КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК F04D25/08 F04D29/70 F04D27/00 F04D17/02 E21B43/01 

Изобретение относится к компрессорной установке с компрессором, с линией всасывания и с отводящей линией, с блоком управления, который управляет работой компрессора и/или работой соседних модулей. Кроме того, изобретение относится к способу приведения в действие компрессорной установки, и эта компрессорная установка относится к упомянутому ранее типу.

Последние достижения, в частности в области разработки месторождений природного газа, направлены на сжатие природного газа ниже уровня моря, непосредственно на устье скважины. Эти достижения являются очень интересными с экономической точки зрения, поскольку на морских платформах чрезмерно высоки затраты на эксплуатационный персонал. В будущем сжатие натурального газа под водой может сделать морские платформы излишними.

Однако эти современные достижения сопровождаются большими техническими проблемами, связанными с трудными эксплуатационными условиями и плохим доступом к компрессорным установкам. Основными проблемами являются низкие температуры около точки замерзания, высокое давление окружающей, химически агрессивной морской воды, неочищенная и химически агрессивная текучая среда, подлежащая сжатию, при этом природный газ, давление которого на всасывании изменяется, переносит в значительных количествах посторонние частицы и негазообразные текучие среды, соответственно жидкости. В течение периода эксплуатации скважины давление в разрабатываемом месторождении природного газа значительно снижается. В соответствии с мерами по защите окружающей среды не допускается обмен средами между компрессорной установкой и окружением.

В Международной патентной заявке WO01/50024 A предложено располагать устройство обнаружения в линии всасывания компрессорной установки для обнаружения частиц или количества жидкости плотномером и соответственно для изменения работы компрессора. Однако этого может быть недостаточно, поскольку большие количества воды все же могут разрушить компрессор при вхождении в рабочее колесо.

Изобретение направлено на решение проблемы наличия больших количеств негазообразной текучей среды, входящей в компрессор. Уже известно размещение сепаратора между устьем скважины и компрессорной установкой для отделения негазовой текучей среды до вхождения в компрессор. С учетом исключения чрезмерной потери давления в сепараторной установке и поддержания работы установки в приемлемых пределах сепаратор невозможно выполнить так, чтобы он справлялся со всем возможным количеством негазовой текучей среды, которое может встретиться. С другой стороны, компрессорная установка может разрушиться при только одном чрезвычайном происшествии, во время которого сепаратор не сможет справиться с количеством негазообразной текучей среды.

Поэтому одна задача изобретения заключается в создании компрессорной установки, защищенной от больших количеств негазообразных текучей среды в линии всасывания на пути к входу в компрессор, и в исключении любого повреждения.

Эта задача решается компрессорной установкой ранее упомянутого типа, в которой в линии всасывания предусмотрено по меньшей мере одно устройство обнаружения для распознавания негазообразных количеств в текучей среде, подлежащей сжатию, на пути к входу в компрессор, и это устройство обнаружения соединено с блоком управления с обеспечением передачи сигналов.

Размещение устройства обнаружения дает возможность блоку управления реагировать в зависимости от состояния текучей среды в линии всасывания.

Устройство обнаружения может быть любым устройством, которое способно распознавать негазообразные количества в линии всасывания. Обнаружение может осуществляться, например, оптическим датчиком или также акустическим, в особенности ультразвуковым датчиком. Предпочтительно, чтобы обнаружение было ограничено обнаружением жидкостей, но оно также может быть настроено на распознавание твердых объектов.

Одна выгодная возможность реакции блока управления на обнаружение негазообразных количеств заключается в снижении скорости работы компрессора, когда обнаруженное количество негаза превышает определенный предел. Этот определенный предел должен быть ниже количества, которое способно разрушить компрессор компрессорной установки.

