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WO1983003280A1 - Systeme pour empecher l'entrainement de liquides au nez de torche - Google Patents

Systeme pour empecher l'entrainement de liquides au nez de torche Download PDF

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WO1983003280A1
WO1983003280A1 PCT/FR1983/000050 FR8300050W WO8303280A1 WO 1983003280 A1 WO1983003280 A1 WO 1983003280A1 FR 8300050 W FR8300050 W FR 8300050W WO 8303280 A1 WO8303280 A1 WO 8303280A1
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overflow column
overflow
column
torch
liquids
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English (en)
Inventor
Gerard Chaudot
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B41/00—Equipment or details not covered by groups E21B15/00 - E21B40/00
    • E21B41/005—Waste disposal systems
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/36—Underwater separating arrangements

Definitions

  • This certificate of addition relates to improvements to the safety system which is the subject of the main patent, which is intended to eliminate any risk of liquids entrained in the torch nose or in the vent during flaring or dispersion. gases associated with the production or processing of hydrocarbons on land and at sea.
  • this system involves, in the gas flow chain, between the source of drive of liquids and the nose of the torch or the event, at least one capacity such as a torch foot balloon, provided with an overflow column opening below a liquid level, for example the sea, at a determined distance from its tapping on said capacity.
  • at least one capacity such as a torch foot balloon, provided with an overflow column opening below a liquid level, for example the sea, at a determined distance from its tapping on said capacity.
  • a first improvement according to the invention aims to avoid, in the event of a liquid spill in the overflow column, the retention and trapping of gas in or below the spilled liquid, which this would result in random operation of the whole of the security system previously described.
  • This improvement therefore consists in providing a circuit such as a strainer tube inside the overflow column or a duct outside of it, for raising the gases, allowing evacuation to the installations located upstream of the tube of overflow, existing gases or liquids entrained in the overflow column.
  • the invention also relates to a second improvement making it possible to improve the operating safety of the overflow column, by detecting an abnormally high level of liquid in the above-mentioned overflow tube.
  • the tube overflow may lose its safety quality by partial or total blockage thereof, or by a subsequent resizing of the upstream installations, leading to flow rates of liquid which may be discharged into the overflow column incompatible with the initial dimensioning of the latter.
  • the second improvement of the security system therefore consists, according to the invention, in equipping the overflow column with one or more detection members making it possible to detect the presence of hydrocarbons at an abnormal level.
  • detection devices may consist of high level detectors placed in the aerial part of the overflow column, or one or more pressure detectors, differential or not, placed more generally in the lower part of the overflow column. -full.
  • These detectors can also be designed so as to detect the presence of hydrocarbons, for example by optical effect, by capacitive effect, by magnetic effect, by electromagnetic effect or also by measurement of vibratory phenomena.
  • All these detectors can be placed either in the overflow column, or outside and can be ⁇ tr ⁇ protected or not by an annexed tubing.
  • This verification may for example consist of an injection of water at a known rate in all or part of the entire security system, the injection being carried out at any point of the installation, but of so as to allow verification of the operation of all or part of the security system.
  • the subject of the invention is also a third improvement making it possible to increase the retention capacity of the spilled liquids and finally to improve the overall safety of the system, by multiplying the number of overflow columns, this, also for the purpose, not to create localized constraints that are too great given the retention capacity sought.
  • a multiplicity of overflow tubes can be used, which can be installed in favorable areas, all or part of the existing underlying structures can for example be used for their production.
  • the commissioning of these overflow columns may, if necessary, be made when the installation is put into service for the first time, or partially deferred in time according to the required change in the capacity of the installation.
