NO953217L - Metode og innretning ved rörbunter - Google Patents

Description

Innledning

Undervannstransport av olje, gass og vann utføres vanligvis ved hjelp av separate rør for forskjellige medier. I forbindelse med flerfase produksjon fra en undervannsbrønn til en plattform eller landanlegg, kan imidlertid brønnstrømmen inneholde både olje, gass og vann i en blanding

Ved undervannstransport avkjøles rørene og dets innhold ned mot en havbunnstemperatur på 3°C.

For transport av olje kan nedkjølingen forårsake voksavleiringer på den kalde rørflaten og forårsake blokkeringer om den ikke fjernes.

Tilsvarende vil nedkjølt flerfase under høyt trykk kunne danne hydratformasjoner som kan blokkere ledningen og forårsake langvarige og kostbare rengjøringsarbeider.

Av denne årsak isoleres temperaturømfindtlige rør og tilføres ofte kjemikalier som hemmer avleiringer og hydratdannelser. Et alternativ er også elektrisk oppvarming av termisk isolerte rør slik at temperaturen vanligvis holdes over 20° C.

Utlegging av separate prosessrør for produksjon samt gass og vanninjeksjon m.m., representerer vesentlige kostnader m.h.t. utlegging, nedgraving og installasjon inn mot plattformen.

En forenklet metode for slike arbeider er å samle prosessrørene i en såkalt rørbuntkonstruksjon hvor rørene er holdt sammen i en innbyrdes posisjon.

For blant annet å styrke konstruksjonens bærende egenskaper, gi prosessrørene beskyttelse, forenkle utlegging m.m., monteres rørbunten ofte i et omkransende ytre bærerør med egnede egenskaper.

I forbindelse med temperaturfølsomme prosessrør er det kjent at prosessrør med forvarmet injeksjonsvann alternativt en dedikert rørslynge med forvarmet medie, anvendes for oppvarming av rørbunter. Rørbunten må da ha en ytre termisk isolasjon og være fylt med veske og/eller gass for distribusjon for fordeling av varmen.

Slik oppvarming har klare begrensninger hva angår å transportere veske med tilstrekkelig høy temperatur over hele lengden av lange rør.

Beskrivelse av oppfinnelsen i forhold til kjent teknikk

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for oppvarming av rørledninger i rørbunter, omfattende et ytre termisk isolert rør som omkranser, bærer og holder på plass, to eller flere rørledninger fortrinnsvis til bruk for transport av prosessmedier som olje, gass, vann og/eller en flerfase av disse.

Oppfinnelse er spesielt uttentenkt i forbindelse med bunter av transportrørledninger beregnet på å ligge på havbunnen mellom undervannsinstallasjoner, plattformer og landanlegg. Det skal imidlertid forståes at prinsippet også kan benyttes i forbindelse med landbaserte system og lokaliteter.

Oppfinnelsen kan også kombineres for oppvarming av en rørbunt og/eller overføring av elektrisk kraft til forbrukere langs røret eller ved rørbuntens ende.

Fra NO 174068 og NO 170696 er det kjent hvordan elektriske ledere anvendes for induktiv oppvarming av rør ved å integrere elektriske ledere i rørisolasjonen på rørets ytterside i lengderetningen. NO 170695 beskriver også formål ved å overføre elektrisk kraft hvor ohmsk tapsvarme overføres til oppvarming av det termisk isolerte rør.

Foreliggende metode(r) kan sees i sammenheng med både NO 17068 og NO 170695 hva angår induktiv og resitiv utnyttelse av elektrisk energi for oppvarming.

En vesentlig forskjell er imidlertid at foreliggende oppfinnelse anvender slik energiutvikling på innsiden av et utvendig eller innvendig termisk isolerte rør. Røret kan være væskefylt for å distribuere varme til innerliggende rør og deres innhold.

