CN107002944A - 罐系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了模块化罐系统,包括至少两个压力罐(1、1’)和安装框架(2),其中压力罐(1、1’)中的每个压力罐包括压力容器(3)和保护框架(4),压力容器布置在保护框架内,保护框架(4)被适配为使得多个压力罐(1、1’)可安装在彼此的顶上并且压力容器包括排气出口和第一入口(5),其中排气出口布置在压力容器的上半部中,第一入口(5)布置在压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐工艺管线(6),罐工艺管线包括位于罐工艺管线的相对两端上的第一流体连接器(12)和第二流体连接器(23),以使得当第二压力罐(1’)安装在第一压力罐(1)的顶上时,第一压力罐(1)的第二流体连接器(23)能连接到第二压力罐(1’)的第一流体连接器(12);并且安装框架(2)包括底座框架(15),至少两个压力罐(1)可安装在底座框架上,底座框架包括框架工艺管线(16);框架工艺管线(16)包括至少两个流体连接器(20),每个流体连接器(20)能连接到罐工艺管线(6)的第一流体连接器(12)并且被布置成使得当压力罐(1)并排安装在底座框架(15)上时框架工艺管线(16)可流动性地连接到至少两个压力罐的罐工艺管线(6)。
Description
发明领域
本发明涉及模块化罐系统以及适于在所述系统中使用的罐和框架。
背景
在海上石油工业中,化学罐通常用于接收、储存、后装、加工和运输各种流体,诸如,飞机燃油(helifuel)、一乙基乙二醇(MEG)、碳氢化合物污染的钻井和完井液以及原油/废油。目前的罐作为布置在海上装置上的各个位置上的独立单元而提供。例如,在半潜式钻机上,该位置通常为主甲板、立管/管甲板。通常,手动连接2”橡胶软管以用于根据操作将液体输送到罐并且从罐输送液体。
在海上安装并且布置现有技术化学罐耗费时间并且通常还需要焊接边界以获得承滴盘/溢出盘,从而捕获从罐的任何泄露。
在比如试井和完井操作中,与30/50m3存储罐的安装有关的安装/布置特别耗费时间。此类安装不仅包括焊接和适航固定,包含上述边界,而且还包括用于进出以及用于朝向海上装置外的安全路线或到张开系统的排气管线的所有橡胶软管的装配。
由于钻机结构的限制,需要对分布梁进行点焊(spotted)和焊接以加强甲板,从而分配来自上述这些存储罐的重负载。
目前的30/50m3存储罐的另外的缺点是它们必须清空运送。一些存储罐的尺寸比利用运输卡车在岸上运输可允许的更宽(宽度和高度)。在框架宽于2.6m的情况下,需要跟车并且只允许在某些时段和工作日运输。
另外,30/50m3存储罐仅用于大气压力,且不可用于具有一定浓度的滞留的碳氢化合物气体的液体。
在运输时,来自30/50m3存储罐的液体必须输送到便携式污油罐。便携式罐的标记的常见尺寸为500加仑和1000加仑(即,通常从2300升直到最大4500升),并且它们都处于竖直和水平配置。
这些便携式罐仅具有大气压力额定值,并且在填充操作期间需要由人操作。填充通过罐顶部的打开的人孔进行。因此,在填充期间人员暴露于来自碳氢化合物污染的废物的烟雾。另外,在填充时对便携式罐进行打开排气,且爆炸性烟雾是是海上装置上的潜在危险。与甲板布局(I型梁)相结合的海上运送的竖直和水平的便携式罐的混合,使得难以将罐彼此相邻地点焊以便在钻机上进行有效率的空间开发,在钻机上,通常可用的空间极少。
除与目前的存储罐和/或便携式污油罐相关的上述问题外,一些钻机还具有关于填充便携式污油罐的限制,限制在于仅在井关闭后允许输送和填充。
与目前的存储和/或便携式污油罐相关的另外的问题在于比如在生产测试期间输送并且填充便携式污油罐是耗时的,并且还在于没有一个罐具有任何综合的防火保护。在目前的解决方案中,如果钻机上不存在水,则必须对水进行装配/引导。
本发明的目的是避免或减轻现有技术罐和/或罐系统的至少一些缺点。
发明内容
本发明涉及模块化罐系统,以及在此类系统中使用的罐和安装框架。本发明被限定在所附权利要求书中并且被限定在以下内容中:
在第一方面,本发明提供了模块化罐系统,包括至少两个压力罐和安装框架,其中
-压力罐中的每个压力罐包括压力容器和保护框架,压力容器布置在保护框架中,保护框架被适配或布置为使得多个压力罐可安装在彼此的顶上,并且压力容器包括排气出口和第一入口,其中
