Oppfinnelsen vedrører kompressormoduler for komprimering av hydrokarbongasser i en brønnstrøm, og mer spesifikt en anordning og en fremgangsmåte som angitt i innled-ningen av de selvstendige patentkrav 1 og 8.

En kompressormodul er i sin mest prinsipielle form en enhet der en kompressor og en motor er forbundet via en aksling og plassert i et felles trykkskall. Mellom motoren og kompressoren er det en tetning for å forhindre forurensning av motoren. Det er imidlertid problemer med å holde den gassfylte, elektriske motor så tørr som er nødvendig for å unngå korrosjon og andre problemer som er relatert til utskilling av hydrokarbonkondensater og vann i væskeform inne i motoren. Det er særlig viktig å unngå tilstedevæ-relse av vann i væskeform sammen med innhold av H₂S eller CO₂ som kan danne syrer og følgelig akselerert korrosjon. Disse problemene ses på i NO 172075 og NO 173197, så vel som NO 20015199. Det er også viktig å forhindre at partikler kan trenge inn og bygge seg opp inne i motor og magnetlagre.

Ellers omtaler US 5412977 en turbomaskin med en rotoraksel som strekker seg på minst en side gjennom maskinhuset, idet rotorakselen er utstyrt med et aksialt tetningsarrange-ment med minst en tørrgasstetning som tilføres barrieregass, og hvis lekkasje elimineres via en lekkasjeledning. Barrieregassen føres inn i den indre tørrgasstetningen via en ledning ved et forbestemt trykk som er større enn trykket i de indre områder av huset. WO 03/085164 angår en magnetisk drevet enhet med tetning i formen av barrierefluid mellom den magnetiske delen og delen som produserer damp. I dette tilfellet kommer barrieregassen fra et reservoar og passerer gjennom en reguleringsinnretning. WO 92/00438 viser en undervannspumpeenhet med gjennomstrømning av barrierefluid ved strømlede-re, men uten direkte strømning rundt motorenheten.

Mest vanlig er å anvende regulære oljesmurte lagre eller lignende i kompressorer og motorer for disse. Oppfinneren har utforsket mulighetene for pålitelig bruk av høy-hastighetsmotor og magnetlagre i integrerte kompressormoduler som har et felles trykkskall, ved å frembringe en måte for å beskytte elektrisk motor og magnetlagrene i kompressormodulen. Magnetlagre i slike kompressormoduler vil ha flere fordeler, særlig under drift. Magnetlagre er mer pålitelige og mindre kostbare å drive. Av særlig viktighet er at anvendelsen av magnetlagre eliminerer smøreolje, og derfor mulige problemer som kan opptre ved: fortynning av smøreoljen med de hydrokarbongasser som den er i kontakt med, akkumulering av hydrokarbonkondensater eller vann i smøreoljen eller degradering av smøreoljen over tid på grunn av dens spesielle anvendelse i kompressormoduler. Problemet man møter ved anvendelse av ikke-innkapslede magnetlagre i en kompressormodul tilsvarer i mange henseende de som er forbundet med anvendelse av elektromotorer: begge trenger en fullstendig tørr og inert atmosfære med så lavt par-tikkelinnhold som praktisk mulig for å fungere pålitelig og problemfritt over tid. Det finnes også innkapslede magnetlagre, eller disse er under utvikling. Det påstås at disse kan operere i den ubehandlede brønnstrømmen av hydrokarbongass. Det er imidlertid grunner til å anta at det også for disse typer magnetlagre er en fordel for lang tids funk-sjonalitet og pålitelighet at de installeres og opereres i en tørr og partikkelfri atmosfære.

Det er derfor et behov for et system og en fremgangsmåte for å sørge for en fullstendig eller tilnærmet fullstendig tørr omgivelse for den elektriske motor og for magnetlagrene i en integrert kompressormodul, og som også forhindrer at partikler (f.eks. fra den brønnstrømmen som strømmer gjennom kompressoren) kan komme fra kompressorsi-den og inn i motor og/eller magnetlagre.

Det er derfor tilveiebrakt en anordning for regulering av tilførsel av barrieregass til en kompressormodul som innbefatter et trykkhus som omfatter en elektrisk motor og en kompressor som via en aksel er drivbart forbundet, idet akselen er understøttet av magnetlagre, idet kompressoren er anbrakt i et andre rom som innbefatter et innløp og et utløp for fluid som skal komprimeres og der det andre rommet er avgrenset av minst én aksialtetning om akselen, kjennetegnet ved minst én ledning for tilførsel av barrieregass fra et reservoar, fluidforbundet med minst ett rom i trykkhuset utenfor det andre rommet, og ved minst én strupning i nevnte ledninger mellom reservoaret og nevnte minste ene rom.

