EA000558B1 - Способ сжижения отстоев из загущенной сырой нефти и устройство для этого - Google Patents

Description

Это изобретение касается процесса в соответствии с широким понятием первого независимого притязания относительно этого процесса, а также оно касается приспособления для проведения этого процесса. Процесс и устройство служат для регенерации связанной сырой нефти из загущенной сырой нефти и/или из ее отстоев, находящихся в состоянии от шламового до компактного, в резервуарах, в которых сырая нефть хранится и/или перевозится.

Добываемая из грунта сырая нефть сначала без какой-либо дальнейшей обработки хранится в резервуарах запасов, в резервуарах сырой нефти большой емкости и является готовой к распределению. Как правило, период выдерживания нефти в подобного рода резервуарах достаточно долог, из-за чего могут образовываться значительные осаждения, особенно, при экстремальных климатических условиях. При этом в зависимости от происхождения, вида и весовой категории нефти скорость образования отстоев и их формация и состав могут очень сильно отличаться друг от друга. Если такие резервуары много раз будут частично опустошаться, а потом снова наполняться без удаления отстоев, то тогда может образоваться отстойный слой, толщиной в 1,5 м и более. В отстойном слое такого рода содержится значительное количество сырой нефти, поскольку он до известной степени состоит из загущенной нефти и таких содержащихся в ней высокомолекулярный веществ, как, например, асфальт, парафины или различные виды воска. Отстои часто имеют студенистую консистенцию и представляют собой ни что иное, как тяжелую фракцию сырой нефти, составные части которой большей частью хорошо смешиваются с сырой нефтью или с легкими частями сырой нефти и/или хорошо в них растворяются. Однако наряду с этим отстои содержат посторонние примеси в виде, например, камней или металлических частей, большей частью ржавых.

Долгое время вышеописанные отстои в резервуарах сырой нефти рассматривались как нежелательный материал, который удалялся из резервуаров при их периодической чистке, в настоящее время еще и с применением соответствующих очистных средств (как правило - водных растворов детергентов), после чего этот материал более или менее рационально хранился в отвалах или уничтожался. Один пример иллюстрирует документ US-A-1.978.015 (Эрдман), в котором описаны устройство и процесс по очистке резервуара. Устройством является жестко встроенная установка, с помощью которой после опустошения резервуара вводится моющая жидкость или пар для удаления находящихся на дне остатков, а после их растворения эта моющая жидкость или пар снова удаляются посредством всасывания. Дно резервуара остается очищенным. Косо расположенные выходные отверстия, имеющие такую форму, что они могут жидкость всасывать обратно, могут привести введенную жидкость в вихреобразное течение. Другой пример очистки резервуара иллюстрирует документ US-A-2.574.958 (Карр), согласно которому на нефти плавает род плота, на нижней стороне которого расположен смесительный пропеллер, которым нефть приводится в движение. Плот фиксируется кабелем, пересекающим резервуар, чтобы этот плот не уплыл под действием пропеллера, работающего как гребной винт, и не столкнулся бы со стенкой резервуара. Смесительное действие является сомнительным; впоследствии на стенку резервуара на расстоянии друг от друга по всей окружности резервуара встраивались смесительные пропеллеры. Этот процесс еще применяется для резервуаров небольших размеров. При всех этих мероприятиях о повторном получении загущенной нефти речи не было.

В описании изобретения к патенту ЕР160805 после этого был описан процесс, с помощью которого подобные отстои в резервуарах сырой нефти или в похожих резервуарах для хранения или для перевозки могут быть приведены в состояние, позволяющее использовать их повторно. Для этой цели, согласно данному описанию, сырая нефть впрыскивается в отстой через вращающиеся сопловые головки, которые вводятся в отстой. Благодаря этому отстой завихряется с жидкостью на большой площади, разделяется, приводится в движение и, как минимум, частично растворяется. При этом целесообразно согласовать между собой работу отдельных сопловых головок таким образом, чтобы производимые каждой сопловой головкой вихри взаимодействовали друг с другом противоположным вращением и образовывали потоки.