○排气出口布置在压力容器的上半部中,第一入口布置在压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐工艺管线,罐工艺管线包括位于罐工艺管线的相对两端处的第一流体连接器和第二流体连接器,使得当在第一压力罐(即,至少两个压力罐中的一个压力罐)的顶上安装了第二压力罐(即,至少两个压力罐中的另一压力罐)时,第一压力罐的第二流体连接器能连接到第二压力罐的第一流体连接器;且
-安装框架包括底座框架,至少两个压力罐可安装在底座框架上,底座框架包括框架工艺管线;且
○框架工艺管线包括至少两个流体连接器,每个流体连接器能连接到罐工艺管线的第一流体连接器(即,能连接到至少两个压力罐中的一个压力罐的第一流体连接器),并且被布置成使得当压力罐并排安装在底座框架上时,框架工艺管线可以或者变成流动性地连接到至少两个压力罐的罐工艺管线。
压力容器的第一入口优选布置在压力容器的下半部中,甚至更优选布置在压力容器的底部中,使得如果需要,压力容器可通过入口清空。
在第一方面的实施方式中,本发明提供了模块化罐系统,其中:
○压力容器包括布置在压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐抽吸管线的第一出口,罐抽吸管线包括第一流体连接器;且
○底座框架包括框架抽吸管线,该框架抽吸管线包括至少两个流体连接器,每个流体连接器能连接到罐抽吸管线的第一流体连接器(即,能连接到至少两个压力罐的罐抽吸管线的第一流体连接器中的至少一个),并且被布置成使得当压力罐并排安装在底座框架上或安装在彼此的顶上时,框架抽吸管线可流动性地连接到至少两个压力罐的罐抽吸管线。
在第一方面的实施方式中,本发明提供了模块化罐系统,其中:
○压力容器的排气出口是布置在压力容器的上半部中(以使得当需要时气体可逸出压力容器)的第二出口,并且该第二出口流动性地连接到罐排气管线和罐释放管线中的至少一个,罐排气管线和/或罐释放管线包括第一流体连接器;且
○底座框架包括框架排气管线和框架释放管线中的至少一个,框架排气管线和/或框架释放管线包括至少两个流体连接器,每个流体连接器能连接到罐排气管线和罐释放管线的第一流体连接器中的至少一个(即,能连接到至少两个压力罐中的一个压力罐的罐排气管线或罐释放管线的第一流体连接器中的至少一个),并且被布置成使得当压力罐并排安装在底座框架上或安装在彼此的顶上时,框架排气管线和框架释放管线中的至少一个可分别流动性地连接到至少两个压力罐(或者至少两个压力罐中的一个压力罐)的罐排气管线和罐释放管线。
在第一方面的又一实施方式中,本发明提供了模块化罐系统,其中框架工艺管线的至少两个流体连接器和至少两个压力罐的罐工艺管线的第一流体连接器被布置成使得当压力罐安装在底座框架上时,框架工艺管线流动性地连接到至少两个压力罐中的一个压力罐的罐工艺管线。
在第一方面的又一实施方式中,本发明提供了模块化罐系统,其中框架工艺管线以及可选地框架抽吸管线、框架排气管线和框架释放管线分别包括工艺管线端口、抽吸管线端口、排气管线端口和释放管线端口。相应的管线端口中的每个管线端口分别提供共用流体连接到框架工艺管线、框架抽吸管线、框架排气管线和框架释放管线的至少两个流体连接器。
在第二方面,本发明提供了在根据本发明的第一方面的模块化罐系统中使用的压力罐,压力罐包括压力容器和保护框架,压力容器布置在保护框架内,压力容器包括排气出口和第一入口,其中
○排气出口布置在压力容器的上半部中,优选布置在压力容器的顶上,并且第一入口布置在压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐工艺管线,罐工艺管线包括布置在罐工艺管线的相对两端上的第一流体连接器和第二流体连接器。
在第二方面的实施方式中,本发明提供了压力罐,其中压力罐包括
○第一出口(7),布置在压力容器的下半部中,优选布置在压力容器的底部,并且流动性地连接到罐抽吸管线(8),罐抽吸管线包括第一流体连接器(13)。第一出口优选布置在低于第一入口的水平的水平处。
在第二方面的又一实施方式中,本发明提供了压力罐,其中压力容器的排气出口是布置在压力容器的上半部中的第二出口,并且该第二出口流动性地连接到罐排气管线和罐释放管线中的至少一个,罐排气管线和罐释放管线包括第一流体连接器。
在第二方面的又一实施方式中,本发明提供了压力罐,其中罐工艺管线被布置成使得罐工艺管线的第一流体连接器布置在压力罐的底区段处,且罐工艺管线的第二流体连接器布置在压力罐的顶区段处。
在第二方面的又一实施方式中,本发明提供了压力罐,其中罐工艺管线的第一流体连接器和第二流体连接器被布置成使得:当在该压力罐的顶上安装了根据第二方面的另一压力罐时,所述第二流体连接器能连接到所述另一压力罐的罐工艺管线的第一流体连接器。
