NO752378L - - Google Patents

Description

STRUPEINNRETNING OG FREMGANGSMÅTE FOR KONTROLLERING

AV STRØMMING AV TRYKKFLUIDUM".

Denne oppfinnelse vedrorer en strupeinnretning for kontrollering av strømningen av et trykkfluidum gjennorn en rorledning og spesielt en forbedret struper av/denne type som er særlig avpasset for trykkfluider som forer med seg en potensielt frysbar substans såsom f.eks» vanndamp.

Oppfinnelsen har spesiell anvendelse som en strupeinnretning i en utlopsledning fra et bronnhode som tappes til et trykkgassreservoar, og hvor strupeinnretningen vanligvis er anbragt ved eller nær ved bronnhodet for å begrense den volutnetriske strom av gassen som strdmmer fra reservoaret og gjennom utldpsledningen.

Under visse omstendigheter er det funnet, at tidligere kjente.strupeinnretninger, som brukes ved regulering av stromningen i slike gassledninger, har en tendens til å "fryse" med derav foig-ende stopping av qasstrommen gjennom strupeinnretningens hoveddel. Av tidligere literatur på området fremgår at når et strSmmende medi-um fra et slikt reservoar utgjor en hoyt komprimert naturgass som forer med seg en potensialt frysbar substans, såsom vanndamp, for eksempel, da kan noe av vanndampen kondenseres ut av gassen i form av is (eller hydrokarbon hydrater) når den fores,gjennom struper-delens aksiale boring. Bet er. for tiden antatt at isen på sin side akkumuleres i tilstrekkelige mengder rundt struperens boring, særlig på dens nedstromsside, til å blokkere passering av gass gjennom samme med det resultat at struperen "fryser".

Uttrykket "frysing" innen denne sijknads sammenheng, skal tolkes til å mene tetting eller plugging av struperen med is til å blokkere eller i det minste motvirke fluidumstromming gjennom samme. Det er påstått at "frysings"-fenomener inntrer på grunn av fall i gasstrykket på struperens medstromsside og det medfclgende fall i medstromsgessens temperatur som beregnet fra den ideelle g a s s 1 i q n i n g :

V Gassvolumstrommen foran struperen,

u

= Gass volumstrcimrnen bak struperen.

V = V Konstant»

u d

P Gasstrykk foran struperen,

= Gasstrykk bak struperenf

p P^

u / d

T = G a s s t e in p e r a t u r foran s trupsren,

t j = Gasstemperatur bak struperen

<T>u><T>d.

Mer enkelt menes det nu at når trykket av den strorn-mende gass faller fra dethoye trykk P foran struperen til det ordinært meget lavere trykk bak struperen, da faller også temperaturen T. bak struperen, til hoyder under frysepunktet, til å fryse vannet som kondenseres ut av gassen, og det iskalde vann eller isB,n samler seg rundt struperens boring for å "fryse" struperen.

Formålet med oppfinnelsen er derfor å tilveiebringe en struperinnretning og fremgangsmåte som bortskaffer de forannevnte problemer. Oppfinnelsen, som her forklart, soker omfattende og generelt å tilveiebringe en forbedret strupeinnretning og fremgangsmåte som vil bortskaffe struper-"frysing", og gi det samme strom-ningsmiddel som foran nevnt, for således å muliggjdre kontinuerlig gasstrdmning gjennom en rorledning.

For å oppnå de foregående og andre formål, tilveie-bringer oppfinnelsen en strupeinnretning og fremgangsmåte for å inn-skrenke den volurnetriske strom av et trykkfluidum gjennom en rorledning. Struperen omfatter en hoveddel med et innldp og et utlop, hvilke respektivt kan anbringes i mok- og meds trom i strommen av trykkfluidum gjennom ledningen og cn indre passasje forbinder inn-ldpet og utldpet i g j en norns tr ornnin qs f or bind els e , Innlopet omfatter minst to kanaler eller åpninger som er anbrant i vinkeJ i forhc1d til hverandre og konvergerer mot en praktisk talt felles kollisjonssone inne i passasjen,, hvorved trykkfluidum. sorn strammer gjennom kanalene vil konvergere og stote sammen sanen . og-stromrne ut gjennom passasjen og utlopet. Det vil. forståes at kollisjonssonen praktisk talt er nær kanalenes utlopsende således at virkningene av kollisjonssonen holder kanalene frie for den ovenfor beskrevne frysetiIstand.

