumatic energy is converted into mechanical energy, which is fed to the power generator 77 via the shaft 71, the coupling and the shaft 76. In these circumstances the compressor 75 is not coupled to the turbine.

Wenn der Jruck des Gases am Kopf des Bohrlochs 50 während eines späteren Stadiums des Betriebs zurückgeht, ist der in der Leitung 61 herrschende Druck so niedrig, daß das Gas der Transportrohrleitung 62 nicht mehr zugeführt werden kann. InIf the pressure of the gas at the head of the borehole 50 during at a later stage of operation goes back, the prevailing pressure in line 61 is so low that the gas of the Transport pipeline 62 can no longer be fed. In

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diesem Fall wird aer Verdichter 75 mit der Tnnbine 70 gekuppelt, und das behandelte Gas wird durch Schließen des Ventils 59 und Öffnen der Ventile 57 und 79 durch den Verdichter 75 geleitet, bevor es mit einem erhöhten Druck, der Transportrohrleitung 62 zugeführt wird. Es sei bemerkt, daß die durch den Generator 77 erzeugte elektrische Energiemenge allmählich abnimmt, wenn der ^ruck am Kopf des Bohrlochs 56 zurückgeht. Ist dieser '"ruck auf einen so niedrigen ^Mert zurückgegangen, daß die der Turbine 63 zu entnehmende Expansionsenergie nicht mehr ausreicht, um das behandelte Gas mit Hilfe des Verdichters 75 auf den in der Transportrohrleitung herrschenden -^ruck zu verdichten, ist es möglich, ein zweites Bohrloch 50'durch Öffnen des Ventils 52* zu öffnen. Hierbei ist angenommen, daß daß Bohrloch 50· mit einer anderen Lagerstätte in Verbindung steht als dem Bohrloch 50. Diese Lagerstätte bzw. der Speicher enthält Gas, das unter einem ^ruck steht, der höher ist als der -^ruck des Gases in der Lagerstätte, an die sich das Bohrloch 50 anschließt. Dass dem Bohrloch 50* entnommene Gas wird in der Turbine 51' entweder auf den in der Transportrohrleitung herrschenden ^ruck entspannt und dieser Leitung zugeführt, nachdem die kondensierten Flüssigkeiten mit Hilfe des Abscheiders 54* abgeschieden worden sind, und zwar über das Ventil 59'» die Sammelleitung 60 und die Leitung 61, oder das Gas wird dann, wenn es bis unterhalb des Drucks in der Transportrohrleitung entspannt worden ist, der Sammelleitung 58 zugeführt, um dann erneut verdichtet zu werden. Die bei der Expansion freigesetzte Energie wird durch den Verdichter 63'. in pneumatische Energie verwandelt, die über die Leitung 65*9 die Brennkammer 66',In this case, the compressor 75 is coupled to the turbine 70, and the treated gas is passed through the compressor 75 by closing the valve 59 and opening the valves 57 and 79 before it is fed to the transport pipeline 62 at an increased pressure. It should be noted that the amount of electrical energy generated by generator 77 gradually decreases as the jerk at the head of borehole 56 subsides. If this'"jolt to such a low ^M ert decreased that the turbine 63 is no longer sufficient to be removed expansion energy to the treated gas with the aid of the compressor 75 to the pressure prevailing in the transport tube - ^ jerk to compress, it is possible to open a second borehole 50 'by opening the valve 52. It is assumed here that borehole 50 is in communication with a different deposit than borehole 50. This deposit or storage facility contains gas which is under pressure which is higher than the pressure of the gas in the deposit to which the borehole 50 is connected. The gas removed from the borehole 50 * is either relaxed in the turbine 51 'to the pressure prevailing in the transport pipeline and fed to this line , after the condensed liquids have been separated with the aid of the separator 54 *, via the valve 59 '»the collecting line 60 and the line 61, or the gas is then, if it until the pressure in the transport pipeline has been released, fed to the collecting line 58, in order to then be compressed again. The energy released during the expansion is passed through the compressor 63 '. converted into pneumatic energy, which via the line 65 * 9 the combustion chamber 66 ',