Fordelaktige utførelsesformer av anordningen i samsvar med oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav 2-7.

Det er videre tilveiebrakt en fremgangsmåte for regulering av tilførsel av barrieregass til en kompressormodul som angitt over, kjennetegnet ved på grunnlag av nødvendig bar-ri eregasshastighet gjennom den minst ene aksialtetningen og trykket i det andre rommet, innstille et overtrykk i reservoaret, og bevirke en styrt tilførsel av barrieregass til det minste ene rom ved hjelp av strupningen i tilførselsrøret.

Fordelaktige utførelsesformer av fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen fremgår av de uselvstendige patentkrav 9-13.

En utførelsesform av oppfinnelsen skal nå beskrives med henvisning til de medfølgende tegninger, der like deler er tildelt like henvisningstall.

Figur 2 er en prinsippskisse av en utførelsesform av reguleringsanordningen for barrieregass. Figur 3 er en prinsippskisse av en alternativ utførelsesform av reguleringsanordningen for barrieregass. Figur 4 er en prinsippskisse som viser gasshastigheten og massetransporten gjennom aksialtetningen.

Figur 6 illustrerer en mekanisk reguleringsanordning for barrieregass som holder konstant massestrøm når trykket oppstrøms regulatoren, pa, er konstant og temperaturen er konstant, slik temperaturen vil være når regulatoren er omgitt av sjøvann.

Kompressormodulen ifølge oppfinnelsen innbefatter en elektrisk motor 1 og en kompressor 2, knyttet sammen via en aksel 8 og anordnet i et felles trykkskall 3. Figur 1 viser skjematisk at en strøm av hovedsakelig hydrokarbongass, men som også kan inneholde væsker og partikler (heretter benevnt fluid) som føres fra et reservoar (ikke vist), fort-rinnsvis via en væskeutskiller og i en ledning 17, og inn i kompressormodulen via et innløp 4. På kompressorens 2 oppstrømsside (sugeside) har fluidet et sugetrykk benevnt ps, som i et kompresjonssystem for brønnstrøm vil falle langsomt over tid etter hvert som reservoartrykket faller. På kompressorens nedstrømsside har fluidet et utløpstrykk benevnt pd. Når kompressoren er i drift er pd større enn ps. Fluidet forlater kompressormodulen via utløpet 5.1 tilfeller der kompressoren ikke er i drift og inaktiv og innløpet 4 er avstengt ved hjelp av ventilen 41 og utløpet er avstengt ved hjelp av ventilen 51, vil trykket inne i kompressormodul ens rom jevne seg ut og bli likt. Hvis omløpsventilen 61 er stengt, kan trykket oppstrøms ventilen 51 bygge seg opp til å bli større enn trykket nedstrøms ventilen 61. Det maksimale grensetilfellet for denne trykkoppbyggingen, pga. lekkasje gjennom ventilene på brønnhodet, er nedstengningstrykket for brønnene

(wellhead shut-in pressure, WSHP). Når kompressoren ikke er i drift og omløpsventilen 61 er åpen, vil trykket oppstrøms 51 og nedstrøms 61 bli et likt blandingstrykk. Hvis

produksjonen da er avstengt over lengre tid, og ventilene ved mottakerstedet for gass er stengt, kan trykket i transportrøret forbi kompressormodulen bygge seg opp til WHSP. I begge nevnte tilfeller av inaktiv kompressor kan derfor trykket inne i kompressormodulen, pga. lekkasje i enten ventil 51 eller 61 eller begge, derfor bygge seg opp til WHSP. For å motvirke inntrengning av fluid i kompressormodulen og de følger dette kan få med hensyn til kondensering, korrosjon og partikkeloppbygning når den er inaktiv, er det derfor gunstig å justere opp trykket inne i kompressormodulen til noe over trykket i rør utenfor ventilene 51 og 61, og eventuelt opp til litt over WHSP.

