CN101489694A - 用于清洁油罐的系统和清洁油罐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将沉积物恢复成悬浮态的系统，所述沉积物通过沉积而在容纳原油并带有浮顶(2)的罐(1)的底部(1b)上形成层(3)，所述装置包括：至少一个用于吸出和再注入容纳在所述罐(1)中的原油的导管(11)；用于在所述导管(11)中提供油的流动的泵(7)；用于消除包含在所述原油中的无机物的过滤装置(9)；以及注入喷管(5)，每个喷管包括至少一个在所述沉积物层的方向上发送喷流的注入孔(8a，8b，8c)；所述过滤装置(9)包括至少第一过滤器(15a)和第二过滤器(15b)，所述两个过滤器并行安装并且通过切换装置(16，17)连接到所述吸取和再注入导管(11)，所述切换装置用于选择性地将油流引向所述第一过滤器(15a)或第二过滤器(15b)。本发明还涉及用于将沉积物层恢复成悬浮态的方法。

Description

用于清洁油罐的系统和清洁油罐的方法

本发明涉及用于使沉积物恢复成悬浮态的系统以及用于实施所述系统的方法，所述沉积物通过沉淀在容纳原油并带有浮顶的罐的底部上形成层。

公知的是，原油储油罐通常是具有浮顶的圆柱形罐。因此根据容纳在罐中的原油量，顶的结构相对于地面处于或高或低的水平。当然，浮顶的外围包括防止油在顶的外围泄露的密封构件。

已经发现，在这些储油罐中，沉积物逐渐沉淀在罐的底部并很大程度上由所存储的原油的最重部分、尤其是烷化合物构和无机物例如水、沙子、锈颗粒等构成。所述沉积物，也称作“油泥”，易于在罐的底部上构成一米或两米高、甚至更高的很厚的层，必须清洁罐并且清除所述沉积物。事实上，如果沉积物堆集在罐的底部并且如果浮顶向底部下降，则存在浮顶和沉积物的沉积点形成接触的风险，这使所述顶失去平衡并且被倾斜地阻挡在罐的侧壁中；现今，浮顶的重量高达几百吨并且修理此类事故需要巨大的成本。此外，沉积物占据很大的不能再用来储存油的空间。因此，沉积物层减少了罐的储存容量。

浮顶具有套管，在所述套管中嵌入了支撑腿，当罐是空的时候所述支撑腿允许支撑浮顶并且防止浮顶倒塌。因此，当排空罐时，浮顶向底部下降并且所有的支撑腿被搁在底部。因此，浮顶与底部保持一定距离，并且可以完全排空罐中容纳的液态原油以便除去沉积物。

为了除去沉积物，已经提出人工地将其清除，人员通过设置在罐的侧壁底部的出入孔(manhole)进入罐中。此操作是费时的、艰苦的以及昂贵的并且必须排出从罐中分离出的沉积物同时避免任何污染；一般而言沉积物被焚烧。这样的清洁操作意味着昂贵的综合成本。

还提出了当罐是空的时候通过出入孔引入中央搅拌器，所述中央搅拌器位于沉积物层附近并且可以围着垂直轴线旋转；此类搅拌器利用沉积物的摇溶特性来试图当液态油被再次引入罐中时将沉积物恢复成悬浮态，但是其影响仅局限在罐的底部的中央区域，此外在有效的速度旋转搅拌器所需的功率导致产生了由包含在沉积物和原油中的水组成的乳浊液，乳浊液对于使用储存在罐中的原油是非常不合要求的。因此此类清洁设备不能令人满意。

为了解决这些问题，已知通过在位于沉积物上方的液态油的整个体积中产生湍流和/或涡流来将沉积物恢复到原油中的悬浮态，并且发送足够大功率的油喷流到沉积物上使得沉积物逐渐恢复成悬浮态。因此，不必排空油罐，沉积物层慢慢地消失并且混入液态原油中，由于沉积物的一部分恢复成悬浮态并且不必从罐中排出以销毁，液态原油回收利用了沉积物的一部分。