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die leitung 67', die Sammelleitung 68 und die Leitung 69 der Gasturbine 70 des Aggregats zugeführt wird,* das den Stromerzeuger 77, die Gasturbine 70 und den Verdichter 75 umfaßt, so daß die pneumatische Energie in dem Verdichter 75 in Verdichtungsenergie umgesetzt wird, um den Druck des behandelten Gases zu erhöhen, das dem Bohrloch 50 oder einer beliebigen Kombination von Bohrlöchern entnommen wird, wobei ein Seil der pneumatischen Energie durch den Generator 77 in elektrische Energie umgewandelt wird.the line 67 ', the manifold 68 and the line 69 of the Gas turbine 70 of the unit is supplied, * which the power generator 77, the gas turbine 70 and the compressor 75, so that the pneumatic energy in the compressor 75 into compression energy is reacted to increase the pressure of the treated gas entering the wellbore 50 or any combination taken from boreholes using a rope of the pneumatic Energy is converted into electrical energy by the generator 77.

Es ist ersichtlich, daß es bei der Einrichtung nach ]?ig. möglich ist, eine beliebige 7/ahl zwischen den Bohrlöchern zu treffen, mittels deren das gewonnene Ga3 direkt der Sransportrohrleitung zugeführt wird, nachdem die kondensierten !Flüssigkeiten von dem Gas getrennt worden sind, und zwar in einer Kombination mit anderen gewählten Bohrlöchern, bei denen das gewonnene Gas erneut auf den in der Transportrohrleitung herrschenden Druck verdichtet werden muß, nachdem die kondensierten !Flüssigkeiten davon getrennt worden sind, wobei die Energie für die erforderliche erneute Verdichtung mindestens teilweise durch die Expansionsenergie gebildet wird, welche aus dem Gas stammt, das der zuerst erwähnten Gruppe von Bohrlöchern entnommen worden ist. Die erste und die zweite gewählte Gruppe von Bohrlöchern stehen dann mit verschiedenen gashaltigen Formationen bzw. lagerstätten in Verbindung. Die durch die Gasturbine 70 erzeugte überschüssige Energie kann durch den Generator 77 in elektrische Energie verwandelt werden. Wenn keine ausreichende Energiemenge zur Verfugung steht, ist es möglich, Brennstoff in mindestens einer der Brennkammern 66, 66* usw.It can be seen that there is a downturn in the establishment. it is possible to add any number between the drill holes meet, by means of which the recovered Ga3 directly to the transport pipeline is supplied after the condensed! liquids have been separated from the gas, in a Combination with other selected boreholes, in which the extracted gas is again on the prevailing in the transport pipeline Pressure must be compressed after the condensed liquids have been separated therefrom, with the energy for the required recompression is at least partially formed by the expansion energy, which is derived from the Gas originates from the first mentioned group of wells. The first and second selected group of boreholes are then connected to various gas-containing formations or deposits. The one by the gas turbine Excess energy generated 70 can be converted into electrical energy by the generator 77. If not sufficient If the amount of energy is available, it is possible to store fuel in at least one of the combustion chambers 66, 66 * etc.

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zu verbrennen, nacndem die Yentile 82, 82' usw. geöffnet worden sind und das brennbare Gemisch, in den Brennkammern gezündet worden ist.to burn after the valves 82, 82 'etc. have been opened are and the combustible mixture, ignited in the combustion chambers has been.

Is sei bemerkt, daß sich die Erfindung nicht auf die an Hand von Mg. 1 und 2 beschriebenen Anordnungen beschränkt· Als .Beispiele werden im folgenden verschiedene Einzelheiten behandelt, bezüglich deren sich eine erfindungsgemäße Einrichtung von den an "and von Fig. 1 und 2 beschriebenen unterscheiden kann.It should be noted that the invention does not apply to the Configurations described by Mg. 1 and 2 are limited. As .Examples, various details are given below treated, with respect to which a device according to the invention differ from those described at "and of FIGS. 1 and 2 can.

Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich nicht auf eine bestimmte Zahl von Bohrlöchern und auch nicht auf Bohrlöcher, mittels deren Gas einer gemeinsamen Formation entnommen wird. Gegebenenfalls kann man mehrere Bohrlöcher mit einer einzigen Expansionsturbine verbinden.The application of the invention is not limited to a specific number of boreholes and also not to boreholes, by means of which gas is taken from a common formation. If necessary, you can drill several holes with one connect single expansion turbine.