Skjdnt oppfinneren ikke helt ut kjenner hydromeka-nikken inne i struperen ifdlge oppfinnelsen, har prover utfart på struperen ikke desto mindre vist at den, gitt ,det samme strommediurn son foran nevnt, ikke "fryser" selv om temperaturen på struperens utgangsside kan falle til under frysehdyden.

Fremgangsmåten ifdlge oppfinnelsen angår å kontrol-lere stromningen av en strom av trykkgass såsom gass i en gassledning forbundet med en gassbrdnn. Den innbefatter kombinasjonen av trekk omfattende adskillelse av gasstrdmmer ved å fore den begyn-nende gasstrdm gjennom et antall innsnevrede åpninger. De adskilte strdmmer stdtes deretter mat hverandre i en felles kollisjonssone generelt nær åpningenes utldpsender. Videre ekspanderes gassens volum etter dens passering gjennorn åpningene. Sammenstotnings--trinnet utfores' fortrinnsvis ved å stote eller slå de adskilte strdmmer sammen ved å la dem stromrne fra generelt motsatte retninger.

Andre formål med oppfinnelsen vil fremgå av den foi-gende beskrivelse av elementene, delene og prinsippene av oppfinnelsen, gitt sorn eksempel, under henvisning til tegningen på hvilken like henvisningstall vedrdrer like deler av oppfinnelsen og hvor fig. 1 er et perspektivriss av struperen montert i en strom-ledning sorn strekker seg fra og i strdmforbindelse mad et brdnn-hode, fig.. 2 et isometrisk riss av struperdelen, fig. 3 et lengde-snitt etter linjen 3-3 på fig. 1, og fig. 4 et isometrisk riss av en alternativ utfdreise av struperen ifdlge oppfinnelsen med et innldp med fire kanaler eller åpninger.

En foretrukket utfdrelse av oppfinnelsen er vist generelt på fig. 1. Som vist i denne, er en struper ?.. uttagbart montert i en rorledning 4 på en måte som senere skal beskrives. Rorledningen 4 står i strdmforbindelse med et bronnhode 6 ved en kanal 8 cg hodet 6 er -på sin side forbundet med et reservoar (ikke vist) for en komprimert naturgass ved struperen 2 som tjener til å innksrenke den volumetriske strom av trykkgassen som strdmmer

fra reservoaret og gjennom ledningen 4.

Struperen 2 omfatter en hoveddel 10, som best sees

på fig. 2, med innldp 12 og et utldp 14, respektivt disponible for den motgående og utgående strom av trykkgassen gjennom rorledningen 4 som vist på fig. 1 og 3. Hoveddelen 10 har en innvendig boring eller passasje 16 som forbinder innlopet 12 og utldpet 14 i gjennom-gående stromforhold, ag som fortrinnsvis er utstyrt med innvendige tverrsnittsdimensjoner som progressivt oker fra innlopet 12 mot utldpet 14. De sentrale akser av boringene eller åpningene 18 er hovedsakelig tverryående i forhold til boringen eller passasjen 16, Tverrsnittsarealet av passasjen 16 vil også fra åpningene 18 være stdrre enn summen av tverrsnittsarealene av åpningene 18 for å til-late ekspansjon og herav trykkfall gjennom struperen.

Innlopet 12 innbefatter minst to åpninger 18 vinkel-innstilt plassert i forhold til hverandre og konvergerende mot en praktisk talt felles sone 20 inne i passasjen 16, hvorved gass som strdmmer ut gjennom åpningene konvergerer og stater sammen ved sonen 20, som antydet ved pilene på fig. 3, og strdmmer gjennom passasjen 16 og utldpet 14. Åpningene 18 er fortrinnsvis plassert i hovedsakelig innbyrdes motvirkende forhold (fig. 3) og hovedsakelig nær hverandre, hvilket muliggjdr at de to fluidumstrdmmer som strdmmer gjennom samme kan konvergere og kollidere front.mat front nær åpningenes utldpsender.