  • Each of the overflow columns is equipped with the previous improvements if necessary.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a safety system in which the overflow tube full is equipped with a strainer tube for the evacuation of gases.
  • FIG. 2 is a schematic representation of a safety system in which the overflow tube is equipped with an external circuit for the evacuation of gases.
  • the safety system to which the improvements according to the invention apply is intended to equip installations for the production of hydrocarbons on land and at sea. These installations may include, as described in the main patent, a source entrainment of liquid hydrocarbons constituted by a separator receiving crude oil or gas through an inlet pipe. This separator can be fitted, in a conventional manner, with a normal oil recovery circuit or condensates and with a gas outlet connected to a gas flow chain up to the nose of the torch.
  • This gas flow chain comprises, between the separator and the nose of the torch, a torch base balloon (or equivalent) equipped, in a conventional manner with a drip recovery circuit which may include a pump.
  • These installations further comprise, according to the main patent, an overflow column which is pricked onto the torch foot balloon at a location corresponding to a predetermined maximum level and opening out below sea level at a predetermined distance, below the nozzle on said balloon.
  • FIGS. 1 and 2 of this certificate of addition gas drive 2 and connected, in its upper part, to the torch barrel 3.
  • an overflow column 4 On this torch base balloon 1 is also stuck an overflow column 4, at a location corresponding to a predetermined maximum level, and opening below level 5 ”6 from the sea.
  • this overflow column 4 has, inside, a strainer tube 7 which is substantially coaxial and of smaller cross section than that of said column 4.
  • this strainer tube 7 is placed at the lowest level, in the vicinity of the lowest level 6 reached by the water inside the overflow column 4 in the event of the system operating. Its upper end 8 is in turn connected (conduit 9) either on the torch foot balloon 1 at a point 10 located above the nozzle 11 of the column of overflow 4 on said balloon 1 (as in the example shown) or on the torch barrel if it plays the role of the torch foot balloon.
  • the point of connection 10 of the strainer tube will be located at a point in the circuit for venting the gases, such that the separation of the liquids, possibly entrained by the rising gases, can be carried out before venting the gases.
  • the horizontal or sub-horizontal portion 12 of the overflow column 4 may, preferably, but not necessarily, lead tangentially into the vertical or subvertical part of the overflow column 4, in order to minimize trapping or the entrainment of gas in said column 4.
  • the inner surface of the upper end of the vertical part of the overflow column 4 may, preferably but not necessarily, be equipped with devices, for example guide fins or helical ramps generating a helical movement of descending liquids in the overflow column 4, this in order to promote the flow of the descending liquids and create a central chimney for the evacuation of the trapped gases below the liquids or driven by them.
  • devices for example guide fins or helical ramps generating a helical movement of descending liquids in the overflow column 4, this in order to promote the flow of the descending liquids and create a central chimney for the evacuation of the trapped gases below the liquids or driven by them.
  • the winding direction, of the guide ramps for example, will depend on the terrestrial hemisphere on which it is located, (to take account of the forces of Coriolis).
  • FIG. 2 relates to a second embodiment of a circuit allowing the evacuation of gases inside the overflow column 4.
  • This circuit which makes it possible to obtain effects analogous to those obtained using the Strainer tube previously described, differs from it, however, by the fact that it involves for the evacuation of the trapped gases in the overflow column 4, an evacuation tube 13 placed outside.
  • This discharge tube 13 (vertical) which is placed substantially parallel to the overflow column 4 communicates with the latter by a series of possibly horizontal pipes 14 allowing the evacuation of the trapped gases at different levels.
  • This discharge tube 13 is connected to the torch base balloon 1 at a point 16 located above the nozzle 17 of the overflow column 4 on said balloon 1, it being understood that this connection could also be made on the torch barrel 3 in the case where it plays the role of the torch foot balloon.