Wenn die Temperatur des gewonnenen Gases genügend niedrig ist, so daß man in der gewünschten Weise kondensierte Flüssigkeiten erhält, nachdem das Gas in der Turbine entspannt worden ist, ist es möglich, den in Fig. 1 gezeigten Wärmeaustauscher 14 fortzulassen. Wenn mit einem Wärmeaustauscher oder sogar mit mehr als einem Wärmeaustauscher gearbeitet wird, können diese Wärmeaustauscher im Gegensatz zu Fig. 1 von anderer Konstruktion sein. Das Kühlmittel kann den Wärmeaustauschern von einer äußeren Quelle aus oder von dem mit Hilfe der Einrichtung durchgeführten Prozeß aus zugeführt werden? beispielsweise kann man einen Teil des entspannten Gases oder die gesamte Menge des entspannten Gases nach dem Verlassen der Expansionsturbine oder nach dem Verlassen des Gas- und Flüssigkeitsabscheiders durch den für das Kühlmittel bestimmten Kanal des bzw. . 909844/1550When the temperature of the gas recovered is low enough to condense in the desired manner Liquids obtained after the gas has been expanded in the turbine, it is possible to use the heat exchanger shown in FIG 14 to omit. When working with one heat exchanger or even with more than one heat exchanger, can these heat exchangers in contrast to Fig. 1 of others Be construction. The coolant can be supplied to the heat exchangers from an external source or by means of the device carried out process are fed out? for example can be a part of the expanded gas or the entire amount of the expanded gas after leaving the expansion turbine or after leaving the gas and liquid separator through the channel intended for the coolant of the or . 909844/1550

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- 19 jedes Wärmeaustauschers leiten.- 19 each Guide the heat exchanger.

Zwar werden bei den in Fig· 1 und 2 gezeigten Einrichtungen die Expansionsturbinen und die Gras- und Flüssigkeitsabscheider durch getrennte Baueinheiten gebildet, doch kann man auch Kombinationen dieser Baueinheiten in der V/eise verwenden, daß man die Expansionsturbine in den Abscheideraum des Gas- und FlUssigkeitsabscheiders einbaut. Bei den Abscheidern kann es sich jeweils um eine beliebige geeignete Konstruktion handeln.Although the devices shown in FIGS. 1 and 2 the expansion turbines and the grass and liquid separators formed by separate structural units, but one can also Combinations of these structural units in the V / use that you can use the expansion turbine in the separation chamber of the gas and Built-in liquid separator. With the separators it can are each of any suitable construction.

Bei der Einrichtung nach Fig. 1 kann man Flüssigkeits- und Gasabscheider vorsehen, die zwischen den Kühlern 14, 14* UBW* einerseits und den Expansionsturbinen 18, 18* usw. andererseits angeordnet sind.In the device according to Fig. 1 you can liquid and provide gas separators between the coolers 14, 14 * UBW * on the one hand and the expansion turbines 18, 18 * etc. on the other are arranged.

Gegebenenfalls kann man eine geeignete mit Ventilen versehene Umgehungsleitung vorsehen, mittels deren der Gasstrom um die bzw. jede Verbrennungskammer herumgeleitet werden kann· Es sei bemerkt, daß außerdem die Ventile vorgesehen werden müssen, die es ermöglichen, den Gasstrom entweder durch die Brennkammer hindurch oder um sie herum zu leiten. Ferner ist es möglich, die pneumatische Energieübertragungseinrichtung in Form einer geschlossenen Schleife auszubilden, indem man den Auslaß der Gasturbine, d.h. der Gasturbine 37 nach Fig. 1 bzw. der Gasturbine 70 nach Fig. 2 mit dem Einlaß des Verdichters 30 (Fig. 1) bzw. dem Einlaß des Verdichters 63 (Fig. 2) verbindet und in diese Verbindung einen Pufferbehälter einschaltet. Diese geschlossene Schleife arbeitet nur dann, wenn in der Brennkammer 34 nach Fig. 1 bzw. der Brennkammer 66 nach Fig. 2 kein Brennstoff verbrannt wird.If necessary, a suitable valved bypass line can be provided by means of which the gas flow can be controlled around which or each combustion chamber can be routed It should be noted that the valves must also be provided that allow the gas flow either through the The combustion chamber through or around it. It is also possible to use the pneumatic energy transmission device in Form a closed loop by opening the outlet of the gas turbine, i.e. the gas turbine 37 of Figs. the gas turbine 70 according to FIG. 2 with the inlet of the compressor 30 (FIG. 1) or the inlet of the compressor 63 (FIG. 2) and switches on a buffer tank in this connection. This closed loop only works when in the combustion chamber 34 according to FIG. 1 or the combustion chamber 66 according to FIG. 2, no fuel is burned.