Из названного описания (ЕР-160805) можно узнать, что описанный процесс довольно сложен. Основанием этому является вынужденное введение в действие вращающихся подающих трубок, с помощью которых впрыскиваемой нефтью должна обрабатываться как можно большая площадь и достигаться завихрение. Потребление энергии и, особенно, устройство, а также процесс монтажа являются относительно дорогостоящими. Нужны средства, то есть приводные механизмы для вращения подающих трубок. Через эти же самые подающие трубки должно также вводиться разжижающее средство - свежая сырая нефть. Для образования желаемого завихрения также нужны средства управления, чтобы контролировать направления вращения подающих трубок. Кроме того, такие вращающиеся подающие трубки сложны в механическом отношении, из-за чего они могут легко выходить из строя. Если комбинированное вращение выходит из строя, то тогда также не происходит потокообразование, что, однако, при плоскостном действии вращающихся сопел не имеет столь большого значения. Однако тре3 буемая тройная функция - вращение с помощью, например, пневматических средств, прокачка и впрыскивание сырой нефти, которые управляют вращением сопловых головок, - все это вместе стоит дорого и в отношении всего процесса является, скорее, убыточным. Кроме того, монтаж вращающихся подающих трубок требует относительно высокой степени точности, поскольку в устройство вмонтированы подшипники качения и другие элементы, которые, например, требуют малых производственных допусков для пригонки. Это делает монтаж таких приспособлений относительно дорогим.

Можно показать, каким образом можно избежать таких относительно высоких затрат. Следовательно, от открытия требуется устранить эти недостатки. Эта задача решается с помощью процесса и приспособления, как они определены в патентных притязаниях.

Изобретенный процесс состоит в основном во введении с помощью гидродинамической энергии большого числа в и непосредственно над отстоем пространственно определенно направленных струй жидкости таким образом, чтобы введенная жидкость образовывала, в основном, горизонтально проходящий поток. Целью этого является образование направленного потока и/или направленных потоков в согласованной группе струй жидкости. Например, закрытое в себе течение в резервуаре с круговой горизонтальной проекцией ведет себя так, как будто бы оно приводится в движение гигантской мешалкой, что происходит благодаря специально установленным и центрированным подающим трубкам с неподвижной центровкой сопел. При этом граница текущего слоя жидкости должна, по возможности, остаться неподвижной по отношению к верху, а его граница относительно низа, то есть граница между текущей жидкостью и отстоем должна быть образована таким образом, чтобы возникло усиленно эрозивное действие течения. Чтобы энергия процесса оставалась, по возможности, мала, что также является целью этого процесса, следует производить направленные массовые потоки лишь там, где они необходимы для растворения отстоя. В основном, следует приводить в движение только определенный слой, а именно, зону над слоем отстоя. Также не нужно еще приводить в движение и находящуюся над текущим слоем флюидную массу. Однако из-за внутреннего трения во флюиде этого нельзя избежать полностью, но все-таки дополнительные потери энергии при этом будут невелики.

Благодаря этому в изобретенном процессе используется меньше энергии, чем в известном процессе, и изобретенный процесс проще. Устройство, предназначенное для проведения изобретенного процесса, намного проще и его легче эксплуатировать, чем соответствующее устройство для известного процесса, а, в особенности, его проще подогнать и смонтировать на соответствующих резервуарах. Средствами для этого являются очень упрощенные, производимые без больших затрат, просто монтируемые, надежные, не подверженные неисправностям подающие трубки, которые практически не требуют технического обслуживания.