En første aksialtetning 31 er anordnet mellom kompressoren 2 og motoren 1 og deler trykkskallet inn i et første rom 10 og et andre rom 20. Som kjent er hensikten med den første aksialtetningen 31 å hindre partikler, fuktighet og annen forurensning å komme i kontakt med motoren og øvrig elektrisk utstyr. Aksialtetningen er imidlertid ikke fullstendig tett. For å tilstrebe en mest mulig tørr og ren atmosfære i det første rommet 10, er det vesentlig at trykket i det første rom 10 (der motoren befinner seg) er høyere enn trykket i den andre rom 20 (der kompressoren befinner seg), dvs. at inert gass strømmer fra rom 10 gjennom tetningen og inn i 20. Figur 1 indikerer dette ved å vise at trykket i det første rom 10 (og idet valgfrie tredje rom, pga. balansestempelet) er ps + Ap.

Akselen 8 er opplagret ved hjelp av magnetlagre 11, 21 som vist i figur 1. Dersom magnetlageret 21 er av en innekapslet type som beskrevet over, er den andre aksialtetningen 32 overflødig. Den andre aksialtetningen 32 er således valgfri dersom magnetlageret er innekapslet.

Figur 1 viser en tilførselsledning 7 for gass, i den ene ende tilknyttet det første rom 10 og i den andre ende tilknyttet et gassreservoar 6 som inneholder gass med et trykk pa og en temperatur Ta. Gassreservoaret 6 kan (valgfritt) være fluidforbundet med en annen

forsyning via en forsyningsledningledning 9, f.eks. i en såkalt "umbilical". Ved hjelp av tilførselsledningen 7 kan således gass tilføres det første rom 10 fra reservoaret 6. Denne gassen vil være en tørr hydrokarbongass eller tørr inert gass (fremmedgass) som også er ren for partikler. Denne gassen kan komme fra en separat gassforsyning eller det kan

benyttes tørket hydrokarbongass. Uavhengig av kilden, vil den gassen som tilføres kompressormodulen via ledningen 7 (samt ledningen 7', som vil bli beskrevet senere) i det etterfølgende bli benevnt "barrieregass".

Av hensyn til friksjonstapet og dermed varmeutviklingen i motoren som må kjøles bort (f.eks.) ved varmeveksling med det omgivende sjøvann i en varmeveksler (ikke vist på figurene), er det fordelaktig at den tilførete barrieregassen har en så lav molekylvekt som mulig, og derved så lav tetthet som mulig ved et gitt trykk og temperatur, fordi friksjonen avtar med avtagende gasstetthet. For å oppnå lavest mulig friksjon og dermed lavest mulig tap og høyest mulig virkningsgrad er bruk av metan (CH₄: molekylvekt 16) derfor mer fordelaktig enn nitrogen (N₂: molekylvekt 28). Mest fordelaktig med hensyn til redusert tap er hydrogen (H₂: molekylvekt 2). Tettheten av hydrogen vil være ca. bare 10 % av en typisk naturgassblanding (molekylvekt 20). Tettheten for hydrogen ved 100 bar vil derfor bare tilsvare tettheten for naturgass ved 20 bar og med tilsvarende reduksjon av friksjonstapet i motoren, krav til kjøler og økt vikningsgrad for motoren.

Det er vanlig å benevne den siden av kompressoren der motoren befinner seg som

kompressormodulens "drive end" (DE), og kompressorens andre side som kompressormodulens "non drive end" (NDE). Fagmannen vil forstå at i en praktisk utførelsesform kan kompressorens DE-magnetlagre være plassert i et koplingshus mellom motoren og kompressoren, og tetningen blir da mellom koplingshuset og kompressoren. Koplingshuset og motoren danner allikevel et i prinsippet felles rom med felles, ren atmosfære

fylt av barrieregassen. Dersom magnetlagrene er av innkapslet type, og driftsforholdene og/eller brønnstrømgassens (fluidets) sammensetning er slik at disse lagrene kan tillates å operere direkte i brønnstrømsgassen, er det bare motoren som trenger beskyttelse, og kompressorens DE-magnetlagre kan derfor være plassert på kompressorens side av tetningen.

Som nevnt over kan en valgfri aksialtetning 32 inndele det andre rom 20 i et ytterligere tredje rom 30 der kompressormodulens NDE-magnetlagre kan være plassert. En valgfri ledning 7' eller 7" for tilførsel av barrieregass fra reservoaret 6 til dette tredje rommet er vist i figur 1. Dersom magnetlagrene er av innkapslet type, og driftsforholdene og/eller brønnstrømgassens (fluidets) sammensetning er slik at disse lagrene kan tillates å operere direkte i fluidet, er det bare motoren som trenger beskyttelse. I dette tilfellet er tetningen 32 valgfri.