Другая возможность, которую можно получать в качестве варианта или в дополнение к признаку снижения скорости, заключается в размещении установки растворения, которая растворяет количества негаза, в особенности жидкости, на их пути ко входу в компрессор. Предпочтительно, чтобы растворение инициировалось блоком управления, когда количество обнаруженного негаза превысит определенный предел. Для исключения повреждения определенный предел должен быть ниже любой критической величины, которая может быть разрушительной для любого встречающегося модуля. В частности, установка растворения может содержать клапан и соответственно струйное сопло, установленное в камере растворения, при этом клапан открывает путь для протекания сжатой текучей среды от участка с более высоким уровнем давления с понижением до давления всасывания в камере растворения, которая расположена в линии всасывания. Как только устройство обнаружения распознает количества негазообразной текучей среды, которые подлежат растворению, блок управления открывает клапан, и струйное течение в камере растворения растворяет нежелательное количество негаза до меньших количеств, которые не являются опасными для модулей ниже по потоку.

В одном осуществлении изобретения предусмотрен электрический двигатель, приводящий в действие компрессор, который совместно с компрессором заключен в газонепроницаемый кожух.

В другом осуществлении изобретения предусмотрен сепаратор в линии всасывания между устьем скважины и компрессором, при этом устройство обнаружения может быть установлено выше по потоку или ниже по потоку относительно сепаратора или по обеим сторонам.

Упомянутые выше определяющие признаки и другие признаки и преимущества изобретения и способ достижения их станут более очевидными, а само изобретение будет более понятным при обращении к нижеследующему описанию считающегося в настоящее время наилучшим варианта осуществления изобретения в сочетании с сопровождающим чертежом, на котором:

Фиг. 1 - схематичный вид компрессорной установки, размещенной под водой над устьем скважины природного газа и содержащей линию всасывания, отводящую линию и сепаратор.

На фиг. 1 показана компрессорная установка 1, содержащая линию 2 всасывания, отводящую линию 3, сепаратор 4 и компрессор 5, расположенные между линией 2 всасывания и отводящей линией 3. Компрессорная установка 1 установлена ниже уровня 6 моря на морском дне 7. Под морским дном 7 находится скважина 8 природного газа с линией 9 подачи, ведущей к устью 10 скважины. Выше уровня 6 моря на грунте 11 установлено оборудование 12, которое выполняет дополнительную обработку текучей среды 13, которая представляет собой природный газ 15, подаваемый компрессором 5.

Природный газ 15, хранящийся в скважине 8 под давлением р1, сжимается компрессором 5 до давления р2 и достигает оборудования 12 под давлением р3. Между устьем 10 скважины и компрессором 5 установлен сепаратор 4 для очистки природного газа 15 от посторонних частиц и нежелательных жидкостей. Однако нельзя исключать, что количество жидкостей, соответствующее количествам 17 негаза, может превысить емкость сепаратора 4 и что критические количества будут выходить из сепаратора 4 по их пути к компрессору 5, который может разрушиться.

Компрессор 5 снабжен блоком 20 управления (БУ), который соединен с устройствами 21, 22 обнаружения, предусмотренными в линии 2 всасывания. Устройства 21, 22 обнаружения обнаруживают количества негаза на их пути к входу компрессора 5. Одно устройство 21 обнаружения установлено непосредственно на устье 10 скважины и другое устройство 22 обнаружения установлено между сепаратором 4 и компрессором 5. Кроме того, можно использовать только одно устройство 21, 22 обнаружения на любом одном из мест. Однако использование двух устройств 21, 22 обнаружения дает больше возможностей для реагирования, если случаются количества негаза или жидкостей. В этом конкретном примере блок 20 управления снижает частоту вращения вала компрессора 5, как только первое устройство 21 обнаружения обнаруживает количество негаза, превышающее определенный предел.

Между сепаратором 4 и компрессором 5 позади второго устройства 22 обнаружения предусмотрена камера 30 растворения, которая встроена для растворения количеств жидкостей на их пути к входу компрессора. Растворение осуществляется соответствующим струйным соплом, испускающим поток природного газа с более высоким уровнем р2 давления, отводимого из отводящей линии 3. В линии, подключенной для отбора из отводящей линии 3, предусмотрен клапан 31, который управляется блоком 20 управления. Если второе устройство 22 обнаружения обнаруживает критическое количество негаза, соответственно жидкости, блок 20 управления инициирует открывание клапана 31 и поток, выходящий из сопла под более высоким уровнем р2 давления в камеру растворения, растворяет критическое количество до получения безвредных небольших количеств негаза, входящих в компрессор 5.