在第二方面的又一实施方式中,本发明提供了压力罐,其中在使用期间压力容器在水平面上具有基本圆形的圆周,且入口被布置成使得工艺流将沿与圆形的圆周基本相切的方向在入口处进入压力容器。
在第二方面的又一实施方式中,本发明提供了压力罐,其包括罐工艺管线以及罐抽吸管线、罐排气管线或罐释放管线中的至少一个。优选地,罐工艺管线、罐抽吸管线、罐排气管线和罐释放管线中的每个均布置在压力容器和保护框架之间,使得管线不容易被损坏。另外,当压力罐在使用中时,罐工艺管线、罐抽吸管线、罐排气管线和罐释放管线中的每个包括沿基本竖直方向布置的管或导管。管(或罐工艺管线、罐抽吸管线、罐排气管线或者罐释放管线)包括布置在管的相对两端处的第一流体连接器和第二流体连接器,其中第一流体连接器布置在压力罐的底部且第二流体连接器布置在压力罐的顶部。
在第三方面,本发明提供了在根据第一方面的模块化罐系统中使用的安装框架,该安装框架包括底座框架,至少两个压力罐可安装在底座框架上,底座框架包括框架工艺管线,框架工艺管线具有两个流体连接器和至少一个工艺管线端口,其中每个流体连接器能连接到至少两个压力罐中的一个压力罐的罐工艺管线的第一流体连接器,并且被布置成使得当所述压力罐安装在底座框架上时,框架工艺管线可流动性地连接到罐工艺管线。
在第三方面的实施方式中,本发明提供了安装框架,其中底座框架包括框架抽吸管线,框架抽吸管线包括至少两个流体连接器和抽吸管线端口,每个流体连接器能连接到至少两个压力罐中的一个压力罐的罐抽吸管线的第一流体连接器,并且被布置成使得当压力罐安装在底座框架上时,框架抽吸管线可流动性地连接到罐抽吸管线。
在第三方面的又一实施方式中,本发明提供了安装框架,其中底座框架包括框架排气管线和框架释放管线中的至少一个,框架排气管线和框架释放管线分别包括至少两个流体连接器和释放管线端口以及排气管线端口,每个流体连接器能连接到至少两个压力罐中的一个压力罐的罐排气管线和罐释放管线的第一流体连接器中的至少一个,并且被布置成使得当压力罐安装在底座框架上时,框架排气管线和框架释放管线中的至少一个可流动性地连接到配合的罐排气管线和罐释放管线。
在第三方面的又一实施方式中,本发明提供了安装框架,其中底座框架包括第一对平行侧壁和第二对平行侧壁,以及底板。
在第三方面的又一实施方式中,本发明提供了安装框架,其中侧板和底板提供了承滴盘,在使用期间,来自安装的压力罐的溢出物可被收集在承滴盘中。
在第三方面的又一实施方式中,本发明提供了两个底座框架,这两个底座框架可枢转地连接以使得这两个底座框架可折叠在一起。
在50-350psi的范围内或在150-250psi的范围内,压力容器优选被定级用于至少50psi的压力。在本公开中,术语“压力容器”旨在意指适于在压力下处理流体的容器,其中至少部分流体是正常大气压力和室温下的液体。后一种要求引入了某些限制,特别是关于入口和出口必须在容器上所布置的水平,以允许液体进/出。
相对于压力容器的入口/出口的位置的术语“布置在…中”旨在限定穿过入口/出口的流体在哪个点处进入或退出压力容器的内部容积。比如,通过第一入口进入的工艺流体流可选地例如经由导管在任何合适的点处穿过容器壁,只要第一入口被布置成使得工艺流体进入压力容器内部容积的下半部。优选地,入口/出口在它们所布置的位置处穿过压力容器的壁。
附图的简要说明
本发明通过参考包括压力罐和安装框架的罐系统的优选实施方式的下列附图来更详细地进行描述:
图1是从用于根据本发明的罐系统的压力罐上方观察的透视图。
图2是图1中的压力罐的顶视图。
图3是从图1中的压力罐下面观察的透视图。
图4是图1中的压力罐的第一侧视图。
图5是图1中的压力罐的第二侧视图。
图6是图1中的压力罐的横截面图。(用于完井液处理的过滤器——盐水过滤)
图7是与图1至图6中所显示的压力罐类似的压力罐的横截面图。(用于流体混合的搅拌器)
图8是用于根据本发明的罐系统的安装框架的透视图。
图9是图8中的安装框架的顶视图。
图10是图8中的安装框架的侧视图。
图11是图8中的安装框架的侧视图。
图12是当所述框架折叠时图8中的安装框架的透视图。
图13是图12中的折叠的安装框架的第一侧视图。
图14是图12中的折叠的安装框架的第二侧视图。
图15是根据本发明的罐系统的透视图。
图16是图15中的罐系统的顶视图。
图17是图15中的罐系统的侧视图。
图18是图15中的罐系统的侧视图。
图19是现有技术试井设置的示意图。
图20是图19的设置的示意图,其中人员出现在便携式污油罐的顶部。
图21是现有技术试井设置以及包括根据本发明的MTS的试井设置的示意图。
图22是包括根据本发明的MTS的勘探测试设置的示意图。
本发明的实施方式的具体描述