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Abstract

Le système de sécurité comprend dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entraînement de liquides et le nez de la torche ou de l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche (1), munie d'au moins une colonne de trop plein (4) débouchant en dessous d'un niveau de liquide (5, 6), par exemple la mer, à une distance prédéterminée de son piquage (11) sur la capacité. Il comprend en outre des moyens (7), permettant d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop plein (4), la rétention et le piégeage de gaz dans le liquide déversé ou en dessous dudit liquide. L'invention s'applique notamment à la sécurité des installations de production d'hydrocarbures en mer.

Description

Système pour empêcher l'entraînement de liquides au nez de torche
Le présent certificat d'addition concerne des perfec tionnements au système de sécurité faisant l'objet du brevet principal, qui est destiné à éliminer tout risque d'entraînement de liquides au nez de torche ou à l'évent lors du torchage ou de la dispersion des gaz associée à la production ou au traitement d'hydrocarbures à terre et en mer.
On rappelle que ce système fait intervenir, dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entraînement de liquides et le nez de la torche ou l'évβnt, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche, munie d'une colonne de trop-plein débouchant en dessous d'un niveau de liquide, par exemple la mer, à une distance déterminée de son piquage sur ladite capacité.
Un premier perfectionnement selon l'invention a pour but d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop-plein, la rétention et le piégage de gaz dans le liquide déversé, ou en dessous de celui-ci, ce qui en résulterait un fonctionnement aléatoire de l'en semble du système de sécurité précédemment décrit. Ce perfectionnement consiste donc à prévoir un circuit tel qu'un tube crépine intérieur à la colonne de trop-plein ou un conduit extérieur à celle-ci, de remontée des gaz, permettant l'évacuation jusque dans les installations situées en amont du tube de trop-plein, des gaz existants ou entraînés par les liquides dans la colonne de trop-plein.
L'invention a également pour objet un deuxième perfectionnement permettant d'améliorer la sécurité de fonctionnement de la colonne de trop-plein, en détectant un niveau anormalement haut de liquide dans le susdit tube de trop-plein.
En effet, durant la vie de l'installation, le tube de trop-plein peut perdre sa qualité de sécurité par bouchage partiel ou total de celui-ci, soit par un redimensionnement ultérieur des installations placées en amont, conduisant à des débits de liquide pouvant être déversés dans la colonne de trop-plein incompatibles avec le dimensionnement initial de celle-ci.
Le deuxième perfectionnement du système de sécurité consiste donc, selon l'invention, à équiper la colonne de trop-plein de un ou plusieurs organes de détection permettant de détecter la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal. Ces organes de détection peuvent consister en des détecteurs de niveau haut placés dans la partie aérienne de la colonne de trop-plein, ou en un ou plusieurs détecteurs de pression, différentiels ou non, placés plus généralement dans la partie basse de la colonne de trop-plein. Ces détecteurs peuvent également être conçus de manière à détecter la présence d'hydrocarbures par exemple par effet optique, par effet capacitif, par effet magnétique, par effet électromagnétique ou encore par mesure de phénomènes vibratoires.
Tous ces détecteurs peuvent être placés soit dans la colonne de trop-plein, soit à l'extérieur et peuvent Ôtrβ protégés ou non par une tubulure annexe.
Ainsi, quel que soit le mode de détection et le ou les dispositifs utilisés, la détection de la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal pourra permettre:
- En cas de dérèglement de l'installation, de signaler son mauvais fonctionnement et éventuellement d'arrêter le débit des fluides dans l'installation, si le dérèglement ne peut être corrigé automatiquement ou non;
- De vérifier périodiquement la capacité de service de l'ensemble du dispositif de sécurité par des moyens appropriés.
Cette vérification peut par exemple consister en une injection d'eau à débit connu dans tout ou partie de l'ensemble du système de sécurité, l'injection étant effectuée en un point quelconque de l'installation, mais de façon à permettre la vérification du fonctionnement de tout ou partie du système de sécurité.
L'invention a également pour objet un troisième perfectionnement permettant d'augmenter la capacité de rétention des liquides déversés et finalement d'améliorer la sécurité globale du système, en multipliant le nombre de colonnes de trop-plein, ceci, dans le but également, de ne pas créer de contraintes localisées trop importantes compte-tenu de la capacité de rétention recherchée.
A cet effet une multiplicité de tubes de trop-plein pourra être utilisée, ceux-ci pouvant être implantés dans des zones favorables, tout ou partie des structures sous-jacentes existantes pouvant par exemple être uti lisées pour leur réalisation.
La mise en service de ces colonnes de trop-plein pourra si nécessaire être faite à la première mise en service de l'installation, ou partiellement différée dans le temps suivant l'évolution requise de la capacité de l'installation. Chacune des colonnes de trop-plein est équipée si nécessaire des perfectionnements précédents.
Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'un système de sécurité dans lequel le tube de trop-plein est équipé d'un tube crépine pour l'évacuation des gaz.
La figure 2 est une représentation schématique d'un système de sécurité dans lequel le tube de trop-plein est équipé d'un circuit extérieur pour l'évacuation des gaz. Comme précédemment mentionné, le système de sécurité sur lequel s'applique les perfectionnements selon l'invention est destiné à équiper des installations de production d'hydrocarbures à terre et en mer. Ces installations peuvent comprendre, comme décrit dans le brevet principal, une source d'entraînement d'hydrocarbures liquides constituée par un séparateur recevant le pétrole brut ou le gaz par un conduit d'arrivée. Ce séparateur peut être équipé, de façon classique, d'un circuit de reprise normale de l'huile ou des conden sats et d'une sortie de gaz raccordée à une chaîne d'écoulement de gaz jusqu'au nez de la torche.
Cette chaîne d'écoulement de gaz comporte, entre le séparateur et le nez de la torche, un ballon de pied de torche (ou équivalent) équipé, de façon classique d'un circuit de reprise des égouttures pouvant comprendre une pompe.
Ces installations comprennent en outre ,selon le brevet principal, une colonne de trop-plein venant se piquer sur le ballon de pied de torche enun emplacement cor respondant à un niveau maximal prédéterminé et débouchant en dessous du niveau de la mer à une distance prédéterminée, en dessous du piquage sur ledit ballon.
Toutefois, dans un but de simplification et de clarté on n'a représenté sur les figures 1 et 2 du présent certificat d'addition, qu'une partie de l'installation comprenant un ballon pied de torche 1, monté en bout de la chaîne d'entraînement des gaz 2 et connecté, dans sa partie supérieure, au fût de torche 3. Sur ce ballon pied de torche 1 vient en outre se piquer une colonne de trop-plein 4, en un emplacement correspondant à un niveau maximal prédéterminé, et débouchant en dessous dn niveau 5» 6 de la mer.
Dans le mode de réalisation représenté figure 1, cette colonne de trop-plein 4 comporte, à l'intérieur, un tube crépine 7 sensiblement coaxial et de section plus faible que celle de ladite colonne 4.
L'extrémité inférieure de ce tube crépine 7 se trouve placée au plus bas , au voisinage du niveau le plus bas 6 atteint par l'eau à l'intérieur de la colonne de trop-plein 4 en cas de fonctionnement du système. Son extrémité supérieure 8 est quant à elle raccordée(conduit 9) soit sur le ballon de pied de torche 1 en un point 10 situé au-dessus du piquage 11 de la colonne de trop-plein 4 sur ledit ballon 1 (comme dans l'exemple représenté) soit sur le fût de torche si celui-ci joue le rôle du ballon de pied de torche.
Il convient de préciser que, de préférence le point de piquage 10 du tube crépine sera situé en un point du circuit de mise à l'atmosphère des gaz, tel que la séparation des liquides, éventuellement entraînés par les gaz remontants, puisse s'effectuer avant la mise à l'atmosphère des gaz. En outre, la partie horizontale ou subhorizontaie 12 de la colonne de trop-plein 4 pourra, de préférence, mais non nécessairement, déboucher tangentiellement dans la partie verticale ou subverticale de la colonne de trop-plein 4, afin de minimiser le piégeage ou l'entrai nement de gaz dans ladite colonne 4. Dans le même but, la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la partie verticale de la colonne de trop-plein 4 pourra, de préférence mais non nécessairement, être équipée de dispositifs, par exemple des ailettes de guidage ou des rampes hélicoïdales générant un mouvement hélicoïdal de liquides descendants dans la colonne de trop-plein 4, ceci afin de favoriser l'écoulement des liquides descendants et créer une cheminée centrale pour l'évacuation des gaz piégés en dessous des liquides ou entraînés par ceux-ci. Selon la position géographique de l'installation sur laquelle le système de sécurité sera installé, le sens d'enroulement, des rampes de guidage par exemple, sera dépendant de l'hémisphère terrestre sur laquelle elle se situe, (pour tenir compte des forces de Coriolis). La figure 2 concerne un deuxième mode de réalisation d'un circuit permettant l'évacuation des gaz à l'intérieur de la colonne de trop-plein 4. Ce circuit qui permet d'obtenir des effets analogues à ceux obtenus à l'aide du tube crépine précédemment décrit, se distingue cependant de celui-ci, par le fait qu'il fait intervenir pour l'évacuation des gaz piégés dans la colonne de trop-plein 4, un tube d'évacuation 13 placé à l'extérieur. Ce tube d'évacuation 13 (vertical) qui est placé sensiblement parallèlement à la colonne de trop-plein 4 communique avec ce dernier par une série de tubulures 14 éventuellement horizontales permettant l'évacuation des gaz piégés à différents niveaux.
L'extrémité supérieure 15 de ce tube d'évacuation 13 se trouve raccordée sur le ballon de pied de torche 1 en un point 16 situé au-dessus du piquage 17 de la colonne de trop-plein 4 sur ledit ballon 1, étant entendu que cette connexion pourrait également être effectuée sur le fût de torche 3 dans le cas où celui-ci joue le rôle du ballon de pied de torche.