I henhold til foreliggende oppfinnelse foreslåes en fremgangsmåte for oppvarming av rørbunter ved induktiv og resitiv oppvarming, hvor anvendte elektrisk ledere lokaliseres i eller utenpå isolasjonen når isolasjonen ligger på innsiden av rørbuntens bærerør og direkte mot bærerøret når isolasjonen er på utsiden av rørbuntens bærerør.

Oppvarmingen oppnås ved ohmsk tap i en eller flere parallelle lederne samt induktive tap som genereres i bærerørets metalliske materiale, når en eller tofase vekselstrøm påtrykkes lederne. Det typiske grunnlag for beregning av slik varmegenerering følger Ohms lov og de Maxwell'ske ligninger for elektriske og magnetiske relasjoner.

Utviklet tapsvarme i bærerøret distribueres til de innerliggende rør ved at dette for bruk på havbunnen er fylt med væske. For landinstallasjon kan røret være alternativt veske og/eller gassfylt.

Kraftforsyningen omfatter høyspenning med en frekvens som kan variere normalt fra 0 til 400 Hz beroende på hvilket induktivt tap som ønskes, og hvilken frekvens eventuelt tilkoblet utstyr nyttiggjør.

I intermitterende drift kan de parallelle lederne anvendes til induktiv oppvarming. Når oppvarming ikke behøves, anvendes samme kabler til lavfrekvent strømforsyning. Den resitive varme som følge av transmisjonstap vil da gi en bieffekt av oppvarming.

En eller tofase kraftforsyning tilkoples korresponderende antall kabler i rørbunten via skjermende kabler som ikke utvikler nevneverdig induktiv varme.

Tilkopling og oppvarming kan også utføres ved at rørbuntens rør eller bærerør anvendes som elektrisk tilbakeleder og varmegivende element.

I forhold til kjent teknologi for oppvarming representerer angjeldende oppfinnelse vesentlige fordeler av praktisk og økonomisk natur.

Sammenlignet med NO 17068 og 170695 oppnåes en vesentlig besparelse in anvendt kabel da kun en lengde parallelle kabler anvendes oppvarming av for flere rør. Videre representerer installasjon av kabler i rørbunten en vesentlig forenkling, da fabrikasjon av slike konstruksjoner alltid foregår på land og gjelder bare en rørlengde.

Sammenlignet mot eventuell bruk av tradisjonelle resitive varmekabler, utmerker oppfinnelsen seg ved å anvende hele kabellengder med tilnærmet jevn varme fordeling også for meget lange rørbunter.

Sammenlignet med konvensjonell oppvarming av rørbunter som gjeme anvender en dediktert tilførsel og eventuelt returrør med et varmt medie for varmeveksling, representerer bruk av elektriske kabler en vesentlig utvidelse i rekkevidden for mulig oppvarming, men også en forenkling og kostnadsmessig besparelse.

Kort omtale av tegningsflgurene

Fig. 1 viser skjematisk rørbuntens tverrsnitt hvor prinsippene for hvordan en kombinert

rørbunt i følge oppfinnelse kan være installert når rørbundelen har utvendig isolasjon,

Fig. 2 viser skjematisk rørbuntens tverrsnitt hvor prinsippene for hvordan en kombinert

rørbunt i følge oppfinnelsen kan være installert når rørbunten har innvendig isolasjon,

Fig. 3 viser skjematisk en rørbunts lengdesnitt hvor prinsippene for hvordan en kombinert

rørbunt i følge oppfinnelsen kan være installert og tilkoblet,

Fig. 4 viser skjematisk et lengdesnitt og elektrisk oppkobling hvor rørbuntens bærerør er

anvendt som tilbakeleder.

Fig. 5 viser skjematisk et lengdesnitt og elektrisk oppkobling hvor et rør i rørbunten

anvendes som elektrisk tilbakeleder.