在图1至图7中描绘了在根据本发明的模块化罐系统中使用的压力罐1的实施方式。压力罐1包括布置在保护框架4内的压力容器3。压力容器3被形成为带有半球形或准球形端盖28、29的圆柱体。在使用中,压力容器3被定向成使得圆柱体的中心线沿竖直方向布置。端盖形成下端盖28(或底部)和上端盖29(或顶部)。压力容器3在下端盖28处具有入口5。入口5主要用于允许流体进入压力容器3。由于入口在压力容器的下半部处的位置,在本发明的其它实施方式中入口5还可用于从所述容器中抽出流体。压力容器的水平横截面(或水平面上的圆周)在压力容器的整个高度上基本上为圆形的。入口5被布置成使得经由入口进入压力容器的流体流将具有在进入所述容器3的入口点处与圆周基本相切的方向。入口5流动性地连接到罐工艺管线6。气动致动器从动阀30布置在入口5和罐工艺管线6之间。罐工艺管线6具有第一端31和第二端32并且沿从下端盖28到上端盖29的方向延伸。罐工艺管线6在其两端的每端配备有流体连接器。第一流体连接器12布置在罐工艺管线6的第一端31处,并且第二流体连接器23布置在第二端32处。
为了使第一压力罐的罐工艺管线6与第二压力罐1’的罐工艺管线流动性地连接,罐工艺管线的第一流体连接器12和第二流体连接器23被布置成使得当所述第二压力罐1’安装在第一压力罐1的顶上时,第一压力罐1的第二流体连接器23将与第二压力罐1’的第一流体连接器连接,也参见图15至图18。在该实施方式中,这通过使第二流体连接器23的末端在保护框架4的上横梁33上方稍微延伸并且使第一流体连接器12的末端基本成直线或稍微高于保护框架4的下横梁34来实现,参见图3。优选地,第一流体连接器和第二流体连接器两者为具有双阀布置特征的清洁断开耦接件的配合的半部。当耦接时,双阀布置完全打开,从而允许流体通过。当断开时,第一和第二流体连接器两者的阀布置关闭。该特征确保在耦接或断开期间避免泄露。此类连接器对技术人员来说是公知的。当不耦接时,第一和第二流体连接器12、23(除致动器操作的球阀30外)还将在比如运输期间充当第二流体屏障。
第一和第二压力罐通过使上横梁的上面具有第一锁定装置35(比如,气动扭锁)的特征并且使下横梁的下面具有用于当第二压力罐安装在第一压力罐的顶上时接收第一锁定装置的第二锁定装置36的特征(比如,凹口,例如,ISO拐角)来固定在一起。参见图8,配合的锁定装置73,其优选类似于第一锁定装置35,也布置在安装框架上以将压力罐锁定到框架。
为了便于压力罐的运输和移动,保护框架包括固定到上横梁的吊眼37。
另外,本压力罐的压力容器3包括抽吸出口7(或第一出口7)以及排气/释放出口9(或第二出口9)。
抽吸出口7用于从压力容器3中抽出流体,并且布置在压力容器的下端盖28处。抽吸出口7流动性地连接到罐抽吸管线8。气动致动器从动阀40布置在抽吸出口7和罐抽吸管线8之间。阀40充当第一流体屏障。罐抽吸管线类似于罐工艺管线6布置,从而在下横梁34和上横梁33处分别具有第一流体连接器13和第二流体连接器38的特征。第一压力罐1的罐抽吸管线8的第二流体连接器38能够以如上所述用于罐工艺管线的方式与第二压力罐1’的罐抽吸管线8的第一流体连接器13连接。当不耦接时,罐抽吸管线8的第一和第二流体连接器13和38将在比如输送运输期间充当第二流体屏障。
排气/释放出口9通过具有分配器排气管线出口41和分配器释放管线出口42的分配器62流动性地连接到罐排气管线10和罐释放管线11。罐通排气管线10和罐释放管线11类似于罐工艺管线6布置,罐排气管线和罐释放管线两者在下横梁34和上横梁33处分别具有第一流体连接器14、14’和第二流体连接器39、39’的特征。第一压力罐1的罐排气管线10和罐释放管线11的第二流体连接器39、39’能够以如上所述用于罐工艺管线的方式分别与第二压力罐1’的罐排气管线10和罐释放管线11的第一流体连接器14、14’连接。压力容器3可经由分配器通过允许气体通过排气管线10设定路线到安全区域来减压。分配器释放管线出口42/罐释放管线11充当最后的屏障以避免压力容器破裂。积聚在罐释放管线11中的高于最大可允许的工作压力的压力将启动打开破裂盘或安全阀。
压力罐1还具有灭火系统的特征,灭火系统包括具有合适数量的喷嘴44的特征的淋洒管区段43。管区段布置在保护框架的上横梁33上,并且喷嘴被布置成比如引导水朝向压力容器3喷射。淋洒管区段43流动性地连接到罐淋洒管线45。罐淋洒管线45类似于罐工艺管线6布置,罐淋洒管线45在下横梁和上横梁处分别具有第一流体连接器46和第二流体连接器47的特征。第一压力罐1的罐淋洒管线45的第二流体连接器47能够以如上所述用于罐工艺管的方式与第二压力罐1’的罐淋洒管线45的第一流体连接器46连接,和/或连接到框架淋洒管线上的流体连接器,如下所述。