Det vil forståes at innlopet 12 også kan omfatte ytterligere åpninger 18. Således er f.eks. i utførelsen på fig. 4 innlopet 12 vist med firejåpninger 18 i strdmningsforbindelse med og radielt adskilt om passasjen 16. Disse fire åpninger 18 er også vinkeldannet plassert i forhold til hverandre og konvergerer mot en praktisk talt felles sone 20 inne i passasjen 16, og mu.1 igg j dr at trykkfluidet som strdmmer gjennom samme kan konvergere og kollidere ved sone 20 på en lignende måte som ved den på fig. 2 viste struper.

Under visse omstendigheter kan det bli onskelig og

i virkeligheten nodvendig å variere den volumetriske stromning av trykkfluidet gjennom ledningen 4. For dette dyemed overveier oppfinnelsen at åpningene kan være anordnet ved uttagbare eller ut-skiftbare dyser 22 mon'tert i hovedddeien 10 som vist på fig, 3.

Når strdrndysene 22 er uttagbare, muliggjdr dette installering av andre dyser som har forskjellig boringsstdrrelser«. For å lette

gjenget inngrep og frigjering me I i orn hoveddelen 10 og dysene 22,

er disses radielt ytre ender utstyrt med utvidede fordypninger 24 rned polygonalformet indre vegg 26 passende til et lignende formet monteringsverktdy, f. eks. skrunøkkel, som kan dreie dysene 22 på konvensjonell måte. Folgelig vil det forståes at den vol.umetriske strdrnning av gass gjennorn innlopet 12 kan dkes eller minskes ved bare å skifte størrelsen av strdmdysene 22 til en som har storre eller mindre boringstnrrelse, etter dnske.

f

Det vil bemerkes at trykkgassen vil tildele hoveddelen 10 og dysene 22 store friksjonskrefter, mens den strdmmer gjennom samme. For dette dyemed er hoveddelen 10 og dysene 22 fortrinnsvis formet av et hardt materiale, såsom tungsten karbid eller en skikket ekvivalent for å motstå slike friksjonskrefter.

Det vil sess på fig. 3, at for struperens 2 monter-ing i strømledningen 4, har den utvendige gjenger 28 til samvirk-ning med innvendige gjenger 30 på den indre overflate av struper-huset 32 som danner del av strømledningen 4. Huset 32 er utstyrt med avtagbar endekappe 34 (fig. 1) gjenget i inngrep med samme,

og muliggjør adgang til det indre av huset 32 og struperen 2, som på sin side fortrinnsvis omfatter et polygonalformet ytre 36 ved innldpsenden sorn passer inn i et tilsvarende formet installas j ons-verktdy (ikke vist) som tjener til å lette struperens 2 inn- og utskruing av huset 32. Det vil forståes at brønnhodet 6 og led--ningsrdret 4 omfatter passende ventiler (ikke vist) til å isolere huset 32 fra fluidstrdmmen således at struperen 2 kan monteres i dette som foran nevnt.

Kort sammenholdt, anskueliggjdr oppfinnelsen tilveie-bringelsen av en struper av den beskrevne type, hvori minst to inn-ldpskanaler eller åpninger 18 er vinkelstilt plassert i forhold til hverandre og konvergerer mot en praktisk talt felles sone 20 inne i passasjen 16. Som et resultat vil gass som strdmmer inn i rorledningen gjennom åpningen 8 som er plassert foran struperen 2, adskilles ved åpningene 18 i to volumetrisk innskrenkede gasstrdmmer som, vinkelstilt i forhold til hverandre, konvergerer og kol-liderer ved en praktisk talt felles sone 20 i passasjen 16 i stromrne n av gass bak struperen i ledningen 4.

Fremgangsmåt sn ifølge; oppfinnelsen vedror er å inn-skrenke den volurnetriske stram av gass gjennom en rorledning, som f . eks. er forbundet med en naturgass- bronn, i hvilken gassbrdnn

der også samtidig, vil kunne produsere noe vanndamp.