Beskrivelse av utførelsesformer

Fig. 1 viser en rørbunt med et bærerør (1) av et egnet ferromagnetisk stålmaterials. Termisk isolering (2) er påført utsiden av rørbunten (1). Tre elektriske ledere (3, 4 og 5) er montert på innsiden av bærerørets vegg og isolasjonsmaterial (2) lederne (3,4 og 5) løper i hele lengden av rørbunten. Lederne (3,4 og 5) holdes i posisjon mot bærerøret (1) ved hjelp av en distanse-og føringsring (6). De innerliggende prosessrør (8) samt umbilical (7) er innfestet til distanse og føringsringen (6).

Prosessrørene (8) som ønskes oppvarmet anvendes til å føre vann, gass og olje m.m. Ved flerfase transport av disse komponentene er blandingen oftest under høyt trykk og kan lett danne hydrat og voksutfellinger ved lave temperaturer.

Umbilicalen (8) som inneholder lavspent kraft og datakabler samt rør for hydraulisk olje, kan som vist være skjermet for induktive felt gjennom å være plassert i et separat rør.

Fig. 1 viser en med tre ledere,' men to ledere i et enfasesystem kan også benyttes. For ekstra kapasitet kan tilleggsledere vurderes anvendt ved at de fordeles i omkretsen. Lederne (3, 4 og 5) kan anvendes for både lavfrekvent og høyfrekvent vekselstrøm. Høyere frekvenser enn

50 Hz må vanligvis benyttes for en effektiv induktiv generering av store energimengder for oppvarming Fig. 2 viser en rørbunt hvis funksjon er lik som beskrevet for Fig. 1, men hvor den termiske isolasjonen (2) er plassert på innsiden av røret. Fig. 3 viser lengdesnitt av Fig. 2 hvor en skjematisk vist distribusjonsboks (10), og en elektrisk utstyrsboks (9) indikerer tilkobling av slik utrustning. For rørbunter under vann er distribusjonsboksen (10) og utstyrsboksen (9) vanntett til store dyp med spesielt egnet og isolerte elektriske koblinger. Når elektrisk utstyr ikke anvendes, kobles lederne (3,4 og 5) sammen i en stjemekobling og danner en sløye som eventuelt utelukkende anvendes til oppvarming.

Kraftforsyningen i Fig. 3 kan for å regulere samtidig oppvarming av bærerøret med elektrisk kraftforsyning til utstyr (9). variere frekvensen fra 0 Hz til 500 Hz. Ved 0 Hz altså likestrøm avgis ingen elektrisk effekt til oppvarming. Fig. 4 viser en rørbunt hvor en elektrisk leder (3) i et en eller tofase oppvarmingssystem som anvender det metalliske bærerøret 1 som elektrisk tilbakeleder. Fig. 4 viser videre hvorledes to faser i kraftforsyningen (12) kobles til lederne (3 og 4) for vanlig induktiv oppvarming, mens den i tredje fase kobles til bærerøret (1) gjennom tilkoblingen (11) og de øvrige til en kobling (10) i motsatt ende.

I figur 5 vises en tilsvarende elektrisk krafttilkobling som beskrevet for Fig. 4, men her anvendes et prosessrør (8) som tilbakeleder ved koblingene (13 og 14).

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for oppvarming av et termisk isolert bærerør (2) i en rørbunt bestående av et bærerør (2) som omkranser prosessrørene (8) som anvendes for transport av gas, olje, vann og/eller en flerfaseblanding av disse, hvor lederne (3,4 og 5) mot og langs bærerørets 1 innside anvender et vekslende magnetfelt som induserer tapsvarme i røret, som sammen med ohmsk tap i lederne (3,4 og 5) avgis og distribueres til et gass og eller veske som fyller bærerøret. Karakterisert ved at strømmen i sin helhet blir overført til lederne (3, 4 og 5) som er kontinuerlige, ikke skjermende og løper parallelt med bærerørets (1) akse, mens det ferromagnetiske materialet i bærerøret (1) holdes galvanisk adskilt fra nevnte elektriske ledere og hvor ledernes funksjon også kan anvendes til kraft distribusjon til elektrisk utstyr. (Metode 2 for oppvarming av rørbunter)