为此，已知配备了泵的、用于将沉积物恢复成悬浮态的系统，所述泵允许通过导管吸取油然后使用由浮顶承载的喷管来再次注入油。所述喷管替代了浮顶的支撑腿并包括注入孔，所述注入孔发送喷流到沉积物层的方向以便将沉积物恢复成悬浮态。

现有技术的系统更具体地配备了喷管，其头部可相对于喷管的轴线自由旋转地安装。喷管的头部配备有朝向罐的底部、因此朝向沉积物的孔，并且配备有两个侧向孔，侧向孔的轴线不与头部的旋转轴线相交。因此，喷管产生了涡流空间并且涡流空间允许将沉积物层恢复成悬浮态。然而，孔眼出口的压力必须足够大以使得所述层能够恢复成悬浮态。因此，注入孔的截面必须足够小以使得在泵产生的速率下由一个喷管产生的涡流空间与由相邻喷管引起的涡流空间相交。

然而，注入孔的截面太小以致罐中的悬浮态颗粒易于堵塞所述孔。

为了解决这个问题，已知为用于吸取和再注入油的导管提供过滤器。因此，过滤器阻挡了固体颗粒，如沙、小石块或锈。此外，过滤装置允许清洁所述罐并保护所述过滤设备下游的所有设备。

然而作为相应物，所述过滤器在泵的上游引起了随着陷在过滤器中的颗粒数量而增加的压力下降。因此，在长期应用之后，过滤器处的压力下降引起泵出口处的可用压力的下降。因此，必须停止设施以便清洁过滤器。

本发明旨在通过提供用于将沉积物恢复成悬浮态的系统来解决这些问题，所述系统允许在使得设施能够连续工作的同时过滤包含在罐中的颗粒。

为此，根据第一方面，本发明提出一种用于将沉积物恢复成悬浮态的系统，所述沉积物通过沉淀而在容纳原油并带有浮顶的罐的底部上形成层，所述装置包括：

-至少一个用于吸出和再注入容纳在所述罐中的原油的导管；

-用于在所述导管中提供油的流动的泵；

-用于消除包含在所述原油中的无机物的过滤装置；以及

-由所述浮顶承载的、用于注入油的注入喷管，每个喷管包括至少一个在所述沉积物层的方向上发送喷流的注入孔；

所述吸取和再注入导管在其上游端连接到所述罐，而在其下游端连接到所述注入喷管。

所述过滤装置包括至少第一和第二过滤器，所述两个过滤器并行安装并且通过切换装置连接到所述吸取和再注入导管，所述切换装置允许选择性地将油流引向所述第一或第二过滤器。

因此，当油流被引向第二过滤器时，可以对第一过滤器进行维护操作，反之亦然。

优选地，过滤器是可拆装的篮式过滤器。因此，可以容易地脱离出过滤器的篮并进行清洁。

优选地，所述切换装置包括一个位于所述第一和第二过滤器上游的三通阀，还包括位于所述第一和第二过滤器下游的第二三通阀。

因此，所述切换装置允许选择性地将油流引向第一或第二过滤器。

优选地，所述过滤装置在每个过滤器的上游和下游包括压力计，所述压力计允许测量过滤器的入口与出口之间的压力下降。因此，用户可以容易地知道过滤器之一是否需要清洁操作。

优选地，所述过滤装置在泵的上游连接到吸取导管。因此，过滤装置允许保护泵和位于泵的下游的设备。

优选地，所述喷管具有可相对于喷管的轴线自由旋转地安装的头部，所述头部包括至少两个侧向注入孔，侧向注入孔的出口轴线不与头部的旋转轴线相交。优选地，所述头部还配备有出口轴线朝向所述罐的底部的第三注入孔。

在本发明的一个实施方式中，用于恢复成悬浮态的系统包括允许将吸取和再注入油的导管连接到注入油的喷管的第一n路分配装置，还包括n个p路分配装置，所述p路分配装置一方面连接到所述第一分配装置而另一方面连接到p个注入油的喷管。因此，泵允许供应n^＊p个注入喷管。

在本发明的实施方式中，所述系统是模块化的并且可包括至少一个与第一吸取导管成对的第二吸取导管。所述第二吸取导管也在其上游端连接到所述罐而在其下游端连接到所述注入喷管，并且也配备有过滤装置和用于使油在所述第二导管中流动的第二泵。因此，所述系统供应大量的喷管以使得喷管在浮顶的整个表面上彼此距离很短。因此，所述系统是模块化的并且可以根据需要包括一个或多个平行定位的导管。