For å hindre at forurensninger skal kunne trenge fra det andre rom 20 (som inneholder kompressoren 2) og forbi (dvs. igjennom) aksialtetningene 31, 32 og inn i det første (hhv. tredje) rom, må barrieregassens lineære hastighet gjennom aksialtetningene være større eller lik og motsatt rettet hastigheten til det fluidet (og partikler i dette) som befinner seg i det andre rommet 20.

Når det gjelder gassformige forurensningskomponenter i fluidet (H₂S, C0₂, vanndamp-og hydrokarbondampmolekyler) vil det være en viss, og meget liten, diffusjonshastig-het, i størrelsesorden mindre enn 1 mm/s, som beveger disse komponentene i motsatt retning av barrieregasstrømmen inne i tetningen. En svært liten tilførsel (massestrøm pr. tidsenhet) av barrieregass inn i tetningen vil derfor være tilstrekkelig for å holde disse forurensningene ute av de "rene" rommene, f.eks. det første og det tredje rom.

Et kritisk tilfelle vil være mulig inntrenging av partikler og eventuelle dråper som faller ut av brønngassen ned mot tetningen 32 (for NDE-magnetlager), f.eks. dersom kompressormodulen er stilt vertikalt. Slike partikler kan ha en vertikal fallhastighet som over-stiger 0,1 m/s.

Figur 4 illustrerer hvordan man kan beregne en minste nødvendig barrieregasshastighet gjennom en aksialtetning for å forhindre at partikler faller ned gjennom en vertikalt stilt tetning. Barrieregassens strømning (m) er illustrert i figurene 1 og 4.

vp: fallhastighet for partikkel ned i tetningen, m/s vg: barrieregasshastighet gjennom tetningen, m/s Dp: partikkeldiameter, m

Ved å anta at barrieregassen er metan (CH₄), temperaturen 25"C og partikkeltettheten 2500kg/m³, finner man at:

På grunn av. kompressormodulens plassering i brønnstrømmen, normalt etter en væskeutskiller eller separator, vil svært få partikler som kommer inn i kompressoren være over 25um, og tilnærmet ingen over 50 um. Teoretisk sett vil derfor en oppoverrettet barrieregasshastighet større enn 0,25 m/s gjennom en vertikal tetning være nok til at partikler ikke kan komme inn i tetningen. For å være på den sikre siden kan man velge en vesentlig større barrieregasshastighet for å holde forurensninger ute. Velger man for eksempel å tilføre en slik mengdestrøm av barrieregass at man oppnår en hastighet i tetningen på 1,25 m/s, har man en sikkerhetsfaktor på 5.1 praksis vil endelig bestem-melse av tilførsel av barrieregass, i tillegg til beregninger som vist ovenfor, basere seg på praktiske erfaringer. Det endelige valg av barrieregasshastighet og nødvendig dimensjonering forøvrig, vil bygge på en avveining mellom sikkerhet mot innstrømning av forurensninger gjennom tetningen under stasjonære og transiente forhold, og å unngå unødig stor dimensjonering av forsyningssystemet for barrieregass. Spesielt er det viktig å holde forsyningsrøret (f.eks. ledningen 9) for barrieregass innenfor en gunstig diameter, for eksempel mindre enn 25 mm, og også unngå behov for flere enn ett tilførselsrør for en kompressorstasjon.

Ved å velge en barrieregasshastighet mellom 1 m/s og 5 m/s, avhengig av de aktuelle operasjonsforhold, vil man normalt både være sikret mot innstrømning og oppbygging

av skadelige nivåer av forurensende gasser, kondensert vann, hydrokarbonkondensat og partikler i motor og magnetlagre, samtidig som man unngår et ugunstig stort forsynings-system for barrieregass. Det er det den valgte barrieregasshastigheten gjennom tetningen, bygd på forståelse av de mekanismene som kan føre til inntrenginger av forurenset fluid gjennom tetningene, som danner grunnlaget for dimensjoneringen av forsynings-og tilførselssystemet og reguleringen av tilførsel av barrieregass.