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Zwar wird bei der Einrichtung nach Fig. 2 Gas als Brennstoff für die Brennkammern verwendet, doch liegt es auf der Hand, daß man auch einen beliebigen anderen geeigneten Brennstoff verwenden könnte·Although gas is used as fuel for the combustion chambers in the device according to FIG. 2, it is on the Hand that any other suitable fuel could be used

Die direkte Kupplung zwischen den Expansionsturbinen und den Kreiselverdichtern, die bei den dargestellten Einrichtungen dadurch bewirkt wird, daß die Läufer jedes !Turbinen- und Verdichteraggregats auf einer einzigen Welle angeordnet oder auf getrennten gleichachsigen, durch Kupplungsmittel verbundenen Wellen angeordnet sind, kann durch mechanische Kraftübertragungsmittel, z.B. Zahnradgetriebe, ersetzt werden. Das gleiche gilt für die Stromerzeuger-Gasturbinen- und Verdichteraggregate.The direct coupling between the expansion turbines and the centrifugal compressors used in the devices shown this has the effect that the rotors of each turbine and compressor unit arranged on a single shaft or on separate equiaxed shafts connected by coupling means Shafts are arranged can be replaced by mechanical power transmission means, e.g. gear drives. The same applies to the power generator, gas turbine and compressor units.

Ferner sei bemerkt, daß es möglich ist, die Einrichtung nach Fig. 1 in doppelter oder sogar in mehrfacher Ausführung vorzusehen, und daß die Einlasse der Kreiselverdichter 26 mit einer gemeinsamen Sammelleitung mit geeigneten "entilanordnungen verbunden werden können, so daß die Energie, die nicht benötigt wird, um eine erneute Verdichtung des Gases zu bewirken, das " Bohrlöchern entnommen wird, welche zu einer bestimmten Anlage gehören, dazu verwendet werden kann, Gas zu verdichten, das aus Bohrlöchern stammt, welche zu einer der anderen Einrichtungen gehören. Hierbei ist angenommen, daß die den verschiedenen Einrichtungen zugeordneten Bohrlöcher nicht mit einer gemeinsamen Formation in Verbindung stehen. Das gleiche Ergebnis kann erzielt werden, wenn man die Einlasse der Turbinen 37 an eine gemeinsame Sammelleitung anschließt, die mit den erforderlichen Ventilen versehen ist. Ferner sei bemerkt, daß diese AngabenIt should also be noted that it is possible to use the device according to FIG. 1 in duplicate or even in multiple designs to provide, and that the inlets of the centrifugal compressors 26 with a common manifold with appropriate "ventilaneacements can be connected, so that the energy that is not required to cause a recompression of the gas, the "Boreholes, which belong to a certain installation, can be used to compress gas that is extracted from Boreholes belonging to one of the other facilities. It is assumed here that the various facilities associated boreholes are not in communication with a common formation. The same result can be achieved if you connect the inlets of the turbines 37 to a common manifold connects, which is provided with the necessary valves. It should also be noted that this information

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- 21 auch für die in Mg. 2 gezeigte Einrichtung gelten.- 21 also apply to the device shown in Mg. 2.

Die Brennkammern können entweder mit dem zugehörigen Verdichter oder der zugehörigen Turbine kombiniert werden. Wenn mit getrennten Aggregaten gearbeitet wird, ist es möglich, mehr als einen Verdichter 63 zu verwenden, um gemäß Mg. 2 eine einzige Brennkammer 66 zu speisen. -The combustion chambers can either be combined with the associated compressor or the associated turbine. If with separate aggregates is worked, it is possible to use more than one compressor 63 to a single one according to Mg Combustion chamber 66 to feed. -

Erforderlichenfalls kann man der Einrichtung bekannte Stoffe zum Verhindern der Bildung von Hydraten zuführen, Das Wasser, das daran gehindert wird, Hydrate zu bilden, wird an einer geeigneten Stelle abgeführt, z.B. über die Gas- und !Flüssigkeitsabscheider, -ß'erner können andere bekannte Verfahren angewendet werden, um das Wasser aus dem Gas zu entfernen. Wenn es möglich ist, soll dafür gesorgt werden, daß die Hydratbildungsinhibitoren zurückgewonnen werden können, nachdem sie ihre Aufgabe erfüllt haben.If necessary, one can be known to the institution Add substances to prevent the formation of hydrates. The water that is prevented from forming hydrates is turned on Discharge to a suitable point, e.g. via the gas and liquid separators, other known methods can also be used can be used to remove the water from the gas. if it is possible to ensure that the hydrate formation inhibitors can be recovered after their Have completed the task.