根据第二方面，本发明涉及用于将沉积物恢复成悬浮态的方法，所述沉积物通过沉淀而在容纳原油并带有浮顶的罐的底部上形成层，所述方法包括：

-使用泵与吸取和再注入油的导管将原油吸取到所述罐之外；

-使用过滤装置过滤原油，所述过滤装置包括至少一个第一和第二过滤器，所述两个过滤器并行安装并且使用切换装置连接到所述吸取和再注入导管，所述切换装置用于选择性地将油流引向所述第一或第二过滤器；

-使用由所述浮顶承载的喷管将原油注入到所述罐中，所述喷管垂直地定位在所述沉积物之上并且每个喷管包括至少一个在所述沉积物层的方向发送喷流的注入孔。

所述方法还包括：将油流从第一过滤器切换到第二过滤器或反过来切换，并且对不再接收油流的过滤器进行维护操作。

优选地，本发明还包括：测量油流被引向的过滤器的入口和出口之间的压力下降，将所述压力下降与设定值进行比较，如果测得的压力下降超过所述设定值则对油流进行切换。

通过阅读下面的描述同时参照附图，本发明的其它目的和优点将会更加清楚，在附图中：

-图1是根据本发明的用于将沉积物恢复到悬浮态的系统的示意图；

-图2是带有浮顶的原油罐的截面示意图，其中安置了如图1所示的用于再注入所抽吸的原油的喷管，其它喷管未示出；

-图3是根据本发明的系统的示意图，其更具体示出了过滤装置；

在图1至图3中示出了用于储存原油的罐1。罐1包括圆柱形侧壁1a，侧壁1a的底构成罐1的底部。罐1具有浮置于原油上的浮顶2，浮顶2的外围包括未示出的密封构件。

常规地，这样的罐可以具有约50m的直径和15m的高度。在此类罐中，油逐渐沉淀并产生构成罐的底部1b上的层的沉积物3。层3可达几米高并且其表面是相对不规则的。沉积物3通常是摇溶性的。

优选地，在系统安装之前进行一系列分析。事实上，可预先绘出沉积物层3的图，其允许确定浮顶2和喷管5的孔8a、8b、8c将被定位的高度。此外，分析沉积物层3的和原油的密度、粘性以及成分，还分析包含可变百分比的恢复成悬浮态的沉淀物3的原油试样。

根据沉积物层3的图，罐1被部分地排空。假定沉积物层3的厚度是1m，在罐1中沉积物3以上保持大约3m的原油。因此，顶2在罐1的底部1b以上大约4m。

在所述示例中，浮顶2具有72个支撑腿，支撑腿通过在图1和图3中标记为4的支撑腿套管穿过顶2。此类支撑腿的长度在1.8m至2m之间。支撑腿由位于套管4中的喷管5相继地替换。

喷管5在其下部具有可围绕喷管5的纵轴旋转地安装的头部6。优选地，喷管5的头部6具有三个注入孔8a、8b以及8c。第一孔8a沿着喷管5的纵轴线朝下而另两个孔8b、8c侧向定位。侧向孔8b、8c的出口轴线不与头部6的旋转轴线相交。因此，通过侧向孔注入油带动了头部的旋转，这导致了涡流空间。优选地，两个侧向孔8b、8c的出口轴线是平行的并且相对于喷管4上的头部6的旋转轴线是对称的。孔的出口轴线例如相对于头部6的径向平面倾斜30°。

在本发明的一个实施例中，孔8a、8b以及8c的截面约为5mm。

喷管5的注入孔8a、8b以及8c通常定位在沉积物层3以上约50cm处。

至少一个原油吸取和再注入导管11在其上游端连接到罐1而在其下游端连接到注入喷管5，至少一个泵7允许油在导管11中流动。在本发明的一个实施例中，泵7是速率约为360m³/hr的工作腔泵(processingcavity pump)。应当注意，“吸取和再注入导管”的表达是指连接系统的各种部件的所有导管。