Av formelen for Stokes' lov fremgår det at fallhastigheten for en partikkel er tilnærmet uavhengig av trykk og temperatur. Dette fordi gasstettheten, som er en funksjon av trykk og temperatur, er meget liten (typisk i området 40-100 kg/m³) i forhold til partikkeltettheten (typisk 2500 kg/m³). Gasstettheten kan derfor neglisjeres i beregningen. Videre varierer den dynamiske viskositet lite i det aktuelle trykkområdet (typisk 50-100 bar) og temperaturområdet (typisk 50-80° C). Dette betyr at massestrøm til førselen av barrieregass over tid (og i takt med fallende brønnstrømstrykk) kan reduseres proporsjonalt med reduksjonen i trykket på kompressorens sugeside, p_s> uten at det øker faren for inntregning av partikler, fordi strømningshastigheten for barrieregass gjennom tetningen da vil opprettholdes konstant.

Oftest vil kompressormodulen være plassert horisontalt, og da har partikler og/eller dråper ingen fallhastighet inn mot tetningen. De antydede (over) barrieregasshastigheter i tetningen vil i slike tilfeller gi en meget stor sikkerhet mot forurensning av motor og tetninger under stasjonære driftsforhold. En slik valgt barrieregasshastighet vil også forhindre at partikler som måtte bli slynget inn mot tetningene av de roterende løpehju-lene og akslingen, fordi bevegelsesenergien raskt blir fjernet fra disse av den mot-strømmende barrieregassen og av selve den fysiske hindringen som tetningen danner. Selv under transiente forhold, for eksempel start og stopp av kompressormodulen eller ved nedstegning og oppstart av brønner, vil det være stor sikkerhet mot forurensning. Selv om det kortvarig skulle trenge gassformige forurensninger inn i motoren under transiente forhold, vil disse bli så uttynnet av den rene barrieregassen i motoren at de ikke vil nå skadelige nivåer. Det samme gjelder oppbygging av partikler.

Også i de tilfeller der kompressormodulen er horisontalstilt kan man - som for vertikal-stilt modul (beskrevet over) - argumentere for at tilførsel av barrieregass kan reduseres når trykket på kompressorens sugeside faller, fordi gasshastigheten gjennom tetningen vil opprettholdes med mindre tilført massestrøm.

I figur 4 er det vist at tetningen 31, 32 danner et ringrom rundt akselen 8. Dette ring-rommet kan typisk ha en lysåpning på omlag 0,3 mm. For å vise størrelsesorden for behovet for barrieregass, er det valgt en barrieregasshastighet på 2,5 m/s og en akseldi-ameter på 150 mm, et gasstrykk på 100 bar. Man går videre ut fra at barrieregassen er metangass. Beregninger viser da at behovet for tilførsel (med andre ord massestrøm, m) av barrieregass for en tetning vil ligge i området 0,0068 kg/. For en kompressormodul med to tetninger, der både DE- og NDE-magnetlagre er i en beskyttende og "ren" atmosfære, vil behov for barrieregass være ca. 0,02 kg/s. Et slikt lavt forbruk av barrieregass vil gi en gunstig dimensjonering av forsyningssystemet for barrieregass, inkludert rør i umbilical, selv med flere kompressormoduler i en undervanns kompressorstasjon.

For å oppnå beskyttelse av motor og magnetlagre når kompressoren er i drift, baserer oppfinnelsen seg altså på i samspill å utnytte kunnskapen om

- kjennskap til (måling av) trykket inne i kompressorrommet som vender mot tetningene, ps (normalt lik kompressorens sugetrykk) og hvordan dette trykket faller over tid.

innstilles et visst ønsket overtrykk pa, i en akkumulator 6 som kan settes inn iforsyningsrøret 9 for barrieregass, eventuelt utgjør volumet i forsyningsrøret en tilstrekkelig akkumulator - besørge en styrt tilførsel av barrieregass til kompressormodulen (det første og evt. tredje rom) ved hjelp av en struping 71, 71' i tilførselsrøret 7, 7', 7"mellom akkumulatoren 6 og innløpet til det første (evt. også tredje) rom som inneholder motoren og/eller magnetlagre.

o Strupingen kalibreres og/eller styres slik at den gir en volumstrøm av barrieregass inn i det første (evt. også tredje) rom som minst gir den fastslåtte minimums barrieregasshastighet gjennom tetningen,

o Strupingen kan alternativt kalibreres og/eller styres slik at den gir en fast massestrøm, dvs. en volumstrøm som øker som funksjon av fallende sugetrykk, ps, av barrieregass inn i det første (evt. også tredje) rom som minst gir den fastslåtte minimums barrieregasshastighet gjennom tetningen. En slik regulering er i praksis meget lett og oppnå i et under-vannssystem hvor Ta vil være konstant (lik den omgivende sjøvannstem-peraturen), ved at pa holdes konstant over tid uansett størrelsen av ps. En strømningsmåler mellom akkumulatoren med pa og strupningen kan da styres på fast signal, for eksempel fast trykkfall gjennom en måleblende. Massestrøm og hastighet gjennom forsyningsrøret 9 vil da være konstant over tid.