凸缘48布置在压力容器上以容纳水平和/或压力测量传感器,参见图5。
罐工艺管线和/或入口5流动性地连接到手动球阀49,且罐抽吸管线和/或抽吸出口7流动性地连接到手动球阀50。球阀49和50提供了如有必要手动清空罐的可能性并且还提供了独立于以下所述的安装框架使用罐。
压力容器3可由任何合适的材料制造。通常,压力容器由不锈钢制成,但是压力容器也可有利地由具有所需特性的透明材料制成,诸如碳纤维、丙烯酸类聚合物、包括增强用玻璃纤维的聚合物复合材料、其组合以及类似物。
压力容器具有比如20英寸的大凸缘51的特征,该大凸缘布置在上端盖29中。大凸缘使得能够进行这样的选项:使压力容器配备有用于诸如盐水过滤等完井液处理的过滤器单元52或配备有用于流体混合的搅拌器53。具有过滤器单元52特征的压力罐的实施方式在图6中示出,且具有搅拌器53的特征的压力容器在图7中示出。
在图8至图14中描绘了在根据本发明的模块化罐系统中使用的安装框架2的实施方式。安装框架包括两个底座框架15。每个底座框架15包括形成基本上矩形框架的成型梁(profiled beam),矩形框架具有第一对平行侧壁54和第二对平行侧壁55。底板59附接到矩形框架并且提供承滴盘,从安装的压力罐1的溢出物可被收集在承滴盘中。溢出端口58被布置通过其中一个侧壁54以清空承滴盘。导向支架61布置在安装框架2的每个角部以在锁定前在正确位置中引导并且保持安装的压力罐2。框架工艺管线16、框架抽吸管线17、框架排气管线18、框架释放管线19和框架淋洒管线56布置在底座框架内。管线中的每个管线在第一对平行侧壁54之间延伸并且在所述第一对侧壁的两个外面上具有框架端口(用于流体的进/出)的特征。框架工艺管线16包括框架工艺管线端口24、框架抽吸管线17包括框架抽吸管线端口25,框架排气管线18包括框架排气管线端口26,框架释放管线19包括框架释放端口27,且框架淋洒管线56包括框架淋洒管线端口57,参见图10。这些端口可流动性地连接到任何合适的外部设备。此类设备比如可以是连接到框架工艺管线端口24的校准罐或流体泵,或连接到框架淋洒管线端口57的钻机消防供水系统,等等。
另外,框架工艺管线16包括多个流体连接器20,当压力罐1安装在底座框架15(或安装框架2)上时,流体连接器均可连接到所述压力罐的罐工艺管线6的第一流体连接器12。类似地,框架抽吸管线17包括多个流体连接器21,当压力罐1安装在底座框架15(或安装框架2)上时,流体连接器均可连接到所述压力罐的罐抽吸管线8的第一流体连接器12;框架排气管线18包括多个流体连接器22,当压力罐1安装在底座框架15(或安装框架2)上时,流体连接器均可连接到所述压力罐的罐排气管线10的第一流体连接器14;框架释放管线19包括多个流体连接器22’,当压力罐1安装在底座框架15(或安装框架2)上时,流体连接器均可连接到所述压力罐的罐释放管线11的第一流体连接器14’;且框架淋洒管线56包括多个流体连接器63,当压力罐1安装在底座框架15(或安装框架2)上时,流体连接器均可连接到所述压力罐的罐淋洒管线45的第一流体连接器46。
两个底座框架15通过铰链60可枢转地连接,参见图10至图13。铰链60沿两个底座框架的两个相邻的侧壁布置,并且允许将一个底座框架折叠在另一底座框架的顶上,如图12至图14所示。当两个底座框架被折叠时,其中一个底座框架15的底板59形成折叠的安装框架的顶盖。通过这种布置,即,两个底座框架折叠成箱状结构,其中侧壁54、55和底板59构成外表面,各个框架管线的流体连接器在运输期间受保护。当两个底座框架折叠时,铰链60和导向支架61确保两个底座框架的流体连接器之间的充足距离,以使得流体连接器没有处于不利的接触。折叠安装框架的能力是高度有利的,有利之处在于其提供了紧凑式安装框架,这种安装框架易于运输并且同时在所述运输期间降低了对易损的流体连接器的损坏的风险。当折叠时,两个底座框架通过使用锁定螺栓71锁定在一起,并且安装框架容易通过使提升吊索70连接到布置在框架上的吊眼72来运输。
在图15至图18中描述了根据本发明的模块化罐系统。该系统包括安装框架2和16以及安装在其上的压力罐1、1’。如所示,压力罐可堆叠在彼此的顶上(1和1’)和/或并排堆叠(1和1)。框架和罐如上所述。