Находящаяся непосредственно над отстоем жидкость отличается от находящейся над отстоем сырой нефти, как минимум, тем, что концентрация веществ из осаждения в ней меньше. Итак, в случае резервуара сырой нефти речь идет, например, о сырой нефти из верхних слоев резервуара или о менее концентрированной части этой сырой нефти, то есть о части сырой нефти, из которой выделены тяжелые составные части. В любом случае существенные составные части используемой жидкости являются теми же самыми, что и существенные составные части жидкости, которая хранится и/или перевозится в соответствующих резервуарах таким образом, что после принятия осадочных веществ эта жидкость несомненно может подмешиваться к хранящейся жидкости и/или использоваться для ее последующей переработки.

Изобретенный процесс пользуется тем результатом, что посредством соответствующего подвода энергии течения (гидродинамической энергии) есть возможность привести в движение течения одну зону или один слой в неподвижной жидкости, причем между текущим слоем и слоями, находящимися над ним и/или под ним, которые являются стационарными или текут с другой скоростью, образуется вид плоскости сдвига. Для образования такого текущего слоя подлежащая введению жидкость впрыскивается в неподвижную жидкость, в основном, в направлении по касательной относительно оси течения и с заданной скоростью, причем используются соответственно центрированные в определенном направлении стационарные сопла впрыскивания, через которые идет жидкость под давлением.

При этом целесообразно, чтобы, как минимум, в зоне верхней плоскости сдвига перемешивание, по возможности, предотвращалось, а именно, по следующей причине: в резервуарах, в которых в течение достаточно долгого времени хранится сырая нефть или жидкости подобного рода при влиянии остающейся постоянной силы тяжести, образуются не только отстои, но и, предположительно, также градиент состава выше величины столба жидкости таким образом, что концентрация сконцентрированных также в отстое веществ увеличивается сверху вниз. Итак, самые нижние слои жидкости содержат также в высокой концентрации содержащиеся в отстое вещества и по этой причине они мало пригодны для действенного повторного сжижения описанных отстоев. Таким образом, с помощью изобретенного процесса удается ввести над отстоем новую жидкость и лишь в небольшой массе смешать ее с самыми нижними слоями хранящейся нефти, вследствие чего изобретенный процесс выигрывает в действенности относительно уже известного процесса.

Если более подходящая для сжижения жидкость впрыскивается из слоя над слоем кругового потока в сам слой кругового потока, то тогда на плоскости сдвига возникает известный поток массы из слоя кругового потока, движущийся в находящуюся над ним зону, которая отделена плоскостью сдвига, либо из слоя кругового потока непрерывно отбирается соответствующее количество флюида, а именно, количество впрыснутой жидкости. Таким образом для слоя кругового потока соблюдается условие непрерывности.

Поскольку отстои занимают, как правило, неровную поверхность, похожую на ландшафт, на нижней поверхности раздела текущего слоя уже по этой причине возникает эффект растворения. Дополнительно, некоторые или все сопла впрыскивания могут быть направлены вниз под плоским углом таким образом, чтобы вводимая жидкость впрыскивалась слегка против поверхности отстоя, то есть не совсем горизонтально, вследствие чего местная составляющая течения будет стимулироваться в вертикальном направлении.

Примерная конструкция приспособления для проведения изобретенного процесса в основном состоит из большого числа полых трубок, подающих впрыскиваемую сырую нефть, вводимые в соответствующий резервуар, в основном, в вертикальном направлении. Они проводятся сквозь отстой, по возможности, ко дну резервуара. При этом на направленном ко дну резервуара конечном участке каждой подающей трубки есть, как минимум, одно сопло, расположенное на трубке со стороны, однако, предпочтительно - это много сопел, расположенных друг над другом на расстоянии, а другой конец трубки, выступающий сверху из резервуара, можно соединить с подводом, через который будет поступать жидкость под давлением. Сопла расположены на подающих трубках таким образом, что они направлены, в основном, в одну сторону. В других конструкциях могут быть два ряда сопел, расположенных вдоль оси трубы под радиальным углом по отношению друг к другу. Подающие трубки располагаются таким образом, что одна часть сопел располагается над поверхностью отстоя, а другая часть - в самом отстое. Это реализуется, например, с помощью подающих трубок, на которых есть ряды расположенных друг над другом сопел, причем длина сопловых рядов является, предпочтительно, столь большой, что она может превышать также толщину мощных слоев отстоя.