过滤装置9位于泵7的上游并且允许消除所抽取的油中的无机物。

根据本发明，图3中更详细示出的过滤装置包括并行连接到吸取导管11的第一过滤器15a和第二过滤器15b。切换装置允许选择性地将油流引向第一过滤器15a或第二过滤器15b。因此，当滤波器之一15a被堵塞时，油流被定向到另一过滤器15b。优选地，过滤器15a、15b是标定直径为250mm的篮式过滤器。篮式过滤器包括外壳，在外壳中引入可拆装的刚性篮，例如金属篮，所述刚性篮具有净化的流体流过的洞。根据本发明，所述洞的直径约为1或2mm。篮通过留住直径大于篮的洞的固体颗粒使得能够净化流体。这类过滤器特别适用于本发明，因为篮是可拆装的并使得能够快速而容易地清洁过滤器。

在图3所示的本发明的优选实施例中，切换装置包括位于过滤装置上游的三通阀16。三通阀16一方面连接到导管10，另一方面连接到第一过滤器15a的入口和第二过滤器15b的入口。阀16将油流或者引向第一过滤器15a的入口或者引向第二过滤器15b的入口。切换装置还包括位于过滤装置9下游的三通阀17。

优选地，过滤装置9对于每个过滤器15a、15b还包括分别位于过滤器15a、15b上游和过滤器15a、15b下游的压力计18a、18b。压力计18a、18b允许测量过滤器15a、15b的入口和出口之间的压力下降。在一个具体实施例中，过滤装置9还可以包括这样的电路，所述电路测量上游压力计18a和下游压力计18b之间的压力下降，并且当压力下降超过设定值时提供告警信号。

当被使用的过滤器15a中的压力下降超过设定值时，则油流被切换朝向另一个过滤器15b，然后先前使用的过滤器15a可被清洁。因此，设施可以连续工作。

在所示的实施例中，导管10在泵的下游连接到第一三路分配装置12。然后三路中每一路连接到第二12路分配装置13，分配装置13的每一路具有阀14并且连接到喷管5。因此，根据所述实施例，导管11供应36个喷管。为了供应72个喷管，系统还包括用于吸取和再注入油的第二导管19，所述第二导管在其上游端连接到罐1而在其下游端连接到注入喷管5。如同第一导管11的情况一样，第二导管19也配备有泵7、过滤装置9以及第一分配装置12和第二分配装置13。

当泵8将原油吸取到罐1之外并且将原油排到喷管5中时，在每个喷管5周围出现了扰动涡流空间。

选择孔8a、8b以及8c的截面足够小以使得喷射排出物的压力对于喷管5周围形成的涡流空间的半径而言是足够的，从而允许涡流空间与相邻喷管5引起的涡流空间相交。

位于沉积物以上的全部液态原油发生运动。喷管5的朝下的孔8a射击沉积物的上表面，因此沉积物在原油中恢复成悬浮态。侧向孔8b、8c产生在罐1的整个空间中搅拌油的涡流空间，因此阻止沉积物再次沉淀。

已经发现，在一段工作时间之后，沉积物3几乎从罐1的底部1b的整个表面上消失，只有初始包含在沉积物中的无机物留在所述底部1b之上。

为了知道操作的结束，通常测量原油的密度，并且当密度达到预定值时停止清洁，所述预定值是根据通过原油和沉积物的初始试样以及为了清洁操作而保留在罐中的原油和沉积物的相对体积所进行的计算来预先确定的。

应当注意，在本发明的实施方式中，系统具有储油罐10，所述储油罐10允许需要时将具有与容纳在罐中的原油的物理化学特性不同的物理化学特性的原油再次引入，以便在操作结束并且沉积物恢复成悬浮态时获得具有设定的物理化学特性的原油。

Claims (14)