在图17中更详细地示出了两个压力罐1、1’在彼此顶上的堆叠。上压力罐1’的罐工艺管线6’经由上压力罐的第一流体连接器12’和下压力罐1的罐工艺管线6的第二流体连接器23之间的耦接件23、12’与下压力罐1的罐工艺管线6流体连通。耦接件在图17中不可见,这是因为其隐藏在保护框架4的横梁后面。罐工艺管线6、6’经由下压力罐1的罐工艺管线6的第一流体连接器12进一步流动性地连接到框架工艺管线16。第一流体连接器12耦接到框架工艺管线16上的流体连接器20。耦接件12、20在图17中不可见,这是因为其隐藏在保护框架4的下横梁后面。
体现的模块化罐系统包括使其高度适于对所提供的流体进行广泛的加工的若干特征。然而,在提供罐系统以用于诸如溢油回收等任务中,更简单的实施方式也是高度有利的,除装载、存储和随后的运输外,这不需要任何另外的加工。模块化罐系统的其它可能的应用于在海上储存乙二醇中,在通用平台和钻机关闭期间连接到清洁工艺设备的试井服务、其它井服务操作(诸如研磨期间涉及完井液(盐水)的除气、处理和流通的不压井操作和盘管操作)、清洗操作等。
根据本发明的模块化罐系统的一些试井应用的详细描述
清理流:
提供清理流通常是将井移交给生产设施之前的最后一步。半潜式钻机通常为重负荷机器,其既钻井又运行完井以最后完成井。
增加数量的生产井将具有长的水平区段,其带有一个或多个分支(多边的)。因此,这导致必须移除以便使井流动的钻井液和完井液的数量增加。
试井装置被调动并且连接到井以提供用于安全地收集钻井液和完井液以及碳氢化合物的装置,参见图19。
用于分配各种流体并且安全地处理碳氢化合物的主要设备为:
-节流管汇63(用于在进入加压容器前调整并且控制来自井的流量);
-3相分离器64(流体和气体分离,高压气体被设定路线以张开);以及
-校准罐65(用于积累钻井液和完井液,同时排放滞留气,以及通过转移来自分离器的油来验证原油率的装置。)
对试井设施的生产清理涉及将钻井液和完井液卸载到钻机上的存储设施,随后在岸上运输/运送到专用的处理设施。
各种存储罐66通常用于确保存在高存储容量。此类罐由各个供应商供应,并且具有从25m3直至50m3的范围的容量。所有这些罐的共同特征是它们具有1.5巴的最大可允许的工作压力的低压额定值。它们必须清空运送。在操作上,这些罐构成用于在将钻井液和完井液输送到便携式污油罐中之前获得时间的暂时步骤。
便携式污油罐67由各个供应商大量制造。通常,这些罐被制成为两种尺寸(2,3m3和4-4,5m3)并且具有大气压力额定值。因此,这些罐将仅由操作2”软管的人69从顶部(通过打开的人孔68)填充。为了具有容积控制(即,避免过度填充),在填充期间必须使人始终在罐的顶上,参见图20。人必须配备有面具(以防止烟气)和防坠器。
这些便携式污油罐67没有任何承滴盘来收集溢出物,因此,钻机负责确保罐的周围存在封闭系统以捕捉任何意外的排放/溢出。
总之,本系统中的用于清理流的液体流动路径为:
测试分离器=>校准罐=>30/50m3罐=>便携式罐=>运送到供应容器
在这一点上,值得一提的是,由于三重滑动隔膜输送泵(triple skid diaphragmtransfer pump)的容量,校准罐和便携式罐之间的液体输送阶段对清理的速率具有大的影响。为了避免在清理过程期间过度填充校准罐,井必须在节流门上受到抑制以限制流动,从而避免过度填充并且避免排放到海里。
由于钻井/完井液中的气体量高,禁止将液体流直接引导到30m3存储罐或便携式污油罐(即,绕开校准罐)。
通过使用根据本发明的模块化罐系统(MTS),显著简化了液体流动路径:
测试分离器=>MTS=>运送到供应容器
在图21中示出了与常见的目前系统相比包括根据本发明的MTS的清理流系统的明显更低的空间要求。
简而言之,MTS允许:
较高的清理速率=较快地卸载垫子/移除钻井液和完井液=较小的环境影响(张开操作减少)。
钻柱测试:
钻柱测试是隔离、刺激井下地层并且使之流动以确定出现的流体以及流体可以生产的速率的油气勘探程序。
DST的主要目的是通过确定油或气体储层的生产容量、压力、渗透性或程度来评价区域的商业可行性和经济潜力。这些测试可以在打开和套管井环境中进行,并且为勘探队提供了关于储层性质的有价值的信息。
测试是钻柱处的压力行为的重要测量并且是获得关于地层流体的信息并且确立井是否已经找到商业碳氢化合物储层的有价值的方法。
钻井液在这些井上返回的程度较小,然而,由于这是勘探井,所以当涉及燃烧和焚烧时,关于原油的流量、压力以及品质存在不确定性。在这些操作期间对海洋污染的风险高于生产清理中的风险。
巴伦支海是石油公司和钻机对环境影响更加谨慎并且更加保护的典型的地方。
MTS可以提供钻机上的液体容量以进行足够长的流动周期,从而收集/获得必要的数据,而不必焚烧原油。
在图22中示出了用于勘探测试的设置的实例。
总之,本发明提供了具有许多优点的模块化罐系统,优点在于:
-移除了对30-50m3存储罐和便携式存储罐(污油罐)的当前的组合的需要。
-提供了更好地利用甲板空间并且提供了增加表面上的存储容量以处理较大容积的钻井液。因此,增加了使井保持流动直到没有钻井液的可能性。
-减少了负载运载器的数量。
-提高了利用动态井操作(诸如,生产井的干预和调试,试井清理和勘探测试)直接工作的人员的安全性并且降低了对人员的危险。
-提供了在生产井的初次起动期间更快且更加有效率地卸载钻井液和完井液以避免由于容量问题和/或输送限制而引起的不必要的停止。
-减少了环境影响,这是由于更加有效率的清理操作。
-提供了用于在勘探测试中收集原油的装置,使得与焚烧有关的环境风险被最小化。
-减少了热加工/适航固定以及总的钻机装配时间。
-提供了朝应急响应场景(诸如,岸上和海上溢油)快速调动暂时存储系统(仓库)的机动性。
-处理完井液以再利用(从完井液中将溶解的气体进行除气/移除)。
Claims (17)
1.一种模块化罐系统,包括至少两个压力罐(1、1’)并且包括安装框架(2),其中
-所述压力罐(1、1’)中的每个压力罐包括压力容器(3)和保护框架(4),所述压力容器布置在所述保护框架内,所述保护框架(4)被适配为使得多个压力罐(1、1’)能安装在彼此的顶上,
并且所述压力容器包括排气出口和第一入口(5),其中
○所述排气出口布置在所述压力容器的上半部中,所述第一入口(5)布置在所述压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐工艺管线(6),所述罐工艺管线包括位于所述罐工艺管线的相对两端处的第一流体连接器(12)和第二流体连接器(23),以使得当在第一压力罐(1)的顶上安装第二压力罐(1’)时,所述第一压力罐(1)的所述第二流体连接器(23)能连接到所述第二压力罐(1’)的所述第一流体连接器(12);
-所述安装框架(2)包括底座框架(15),所述至少两个压力罐(1)能安装在所述底座框架上,所述底座框架包括框架工艺管线(16);
○所述框架工艺管线(16)包括至少两个流体连接器(20),每个流体连接器(20)能连接到罐工艺管线(6)的所述第一流体连接器(12)并且被布置成使得当所述压力罐(1)并排安装在所述底座框架(15)上时所述框架工艺管线(16)能流动性地连接到所述至少两个压力罐的所述罐工艺管线(6)。
2.根据权利要求1所述的模块化罐系统,其中:
○所述压力容器包括布置在所述压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐抽吸管线(8)的第一出口(7),所述罐抽吸管线包括第一流体连接器(13);且
○所述底座框架包括框架抽吸管线(17),该框架抽吸管线包括至少两个流体连接器(21),每个流体连接器(21)能连接到罐抽吸管线(8)的所述第一流体连接器(13)并且被布置成使得当所述压力罐(1)并排安装在所述底座框架(15)上时所述框架抽吸管线(17)能流动性地连接到所述至少两个压力罐的所述罐抽吸管线(8)。
3.根据权利要求1或2所述的模块化罐系统,其中:
○所述压力容器的所述排气出口是布置在所述压力容器的上半部中的第二出口(9),所述第二出口流动性地连接到罐排气管线(10)和罐释放管线(11)中的至少一个,所述罐排气管线和所述罐释放管线包括第一流体连接器(14、14’);且
○所述底座框架包括框架排气管线(18)和框架释放管线(19)中的至少一个,所述框架排气管线(18)和所述框架释放管线(19)包括至少两个流体连接器(22、22’),每个流体连接器(22、22’)能连接到罐排气管线(10)和罐释放管线(11)的所述第一流体连接器(14、14’)中的至少一个,并且被布置成使得当所述压力罐(1)并排安装在所述底座框架(15)上时所述框架排气管线(18)和所述框架释放管线(19)中的至少一个能流动性地分别连接到所述至少两个压力罐的所述罐排气管线(10)和罐释放管线(11)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的模块化罐系统,其中,所述框架工艺管线(16)的所述至少两个流体连接器(20)和所述罐工艺管线(6)的所述第一流体连接器(12)被布置成使得:当所述至少两个压力罐中的一个压力罐(1)安装在所述底座框架(15)上时,所述框架工艺管线(16)流动性地连接到所述罐工艺管线(16)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的模块化罐系统,其中,所述框架工艺管线(16)以及可选地所述框架抽吸管线(17)、所述框架排气管线(18)和所述框架释放管线(19)分别包括工艺管线端口(24)、抽吸管线端口(25)、排气管线端口(26)和释放管线端口(27)。