Fordi barrieregassens hastighet vg gjennom tetningen er lav, vil også trykkfallet over tetningen være lite. Trykket inne i motor- og lagerrommet (med andre ord det første og tredje rom) bare vil ha et meget lite overtrykk, Ap, (anslagsvis i området 0,02 til 0,3 bar) i forhold til kompressorens sugetrykk, ps, og dette faktum er viktig for å velge riktig størrelse for trykket i akkumulatoren, pa, som for eksempel kan settes 5 til 50 bar eller mer over ps. Trykkfallet over terningen blir derfor neglisjerbart i forholdet til trykkfallet over strupingen, og det blir derfor i praksis strupingen alene som bestemmer strømmen av barrieregass.

Den ovennevnte akkumulatoren 6 behøver nødvendigvis ikke være en egen tank, men kan i visse tilfeller utgjøres av volumet av komprimert gass i røret foran strupingen 71, 71'. I mange tilfeller vil det imidlertid være fordelaktig med en passende dimensjonert trykktank som akkumulator nær stupingen, som vist i figur 1.

Strupningen 71, 71' kan plasseres i umiddelbar nærhet av tilførselsrørets 7, 7', 7" inn-løp til rommet for motor og tetning, eller den kan plasseres mange kilometer unna. For undervannskompressorer kan dette bety at man under vann og like ved kompressormodulen har struping og akkumulatortank, og at barrieregass tilføres gjennom forsynings-rør i umbilical fra plattform eller land og med et trykk ut fra gassforsyningskilden som gir det tilsiktede trykk pa. For transport over lange avstander er det fordelaktig at strupingen skjer nær kompressormodulen slik at transporten av barrieregass forgår ved høy-est mulig trykk for å holde diameteren på forsyningsrøret så liten som mulig. I andre tilfeller, og spesielt når avstanden mellom kompressormodulen og forsyningskilden for barrieregass er liten, kan matingen av ønsket volumstrøm av barrieregass skje med for-holdsvis lavt trykk - kun tilstrekkelig for å overvinne friksjonen i røret - direkte fra kilden for barrieregass, f.eks. med en stempelkompressor som er innstilt for å gi ønsket volumstrøm gjennom tetningen uten å ha akkumulator og struping ved kompressormodulen, eller ved tilførsel av ønsket volumstrøm fra land eller plattform ved at akkumulatortank og massestrømsregulering plassert der. Ulempen med dette vil være at diame-terne på tilførselsrøret p.g.a. lavt gasstrykk, dvs. ekspandert gassvolum, må bli for-holdsvis stor, og dermed være kostnadsdrivende for umbilicalen.

Strupningen 71; 71' er vist i sin mest prinsipielle form i figur 5, der et reservoartrykk (p_a) reguleres på en av flere måter som vil bli beskrevet i det etterfølgende, til det øns-kede trykket i det første rom (10), nemlig ps + Ap.

Figur 3 viser en variant av strupningen 71; 71', der en struper (ventil) 79 reguleres på grunnlag strømningsmåling. Figur 2 viser en ytterligere variant av strupningen 71; 71' som innbefatter et flertall strupere 79' i parallell.

Over har reguleringen av barrieregasstrøm blitt beskrevet som en innsatt passende struping 71, 71'i tilførselsrøret 7, 7', 7" inn til rommet eller rommene for motor og magnetlagre, og denne strupningen struper mellom på den ene side et kjent trykk, ps (bestemt av reservoartrykket til en hver tid og trykkfallet frem til innløpet til kompressoren), og på den annen side et ønsket innstilt trykk, pa, foran strupingen.