Claims

REVENDICATIONS 1.- Système de sécurité perfectionné, destiné à éliminer tout risque d'entraînement de liquides au nez de torche ou à l'évent lors du torchage ou de la dis persion des gaz associés à la production ou au traitement d'hydrocarbures, ce système comprenant, conformément à la revendication 1 du brevet principal, dans la chaîne d'écoulement des gaz, entre la source d'entraînement de liquides et le nez de la torche ou l'évent, au moins une capacité telle qu'un ballon de pied de torche (l) munie d'au moins une colonne de trop-plein (4) débouchant en dessous d'un niveau de liquide (5, 6), par exemple la mer, à une distance prédéterminée de son piquage (il) sur ladite capacité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7, 13, "14) permettant d'éviter, en cas de déversement de liquide dans la colonne de trop-plein (4), la rétention et le piégeage de gaz dans le liquide déver ou en dessous dudit liquide.
2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit (9)» permettant l'évacuation jusque dans les installations situées en amont de la colonne de trop-plein (4), des gaz existants ou entraînés par les liquides dans ladite colonne de trop- plein (4).
3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le susdit circuit d'évacuation de gaz consiste en un tube crépine (7) de section inférieure à la colonne de trop-plein (4) et monté à l'intérieur de celle-ci,
4.- Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du tube crépine (7) se trouve placée, au plus bas, au voisinage du niveau le plus bas (6) atteint par l'eau à l'intérieur de la colonne de trop-plein (4).
5.- Système selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (8) du tube crépine (7) est raccordée soit sur le ballon de pied de torche (1) en un point (10) situé au-dessus du piquage (11) de la colonne de trop-plein (4) sur ledit ballon (1), soit sur le fût de torche (3) dans le cas où celui ci joue le rδle de ballon de pied de torche.
6.- Système selon l'une des revendications 3, 4 et 5, caractérisé en ce que le point de piquage (10) du susdit tube crépine (7) sur l'installation est situé en un point de mise à l'atmosphère des gaz tel que la séparation des liquides, éventuellement entraînés par les gaz remontants, puisse s'effectuer avant la mise à l'atmosphère des gaz.
7.- Système selon l'une des revendications 3, 4, 5 et 6, caractérisé en ce que la partie horizontale (12) ou subhorizontale de la colonne de trop-plein (4) débouche tangentiellement dans la partie verticale bu sub verticale de ladite colonne de trop-plein (4) afin de minimiser le pîégeage ou l'entraînement du gaz dansladite colonne (4).
8.- Système selon l'une des revendications 3, 4, 5, 6 et 7, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'extrémité supérieure de la partie verticale de la colonne de trop-plein (4) est équipée de dispositifs tels que des ailettes de guidage ou des rampes hélicoïdales générant un mouvement hélicoïdal de liquides descendants dans la colonne de trop-plein, afin de favoriser l'écoulement des liquides descendants et créer une cheminée centrale pour l'évacuation des gaz piégés en dessous des liquides ou entraînés par ceux-ci.
9.- Système selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit circuit d'évacuation des gaz comprend un tube d'évacuation des gaz (13) placé à l'extérieur de la colonne de trop-plein (4), et communiquant avec ladite colonne de trop-plein (4) par une série de tubulures (14) situées à différents niveaux.
10.- Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'extrémité supérieure (15) dudit tube d'évacuation (13) est raccordée au ballon de pied de torche (1) en un point (16) situé au-dessus du piquage (17) de la colonne de trop-plein (4) sur ledit ballon (1) ou bien sur le fût de torche (3) lui-même dans le cas où celui- ci joue le rôle de ballon de pied de torche.
11.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la colonne de trop-plein (4) est équipée d'au moins un organe de détection permettant de détecter la présence d'hydrocarbures à un niveau anormal à l'intérieur de ladite colonne de trop-plein (4).
12.- Système selon la revendication 11, caractéris en ce que le susdit organe de détection consiste en un ou plusieurs détecteurs de niveau haut pouvant être placés dans la partie aérienne de la colonne de trop plein (4) et/ou en un ou plusieurs détecteurs de pressi différentiels ou non placés de préférence dans la parti basse de la colonne de trop-plein (4), et/ou encore en un ou plusieurs détecteurs conçus de manière à détecter la présence d'hydrocarbures ,par exemple par effet optiq par effet capacitif, par effet magnétique, par effet électromagnétique où bien par mesure de phénomènes vibratoires.
13.- Système selon l'une des revendications 11 et 12, caractérisé en ce que le* susdit organe de détection est placé soit dans la colonne de trop-plein (4) soit à l'extérieur, et peut être protégé par une tubulure anne 14.- Système selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il fait intervenir une multiplicité de colonnes de trop-plein (4) implantées dans les zones les plus favorables de la chaîne d'écoulement des gaz.
PCT/FR1983/000050 1982-03-12 1983-03-11 Systeme pour empecher l'entrainement de liquides au nez de torche Ceased WO1983003280A1 (fr)

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