6.一种在根据权利要求1-5中任一项所述的模块化罐系统中使用的压力罐,所述压力罐(1)包括压力容器(3)和保护框架(4),所述压力容器布置在所述保护框架内,所述压力容器包括排气出口和第一入口(5),其中
○所述排气出口布置在所述压力容器的上半部中,所述第一入口(5)布置在所述压力容器的下半部中并且流动性地连接到罐工艺管线(6),所述罐工艺管线包括位于所述罐工艺管线(6)的相对两端处的第一流体连接器(12)和第二流体连接器(23)。
7.根据权利要求6所述的压力罐,其中,所述压力容器包括
○布置在所述压力容器的下半部中并且流体地连接到罐抽吸管线(8)的第一出口(7),所述罐抽吸管线包括第一流体连接器(13)。
8.根据权利要求6或7所述的压力罐,其中所述压力容器的所述排气出口是布置在所述压力容器的上半部中的第二出口(9),该第二出口流动性地连接到罐排气管线(10)和罐释放管线(11)两者中的至少一个,所述罐排气管线和所述罐释放管线包括第一流体连接器(14、14’)。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的压力罐,其中所述罐工艺管线(6)被布置成使得所述罐工艺管线(6)的所述第一流体连接器(12)布置在所述压力罐的底区段处,并且所述罐工艺管线(6)的所述第二流体连接器(23)布置在所述压力罐的顶区段处。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的压力罐,其中所述罐工艺管线(6)的所述第一流体连接器(12)和所述第二流体连接器(23)被布置成使得:当在所述压力罐的顶上安装根据权利要求8-11中任一项所述的另一压力罐时,所述第二流体连接器(23)能连接到所述另一压力罐的罐工艺管线(6)的第一流体连接器。
11.根据权利要求6-10中任一项所述的压力罐,其中,在使用期间所述压力罐在水平面上具有基本上圆形的圆周,并且所述入口(5)被布置成使得工艺流将在所述入口处沿与所述圆形的圆周的方向基本相切的方向进入所述压力容器。
12.一种在根据权利要求1-5中任一项所述的模块化罐系统中使用的安装框架(2),包括底座框架(15),至少两个压力罐(1、1’)能安装在所述底座框架上,所述底座框架包括具有至少两个流体连接器(20)和至少一个工艺管线端口(24)的框架工艺管线(16),其中每个流体连接器(20)能连接到所述压力罐中的一个压力罐的罐工艺管线(6)的第一流体连接器(12),并且被布置成使得当所述压力罐(1)安装在所述底座框架(15)上时,所述框架工艺管线(16)能流动性地连接到所述罐工艺管线(16)。
13.根据权利要求12所述的安装框架,其中,所述底座框架(15)包括框架抽吸管线(17),该框架抽吸管线包括至少两个流体连接器(21)并且包括抽吸管线端口(25),每个流体连接器(21)能连接到所述压力罐中的一个压力罐(1)的罐抽吸管线(8)的第一流体连接器(13),并且被布置成使得当所述压力罐(1)安装在所述底座框架(15)上时,所述框架抽吸管线(17)能流动性地连接到所述罐抽吸管线(8)。
14.根据权利要求12或13所述的安装框架,其中,所述底座框架(15)包括框架排气管线(18)和框架释放管线(19)两者中的至少一个,所述框架排气管线(18)和框架释放管线(19)分别包括释放管线端口(26)、排气管线端口(27)以及至少两个第一流体连接器(22、22’),每个第一流体连接器(22、22’)能连接到所述压力罐中的一个压力罐(1)的罐排气管线(10)和罐释放管线(11)的第一流体连接器中的至少一个,并且被布置成使得当所述压力罐(1)安装在所述底座框架(15)上时,所述框架排气管线(18)和所述框架释放管线(19)两者中的至少一个能流动性地连接到配合的罐排气管线(10)和罐释放管线(11)。
15.根据权利要求12-14中任一项所述的安装框架,其中,所述底座框架(15)包括第一和第二对平行侧壁(54、55)以及底板(59)。
16.根据权利要求15所述的安装框架,其中,所述侧壁和底板提供了承滴盘,在使用期间,来自安装的压力罐的溢出物能被收集在所述承滴盘中。
17.根据权利要求12-16中任一项所述的安装框架,包括两个底座框架,这两个底座框架能枢转地连接,以使得这两个底座框架能折叠在一起。
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