Tilførsel av barrieregass til de "rene" rommene kan i praksis reguleres på flere måter: Konstant pa, konstant strupin^g

Lar pa stå fast, og kalibrerer og innjusterer en fast struping som gir minimum tilstrekkelig tilførsel av barrieregass ved begynnende kompresjon (dvs. oppstart, i brønnens tidlige fase), og som gir økende forbruk etter hver som reservoartrykket

Volurnstrømrnen av barrieregass, og derved massestrømmen, øker med kvadratroten av differensen pa- ps. Denne meget enkle reguleringen har som ulempe at tilførsels-systemet for barrieregass inkludert diameteren av tilførselsrøret må da være dimensjonert for et slikt økende forbruk. Hvis f. eks. ps faller fra 100 bar ved begynnende kompresjon til 60 bar ved avsluttende kompresjon, og pa holdes fast på 130 bar, må tilførselssystemet overdimensjoneres med ca. 50 %. Men dette kan i noen tilfeller kan være en akseptabel løsning for å oppnå enkel teknisk utførelse og drift

Justerer ned pa etterhvert som ps faller, og redusere forsyningstrykket fra forsyningskilden fra land/plattform tilsvarende, slik at tilførselen av barrieregass til kompressormodulen til en hver tid gir tilnærmet fast barrieregasshastighet gjennom tetningen. Som vist foran kan tilført massestrøm av barrieregass reduseres over tid med fal-let i ps slik at hastigheten av barrieregass gjennom testningen vil opprettholdes fast, og dermed evnen til å stenge forurensninger ute. Når pa reduseres, og dermed trykk-nivået i umbilical-røret 9 reduseres, vil volumet av gassen som skal transporteres hvis massestrømmen holdes konstant, øke tilnærmet omvendt proporsjonalt med reduksjonen av pa, og friksjonen i røret øker med kvadratet av økningen i gassvolum, altså en firedobling av trykkfallet fra forsyningskilden for barrieregass gjennom umbilicalen frem til kompressormodulen. Ved at tilførselen av massestrømmen av barrieregass også kan reduseres tilsvarende og fremdeles opprettholde foreskrevet hastighet gjennom tetningen, vil trykkfallet gjennom forsyningsrøret holdes aksep-tabelt over tid. En metode bygd på å opprettholde foreskrevet hastighet gjennom tetningen ved å justere ned over tid : (p_a) = funksjon (p_s) med fast struping mellom de to trykknivåene er derfor gunstig fordi en slik regulering er meget enkel ettersom trykket ps faller langsomt over tid. Som tidligere nevnt vil tilførselen av barrieregass bli innstilt med en stor sikkerhetsfaktor innstramming mot inntregning av forurensninger. Kortvarige transienter i temperatur og trykk vil, som tidligere påpekt, ikke føre til skadelig inntregning selv om (p_a) justeres ned.

O pa settes fast, og strupingen 71, 71' er regulerbar, f.eks. i form av en eller flere ventiler som kan opereres manuelt (f.eks. av en person eller med en fjern-styrt farkost (ROV)) slik at strupingen med visse mellomrom økes etter hvert som ps faller. Justeringen av strupingen kan f.eks. være ved måling av trykk-

0 pa settes fast, og strupingen 71, 71' er regulerbar, f.eks. i form av en hydrau-lisk operert ventil som kan styres manuelt fra kontrollrom slik at strupingen med visse mellomrom økes etter hvert som ps faller. Justeringen av strupingen kan f.eks. være ved måling av trykkfallet over strupingen.

pa settes fast, og det settes inn en strømningsreguleringsventil som justerer gjennom-strømningen ut fra målt trykkfall over en restriksjon oppstrøms ventilen. Dette gir konstant massestrøm fordi trykk (p_a) og temperatur (for undervannskompressor: sjø-vannstemperatur) oppstrøms ventilen er tilnærmet faste verdier. Hastigheten gjennom tetningen for barrieregassen vil pga. gassekspansjonen øke etter hvert som ps synker. Dette er bare en fordel når det gjelder sikkerhet mot at forurensninger kan trenge inn gjennom tetningen, samtidig som det ikke representerer en ulempe for dimensjoneringen tilførselssystemet som må dimensjoneres for begynnende komp-resjonstilstand når masseforbruket av barrieregass vil være størst for å oppnå nød-vendig minimumshastighet gjennom tetningen.

pa settes fast og det settes inn en strømningsreguleringsventil som justerer gjennom-strømningen ut fra målt trykkfall over en restriksjon oppstrøms ventilen og måling av trykket og temperaturen i motorrom og magnetlagerrom slik at ventilen gir fast volumstrøm, og derved fast ønsket innstilt barrieregasshastighet gjennom tetningen. Dette er en mulig, men unødvendig komplisert regulering.