Mit Hilfe einer eriindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, daö Tiefbohrungen entnommene Gas zu verarbeiten bzw. zu behandeln, ohne daß es während der ganzen Nutzungsdauer der Bohrlöcher erforderlich ist, Veränderungen an der Einrichtung vorzunehmen. Dies ist auf die Verwendung eines sehr anpassungsfähigen Systems zum Übertragen von Energie zurückzuführen, das zwischen einer mit hoher Drehzahl arbeitenden einstufigen Expansionsturbine, durch die der Gasstrom während der ersten Betriebsperiode unter einem außerordentlich hohen Druck hindurchgeleitet wird, und einem mit niedriger Drehzahl arbeitenden elektrischen Generator angeordnet ist, mittels dessen alle über-With the help of a device according to the invention, it is possible to process gas extracted from deep wells or to treat without requiring changes to the facility during the entire useful life of the wells to undertake. This is due to the use of a very adaptable system to transfer energy, the between a single-stage expansion turbine operating at high speed, through which the gas flow is passed under extremely high pressure during the first operating period is arranged, and an electrical generator operating at low speed, by means of which all over-

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schüseige Energie in elektrische Energie verwandelt wird, die nutzbar gemacht werden kann, ferner ermöglicht es die Einrichtung, zusätzliche Energie zuzuführen, umidie unzureichende Energiemenge aufzubringen, die am Ende der Nutzungsdauer der Bohrlöcher zur Verfügung steht.wasteful energy is converted into electrical energy that can be made usable, and the facility also enables to supply additional energy to counteract the insufficient Apply the amount of energy that is available at the end of the useful life of the boreholes.

Pat e ntansprüche;Patent claims;

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Claims

PATENT CLAIMS

1. Facility for processing or treating natural gas with an expansion turbine, the outlet of which is in communication with a gas and liquid separator, and a centrifugal gas compressor driven by the expansion turbine can, characterized in that the inlet of the expansion turbine (18; 51) is connected to a wellhead, and that the outlet of the centrifugal gas compressor (30; 63) is connected to the inlet of a gas turbine (37} 70) whose Shaft is coupled to the shaft of a power generator (42; 77).

2. Device according to claim 1, characterized by a second centrifugal gas compressor (26 | 75), which is switched on in the line, which the gas outlet of the Gas and liquid separator (21; 54) with the ■ transport pipeline (29; 62) connects, the inlet of the second centrifugal gas compressor being connected to the outlet of the gas and liquid separator, while the outlet of the compressor is connected to the transport pipeline, and coupling means (41; 72) are provided which make it possible to drive the second gas compressor with the help of the gas turbine.

3. Device according to claim 2, characterized in that a bypass line (61) is provided which communicates at one end with the line which

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between the outlet of the grass and liquid separator and the inlet of the second grass compactor, and which is connected at its other end to the transport pipeline is, wherein a first valve is switched on in the bypass line, and wherein a second valve is provided, by means of which the inlet of the second gas compressor can be closed.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that the power generator from the gas

P turbine can be uncoupled.

5. Device according to claim 2 and 3 »characterized in that the second grass compactor of the Gas turbine can be decoupled.

6. Device according to claim 1 to 5, characterized in that the expansion turbine and the first gas compressor arranged on a common shaft or on separate, mechanically coupled shafts are.

7 «Device according to claim 1 to 6, characterized in that the gas turbine and the power generator are arranged on separate shafts that can be mechanically coupled to one another.

8. Device according to claim 2 to 7, characterized in that the gas turbine and the second Gas compressors are arranged on separate shafts that are mechanical can be coupled together.

909844/1 £ 50

9 · Device according to claim 1 to 8, characterized that the outlet of the first grass compactor via a line with at least one combustion chamber (34 $ 66) is connected, in which a fuel line opens, and that the outlet of the combustion chamber through a line with the Inlet of the grass turbine is connected.

10. The device according to claim 1 to 9, characterized in that t the expansion turbine comprises only a single stage. Ä

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