Fremgangsmåten omfatter å adskille strdmmen, som inneholder blandingen av naturgass og vanndamp, i et antall separate strdmmer ved å la den passere gjennom et antall innskenkende åpninger, såsom de foran beskrevne åpninger 18, De adskilte strdmmer stdtes deretter mot hverandre i an felles kollisjonssone, såsom den beskrevne sona 20, som generelt er nær åpningenes 18 utlcps-ender og med utlopene fr a generelt motstående retninger. Gassvo-lurnet ekspanderer etter passeringen gjennom åpningene, således at gasstrornmen undergår et trykkfall. Det antas at den foran nevnte sainmenstoting frembringar tilstander sorn hindrer eller forebygger det foran omtalte "frysingsproblem". Som også foran nevnt, vil det forståes at den generelle utstrømning av de adskilte strdmmer som stdter sammen, generelt vil gå på tvers eller fortrinnsvis hovedsakelig på tvers av gasstrornmen fra samme.

I en prøveinstallasjon hvor der ble brukt en konvensjonell positiv struper i en gassrørledning forbundet med en gass-brønn, "fryste" struperen etter omkring fem minutters drift. Den benyttede struper hadde en aksial boring som var 2,4 mm i diameter (eller et tverrsnittsareal på 0,045 cm 2). Trykket i rorledningen foran struperen var 98 kg/cm 2 og ledningens diameter 50,8 rnm.. Trykket etter passeringen gjennom struperen var 4.9 kg/cm 2.

Deretter ble et struperlegerne av den på fig. 2 og 3 viste type anbragt i den samme rorledning som erstatning for den nevnte positive struper. Dette struperlegerne hadde to motstående åpninger, hver med en diameter på 1,6 mm (eller et samlet tverrsnittsareal på 0,0385 cw/) . Avstanden mellom åpningenes utldpsender var 12,7 mm. Ellers var forholdene praktisk talt like med et trykk foran struperen på 98 kg/cm ?" og trykket etter passeringen gjennom struperen var redusert til 4,9 kg/cm 2. Strupelegemet ifdlge oppfinnelsen virket tilfredsstillende i en periode på to timer uten noen sorn helst "tilfrysing" .

Det vil forståes at ved praktisering av oppfinnelsen vil det bli nddvendig med forskjellige åpningsstdrrelser for til-passing til forskjellige tilstrdmningstrykk og til frembringelse av det ønskede utstrdmningstrykk, hvilket er val kjent for fagfolk på området.

Videre modifiserte og ■alternative utførelser av ap-paratet cg fremgangsmåten ifdlge oppfinnelsen vil være åpenbar for fagmannen på området under hensyntagen til foreliggende beskrivelse som bare tjener tii beskrivelse av måten for oppfinnelsens utfdreise og av en foretrukket utfore ise.

Forskjellige endringer kan gjdres i forman, størrel-sen og arrangementet av delene. Ekvivalente elementer eller mate-rialer k a n f.e k s. erstatte de her viste og beskrevne, og v i s s e trekk av oppfinnelsen kan utnyttes uavhengig av bruken av andre trekk, hvilket vil fremgå av den foranstående beskrivelse av oppfinnelsen.

Claims (15)

1. Strupeinnretning for kontrollering av stramningen av et trykkfluidum i en rorledning hvor en struperdel har en inn-lopsanordning tii mottagelse av et trykkfluidum og en utldpsanordning for utstromning av fluidet ved et lavere trykk ved utldpet i ledningen, karakterisert ved at innldpsanordningen (12) omfatter minst to åpninger (18) sam hver er anordnet for gjennomgang av en del av trykkfluidet gjennom samme, hvilke åpninger er anbragt i struperdelen således at deres utlopsender er stillet, i vinkel i forhold til hverandre for derved å bringe strdmmene som avgår fra de nevnte åpninger til å stote mat hverandre i en sone (20) generelt nær punktene for utstromning fra åpningene.

2. Anordn i n g i f dine p a t e n t k r a v 1, karakterisert ved at summen av åpningenes (18) tverrsnittsareal er mindre enn tverrsnittsarealet av utldpsanordningen (16).

3. Anordning ifdlge patentkrav 1, k a r a k t e r i - 'sert ved at åpningenes (18) utlopsender er stillet i innbyrdes motsatt forhold.

4..Anordning ifdlge patentkrav 1, karakter i sert ved at utldpsanordningen har form av en boring (16) som strekker seg rnedstrdms fra åpningene (18).

5. Anordning ifdlge patentkrav 1, karakterisert ved at hver av åpningene (18) er formet ved strdmdyser (22) montert i strupedelen (10).