Når kompressoren 2 er stoppet og ikke i drift, vil den bli isolert fra innløp 4 og utløp 5 med respektive avstengningsventiler 41, 51.1 en slik tilstand vil innstrømningen av barrieregass stoppe opp når det i hele kompressormodulen 3 (dvs, første, andre og tredje rom) har bygd seg opp til et trykk lik akkumulatortrykket, pa. Det er viktig at trykket inne i kompressormodulen 3 ved stillstand er større enn trykket i inn- og utløpsrøret foran ventilene slik at det ved eventuell lekkasje i ventilene 41, 51 vil strømme barrieregass ut fra kompressormodulen, og ikke væske og forurenset gass inn i modulen. Dersom pa ved drift av kompressoren er satt høyere enn det høyeste trykk som kan oppstå i inn- eller utløpsledningen under stillstand, vil beskyttelse mot innstrømming under ned-stengning automatisk bli oppnådd. Dette høyeste trykket som kan bygge seg opp, vil normalt være "Wellhead Shut-in Pressure" (WHSP). Hvis pa under drift er satt lavere enn trykket som bygger seg opp på utsiden av ventilene, kan man justere opp pa etter behov, f.eks. 1 til 5 bar over trykket i inn-/utløpsrøret ved innmating av gass fra forsyningskilden (på land eller plattform).

Figur 6 viser en mekanisk reguleringsanordning for barrieregass som gir konstant mas-sestrøm når trykk og temperatur oppstrøms regulatoren er konstant. Reguleringsanordningen innbefatter et ventilhus 101 med et innløp 102 som er fluidforbundet med et hulrom i ventilhuset der et stempel 103 er anbragt. Som vist i figuren er det en fast åpning 104 i stempelet, eller mellom stempelet og den innvendige ventilhusveggen, i gjennom hvilken åpning gass kan strømme. Stempelet 103 er forbundet med en fjær 105 som igjen er anbragt i en føring 109 i ventilhuset. Stempelet er også tilknyttet et første rør 111 som er anbragt koaksialt og delvis omslutter et andre rør 107. Det første røret 111 er anbragt i en egnet føring 108 og kan (sammen med stempelet 103) gli frem og tilbake over det andre røret 107.

Det andre røret 107 er fluidforbundet med en åpning 110 i ventilhuset og en del av det andre røret 107 som befinner seg på stempelets 103 nedstrømsside er forsynt med en eller flere åpninger 106 som således skaper fluidforbindelse mellom nevnte hulrom og nevnte åpning 110. Åpningen 110 er ved bruk i forbindelse med reguleringsanordningen beskrevet over, et utløp for barrieregass inn til motorrom og rom for magnetlagre

Ved bruk som en reguleringsanordning for barrieregass, vil en barrieregass med trykk pa og konstant temperatur (temperatur for omgivende sjøvann) føres inn i innløpet 102 og inn i ventilhusets ovennevnte hulrom. Når gass strømmer gjennom stempelåpningen 104 vil det oppstå et trykkfall. Dette trykkfallet vil gi en kraft som vil skyve stempelet 103 og det første røret 111 i gasstrømmens retning (mot høyre på figur 6). Fjæren 105 vil gi en motkraft som vil skyve stemplet i motsatt retning (mot venstre i figur 6). Fjæren 105 kan justeres slik at trykkfallet gjennom stempelåpningen 104 blir fast. Når trykket 110 faller, vil det føre til at strømningen gjennom stempelåpningen 104 vil tendere til å øke, noe som vil skyve stemplet mot høyre. Da vil imidlertid det første røret 111 (som følger stempelet 103) dekke til en større del av åpningen 106 i det andre røret 107, noe som øker trykkfallet gjennom åpningen 106 og holder trykkfallet gjennom åpningen 104 fast. Omvendt vil stemplet skyve til venstre hvis utløpstrykket 110 skulle øke slik at trykkfallet og derved gjennomstrømningen gjennom 104 forblir fast.

Hvis strømningen fra utløpet 110 stenges, for eksempel ved stopp og avstengning av kompressormodulen, vil stempelet 103 skyves helt over til venstre, noe som fører til at åpningen 106 i det andre røret 107 åpnes helt. Dette vil føre til at trykket i hele syste-met, inkludert kompressormodulen, vil innstille seg på pa.