2. Fremgangsmåte for oppvarming av bærerør (1) i rørbunt som er termisk isolert (1) på utsiden og som omkranser prosessrørene (8) som anvendes for transport av gass, olje og vann og/eller en flerfaseblanding av disse, hvor kraftforsyningen (12) tilkobles en leder (3) og bærerørets metalliske materiale (1) gjennom koblingen (11) og hvor lederen (3) fører kraftforsyningen i en galvanisk isolert transmisjon til motsatt ende av bærerøret hvor den tilkobles gjennom koblingen (10) og danner en strømsløyfe hvor induktive og ohmsk tap i lederen (3) og bærerøret (1) angis og distribueres til en gass og/eller veske som fyller bærerøret, Karakterisert ved at kraftforsyningens (12) fase tilkobles lederen (3) som er kontinuerlig, ikke skjermet og løper parallelt med bærerørets (1) akse for å tilkobles (10) bærerørets ende for å anvende bærerøret (1) som leder for tilbakeledning hvor det så blir tilkoblet (11) kraftforsyningens (12) andre fase. (Metode 3 for oppvarming av rørbunter).

3. Fremgangsmåte for elektrisk oppvarming av et prosessrør (8) i en rørbunt som er omkranset av et termisk isolert bærerør, hvor kraftforsyningns (12) ene fase tilkobles en leder (3) som fører kraftforsyningen i en galvanisk isolert transmisjon for å tilkobles (13) prosessrørets ene ende, mens motsatt ende tilledes kraftforsyningens (12) andre fase gjennom koblingen (14). Karakterisert ved at kraftforsyningen (12) tilkobles lederen (3) som er kontinuerlig, ikke skjermet og løper parallelt med bærerørets (1) akse for å tilkobles (13) prosessrørets ende for å anvende prosessrøret (8) som tilbakeleder hvor det så blir tilkoblet (14) kraftforsyningens andre fase.

4. Bærerør (1) for rørbunt innrettet for induktiv oppvarming ved hjelp av innvendige anbrakte, langsgående og parallelle ledere (3, 4 og 5). Karakterisert ved at bærerørets ferromagnetiske materiale er termisk isolert på ut- eller innsiden og at de elektriske lederne (3, 4 og 5), uten noen metallisk skjerming eller beskyttelse er anbrakt parallelt med rørbuntens akse på innsiden i sport gjennom distanse- og føringsringen(6), og at lederne (3, 4 og 5) er galvanisk sett isolert fra godset i rørbunten. (Relatert til metode 2)

5. Bærerør (1) for rørbunt innrettet for induktiv og resitiv oppvarming ved at bærerøret (1) anvendes for elektrisk tilbakeledning av strøm tilført ved hjelp av en innvendig anbrakt langsgående leder (3). Karakterisert ved at bærerørets ferromagnetiske materiale er termisk isolert på utsiden og at den elektriske lederen (3) anbrakt parallelt med rørbuntens akse på innsiden i spor gjennom distanse og foringsringen (6), og at lederen tilkobles (1) bærerøret (1) som anvendes for elektrisk tilbakeledning og oppvarming. (Relatert til metode 3)

6. Rørbunt innrettet for oppvarming ved at et prosessrør (8) anvendes som elektrisk tilbakeledning og oppvarming av et i bærerøret (1) fylt gass og/eller veske. Karakterisert ved at bærerøret er termisk isolert på utsiden og at den elektriske lederen (3) tilkobles (13) et prosessrør (8) som anvendes som elektrisk tilbakeledning og oppvarming av et i bærerøret (1) fylt gass og/eller veske. (Relatert til kraftdistribusjon metode 1)

7. Rørbunt innrettet som angitt i krav 4 karakterisert ved at kablene (3, 4 og 5) anvendes til kombinerte eller intermitterende funksjoner for elektrisk oppvarming til elektrisk utstyr.