Компрессор 5 приводится в действие электрическим двигателем 40, который вместе с компрессором 5 заключен в газонепроницаемый кожух 41, при этом ротор двигателя и ротор компрессора соединены с одним валом, поддерживаемым непоказанными магнитными подшипниками. Линия 50 электропитания и сигнальная линия 51 соединяют наземное оборудование 12 с блоком 20 управления соответственно компрессорной установки 1.

Группа изобретений относится к компрессорной установке и способу ее приведения в действие и исключает любое повреждение, вызываемое количеством негазообразной текучей среды в линии всасывания на входе в компрессор. Указанный технический результат достигается в компрессорной установке (1) с компрессором (5), с линией (2) всасывания и с отводящей линией (3), с блоком (20) управления, который управляет компрессором (5), причем в линии (2) всасывания предусмотрено, по меньшей мере, одно устройство (21, 22) обнаружения для распознавания количеств негазообразной текучей среды в текучей среде, подлежащей сжатию, на их пути к входу в компрессор (5), и это устройство (21, 22) обнаружения соединено с блоком (20) управления с обеспечением передачи сигналов, причем компрессорная установка (1) содержит установку (30) растворения, которая растворяет количества негаза на их пути к входу в компрессор (5), и при этом растворение инициируется, когда количество обнаруженной негазообразной текучей среды превышает определенный предел. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Компрессорная установка (1) с компрессором (5), с линией (2) всасывания и с отводящей линией (3), с блоком (20) управления, который управляет компрессором (5), причем в линии (2) всасывания предусмотрено по меньшей мере одно устройство (21, 22) обнаружения для распознавания количеств негазообразной текучей среды в текучей среде, подлежащей сжатию, на их пути к входу в компрессор (5), и это устройство (21, 22) обнаружения соединено с блоком (20) управления с обеспечением передачи сигналов, отличающаяся тем, что компрессорная установка (1) содержит установку (30) растворения, которая растворяет количества негаза на их пути к входу в компрессор (5), и при этом растворение инициируется, когда количество обнаруженной негазообразной текучей среды превышает определенный предел.

2. Компрессорная установка (1) по п.1, отличающаяся тем, что блок (20) управления управляет рабочей скоростью компрессора (5) и выполнен таким образом, что скорость работы снижается, когда количество обнаруженного негаза превышает определенный предел.

3. Компрессорная установка (1) по п.1, отличающаяся тем, что компрессорная установка (1) содержит электрический двигатель (40), который совместно с компрессором (5) заключен в газонепроницаемый кожух (41).

4. Компрессорная установка (1) по п.1, отличающаяся тем, что компрессорная установка (1) содержит сепаратор (4) в линии (2) всасывания, который является отделяющим количества негазообразной текучей среды от текучей среды до того, как текучая среда входит в компрессор (5).

5. Компрессорная установка (1) по п.4, отличающаяся тем, что устройство (21, 22) обнаружения предусмотрено выше по потоку и/или ниже по потоку относительно сепаратора (4).

6. Способ приведения в действие компрессорной установки (1), содержащей компрессор (5), линию (2) всасывания, отводящую линию (3) и блок (20) управления, который управляет работой компрессора (5), при этом по меньшей мере одно устройство (21, 22) обнаружения предусмотрено для обнаружения количеств негазообразной текучей среды в текучей среде, подлежащей сжатию, и это устройство обнаружения соединено с обеспечением передачи сигналов с блоком (20) управления, и этот блок (20) управления изменяет работу компрессора или соседних модулей в качестве реакции на обнаружение количеств негазообразной текучей среды в текучей среде, отличающийся тем, что обеспечивают установку (30) растворения, и тем, что блок (20) управления инициирует растворение количеств негаза на их пути к входу компрессора, когда устройство (21, 22) обнаружения обнаруживает количество негаза, превышающее определенный предел.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что блок (20) управления снижает скорость работы компрессора (5), когда в линии всасывания обнаруживается количество негазообразной текучей среды, которое превышает определенный предел.