1.一种用于将沉积物恢复成悬浮态的系统，所述沉积物通过沉淀而在容纳原油并带有浮顶(2)的罐(1)的底部(1b)上形成层(3)，所述装置包括：

至少一个用于吸出和再注入容纳在所述罐(1)中的原油的导管(11)；

用于在所述导管(11)中提供油的流动的泵(7)；

用于消除包含在所述原油中的无机物的过滤装置(9)；以及

由所述浮顶(2)承载的注入喷管(5)，每个喷管包括至少一个在所述沉积物层的方向上发送喷流的注入孔(8a，8b，8c)；

所述吸取和再注入导管(11)在其上游端连接到所述罐(1)，而在其下游端连接到所述注入喷管(5)；

所述系统的特征在于所述过滤装置(9)包括至少第一过滤器(15a)和第二过滤器(15b)，所述两个过滤器并行安装并且通过切换装置(16，17)连接到所述吸取和再注入导管(11)，所述切换装置(16，17)用于选择性地将油流引向所述第一过滤器(15a)或第二过滤器(15b)。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于所述过滤器(15a，15b)是可拆装的篮式过滤器。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于所述切换装置包括一个位于所述第一过滤器(15a)和第二过滤器(15b)的上游的三通阀(16)。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述切换装置还包括位于所述第一过滤器(15a)和第二过滤器(15b)的下游的第二三通阀(17)。

5.根据权利要求3或4所述的系统，其特征在于所述过滤装置(9)对每个过滤器(15a，15b)包括分别位于所述过滤器(15a，15b)的上游和下游的上游压力计(18a)和下游压力计(18b)。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于所述系统包括电路，所述电路测量所述上游压力计(18a)和所述下游压力计(18b)之间的压力下降，并且当所述压力下降超过设定值时发送告警信号。

7.根据权利要求1到6之一所述的系统，其特征在于所述过滤装置(9)连接到所述泵(7)上游的吸取导管(11)。

8.根据权利要求1到7之一所述的系统，其特征在于所述喷管(5)具有可相对于所述喷管(5)的轴线自由旋转地安装的头部(6)，所述头部(6)包括至少两个侧向注入孔(8b，8c)，所述侧向注入孔(8b，8c)的轴线不与头部(6)的旋转轴线相交。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于所述头部(6)还具有出口轴线朝向所述罐(1)的底部(1b)的第三孔(8a)。

10.根据权利要求1或9所述的系统，其特征在于所述系统包括用于将所述吸取和再注入油的导管(11)连接到所述注入油的喷管(5)的第一n路分配装置(12)。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于所述系统还包括n个第二p路分配装置(13)，所述第二分配装置一方面连接到所述第一分配装置(12)而另一方面连接到p个注入油的喷管(5)。

12.根据权利要求1到11之一所述的系统，其特征在于所述系统还包括至少一个第二吸取导管(19)，所述第二吸取导管(19)在其上游端连接到所述罐(1)而在其下游端连接到所述注入喷管(5)，并且具有过滤装置(9)和用于使油在所述第二导管(19)中流动的第二泵(7)。

13.一种用于将沉积物恢复成悬浮态的方法，所述沉积物通过沉积而在容纳原油并带有浮顶(2)的罐(1)的底部(1b)上形成层(3)，所述方法包括：

使用泵(7)与吸取和再注入油的导管(11)将原油吸取到所述罐(1)之外；

使用过滤装置(9)过滤原油，所述过滤装置(9)包括至少一个第一过滤器(15a)和第二过滤器(15b)，所述两个过滤器并行安装并且使用切换装置(16，17)连接到所述吸取和再注入导管(11)，所述切换装置(16，17)用于选择性地将油流引向所述第一过滤器(15a)或第二过滤器(15b)；

使用由所述浮顶(2)承载的喷管(5)将原油注入到所述罐(1)中，所述喷管垂直地定位在所述沉积物(3)之上并且每个喷管包括至少一个在所述沉积物层(3)的方向发送喷流的孔(8a，8b，8c)；

所述方法的特征在于其包括：将油流从第一过滤器(15a)切换到第二过滤器(15b)或相反地切换，并且对不接收油流的过滤器(15a)进行维护操作。

14.根据权利要求13所述的用于将沉积物恢复成悬浮态的方法，其特征在于其包括：

测量所述油流被引向的过滤器(15a，15b)的入口和出口之间的压力下降；

将所述压力下降与设定值进行比较；

如果测得的压力下降超过所述设定值，则将油流切换到未被使用的过滤器(15a，15b)。

Images