6. Anordning ifdlge patentkrav 1, karakterisert ved at strupedelen omfatter to par innldpsåpninger (18) med hver åpning av et par anordnet til at strdmmen som avgår fra denne stater mot strdmmen som avgår fra den annen åpning av det nevnte par.

7. Anordning ifdlge patentkrav 1, karakterisert ved at utldpsanordningen har form av en boring (16) som forldper rnedstrdms fra åpningene (1 3), og at aksene av åpningens (1.8) boringer er generelt rettet på t v e r s a v u 11 d p s b c r i n g e n s ( 1 6 ) a k s e .

8. Struper' for begrensning av den volumetriske stramning av et trykkfluidum gjennom en rorledning omfattende en struperdel med et innldp og utldp respektivt disponible far den motkom- mende og avgående strom av trykkfluidum gjennom ladningen og en indre pessasje som forbinder innlopet og utldpet i gjennomstrdm-ningsforhold, og innlopet omfatter minst to åpninger som har akser anbragt i vinkel i forhold til hverandre og konvergerende mot en praktisk talt felles kollisjonssone generelt i nærheten av åpningene og inne i passasjen, hvorved inngående f lu i dums tr om gjennorn åpningene vil konvergere.og kollidere i den nevnte sone og stromrne ut gjennom passasjen og utldpet.

9. Struper for begrensning av den volumetriske stramning av gass gjennom en rorledning forbundet med et gassreservoar omfattende en struperdel med anordninger for mentering i ledningen for strdmning av gass gjennom samme, hvilken struperdel har en innldpsanordning omfattende en del med minst to åpninger for mottagelse av gassen, hvilke åpninger er stillet således at deres utlopsender står i et nært og motstående forhold, hvorved gasstrommene som avgår fra samme stoter mot hverandre for å frembringe en kollisjonssone i hovedsaken nær ved åpningene, og struperdelen har utldpsanordning omfattende en del som danner en boring sorn strekker seg bort fra kollisjonssonen for å avgi gassen etter dens passering gjennom sonen i ledningen, hvi lic en boring har et tverrsnittsareal som er storre enn summen av åpningenes tverrsnittsarealer.

10. Fremgangsmåte ved begrensning av den volumetriske strom av et trykkfluidum gjennom en rorledning, karakterisert ved å adskille den inngående strom i minst to volumetrisk begrensede strdmmer og lede dem vinkelformet i forhold til hverandre for å konvergere ag kollidere i en praktisk talt felles sone nær inntil." utstr om ni ngspunktene.

11. Fremgangsmåte ifdlge patentkrav 10, karakterisert ved at s.trdmmene avgis i gjensidig motsatt forhold.

12. Fremgangsmåte for regulering av strdmningen av en strom av trykkgass i en gassledning, karakterisert ved å adskille gasstrornmen i et antall strdmmer ved å lede gassen gjennom et antall begrensede åpninger, la de adskilte strdmmer stote mot hverandre i en felles kollisjonssone generelt i nærheten av åpningenes utgangsender og ekspandere gassens volum etter passeringen gjennom åpningene.

13. Fremgangsmåte ifdlge patentkrav 12, karakterisert ved at sammenstdtingstrinnet utfores ved å la de separate strdmmer stramme ut i motstående retninger.

14, Fremgangsmåte ifS ige patentkrav 12, karakterisert ved at adskillelsestr.inr.et omfatter å lede gasstrornmen gjennom minst .fire innsnevrede åpninger og at alle separate strdmmer ledes inn i kollisjonssonen i retninger som er i hovedsaken, gjensidig motstående.

15. Fremgangsmåte for begrensning av den volumetriske stramning av gass gj ennom en rorledning som er forbundet med en naturgass produserende brdnn, som også samtidig produserer•noe vanndamp::sammen med naturgassen, karakterisert ved å adskille den nevnte strom <y> v naturgass og damp fra bronnen i et antall separate strdmmer ved å lede den gjennom et antall innsnevrede åpninger, state de adskilte strdmmer mot hverandre i en felles kollisjonssone nær ved åpningenes utlopsender med strd mmene avgitt i den nevnte sone fra motsatte retninger, og ekspanderende gassens volum etter dens passering gjennom nevnte åpninger.