Innhold
3.8.1. Beskrivelse av separasjonsprosesser ved oljeproduksjon
3.8.2. Ikke- likevektens betydning for separasjonsprosesser
3.8.3. Utfordringer og potensiale for modellering av separasjonsprosesser
 

3.8.1 Beskrivelse av separasjonsprosesser ved oljeproduksjon
Når uprosessert brønnstrøm ankommer en plattform kan den bestå av tre faser, henholdsvis gass, olje og vann. Det første steget i foredlingsprosessen vil være å få separert disse fasene fra hverandre. Til å utføre slike separasjonsprosesser benyttes en separator. 

Enkelte separatorer har som oppgave å skille ut vannet fra brønnstrømmen. Å få skilt ut vannet på et så tidlig som mulig tidspunkt er viktig på grunn av faren for dannelse av hydrat og korrosjon av prosessutstyr. Andre separatorer kan ha som oppgave å skille fra hverandre blandinger av olje og gass. En separator som benyttes til å separere en blanding av olje, gass og vann er illustrert i figur 9.

Separasjonsprosessen kan deles opp som:

• Brønnstrømmen ankommer separatoren og treffer en plate som reduserer hastigheten til blandingen. 

• På grunn av at tverrsnittsarealet på separatoren er stort, vil hastigheten på oljen, gassen og vannet være lav gjennom separatoren. Olje og vann vil transporteres i nedre del av separatoren, mens gass transporteres i øvre del.

• På grunn av at vann er vesentlig tyngre enn olje, vil det separeres fra oljen og blir transportert nederst i separatoren.

• Etter en tid i separatoren vil man få separert blandingen av olje, gass og vann fullstendig. Dette vil si at i bunnen vil man ha en nesten ren vannfase, over vannfasen vil man ha en ren oljefase og på toppen vil man få gassen.

• Ved å plassere uttak i forskjellige posisjoner på separatoren kan en få separert oljen, gassen og vannet.

3.8.2 Ikke- likevektens betydning for separasjonsprosesser
Når den uprosesserte blandingen av olje, gass og vann ankommer en separator vil brønnstrømen, på grunn av de hurtige og kaotiske strømningsforholdene i røret, være mer eller mindre blandet. For denne blandingen vil de turbulente kreftene være så store at en fullstendig separasjon ikke vil inntreffe.

Når blandingen ankommer separatoren reduseres hastigheten kraftig, og de turbulente kreftene blir langt lavere. Under disse forholdene vil gravitasjonskreftene få langt større betydning, slik at olje, gass og vann vil skilles fra hverandre.

Gravitasjonskreftene vil være den drivende årsaken til at separasjonen inntreffer.

En separasjonsprosess vil være en ikke- likevektsprosess der hastigheten for separasjonen vil være styrt av gravitasjonskreftene. Ved simulering av en slik ikke- likevekts situasjon vil det være viktig å ha gode matematiske modeller for gravitasjonsstyrte ikke- likevektsprosesser.
 

3.8.3 Utfordringer og potensiale for modellering av separasjonsprosesser
For separasjonsporsesser vil man oppleve at masseovergangen mellom fasene vil være styrt av gravitasjonskrefter. Slik masseovergang vil typisk være styrt av hastigheten som dråper og bobler transporteres gjennom en fase.

Hvor hurtig vann skilles ut av en oljefase vil for eksempel være styrt av hastigheten som vannet faller i oljen.

Utfordringen i å finne nøyaktige modeller for massetransporten ved separasjons-prosesser vil derfor være å finne nøyaktige modeller for gravitasjonsstyrt massetransport. Dette vil si å finne hastigheten som bobler og dråper vil stige / falle i et gitt fluid.