Подающие трубки распределяются над основанием резервуара и располагаются в резервуаре в основном вертикально таким образом, чтобы конечные участки подающих трубок, на которых расположены сопла, достигали, по возможности, дна резервуара, то есть они должны быть введены в слой отстоя. Все подающие трубки центрируются таким образом, чтобы направления впрыскивания всех сопел, например, имели центрированную относительно заданного центра течения (или относительно другой центральной зоны) в том же самом направлении течения касательную составляющую. Центр течения центрируется в цилиндрическом резервуаре преимущественно на ось резервуара.

Если подающие трубки расположены, сопла соответственно центрированы и подающие трубки присоединены к подающей системе, то тогда жидкость под давлением поступает в подающие трубки и через сопла впрыскивается в резервуар. При этом в начальной фазе жидкость будет поступать, прежде всего, из сопел, расположенных над поверхностью отстоя, в жидкость, находящуюся над отстоем, поскольку отстой оказывает выходу жидкости из других сопел значительно большее сопротивление, нежели жидкость, находящаяся над отстоем. Посредством выше описанной центровки сопел через некоторое время над отстоем возникает, в основном, горизонтально проходящий поток жидкости, например, в форме текущего слоя жидкости, состоящего, главным образом, из новой, поданной через сопла жидкости. Этот поток жидкости взаимодействует с поверхностью отстоя и разрушает его, причем поверхность отстоя опускается все ниже, в общий поток жидкости входят все более новые сопла, располагающиеся непосредственно на поверхности отстоя.

Посредством созданного потока, который, например, постепенно превращается в круговой поток, новая подводимая жидкость транспортируется в зону многих сопел, расположенных в направлении течения (вниз по потоку), при этом она обогащается подлежащим сжижению материалом отстоя, а потом эта жидкость вытесняется наверх новой подводимой жидкостью.

Таким образом отстой может быть разрушен до самого дна резервуара. Такие тяжелые, нерастворимые составные части отстоя, как камни, металлические части, ржавые части или тому подобное не покинут дно резервуара из-за, хотя и небольшого, но неизбежного завихрения. Их можно будет удалить из резервуара в ходе отдельной технологической операции.

Резервуары для хранения сырой нефти по статическим причинам имеют, как правило, круговую горизонтальную проекцию, которая лучше всего подходит к проведению изобретенного процесса, поскольку при создании текущих слоев жидкости не образуются мертвые углы, в которых жидкость не движется. Несмотря на это есть возможность применять изобретенный процесс также в резервуарах с другими формами дна и/или горизонтальной проекции, причем создаваемое, по возможности, замкнутое в себе течение должно течь, преимущественно и в основном, параллельно стенкам резервуара.

Изобретенные процесс и устройство детально описываются с помощью следующих чертежей. При этом иллюстрируется следующее:

фиг. 1 - принцип движущегося слоя кругового потока с граничащими плоскостями сдвига в цилиндрическом резервуаре с жидкостью;

фиг. 2 - принцип создания слоя кругового потока;

фиг. 3 - принципиальное изображение создания слоя кругового потока в нижней части цилиндрического резервуара с помощью изобретенных погружаемых подающих трубок;

фиг. 4 - принцип центровки сопел для создания течений;

фиг. 5, 7 и 8 - три примерных расположения подающих трубок в резервуарах с различными горизонтальными проекциями;

фиг. 6 - принцип взаимодействия работающих друг за другом пар сопел;

фиг. 9 - создание кругового потока над слоем отстоя;

фиг. 10 - впрыскивание жидкости в слой отстоя;

фиг. 11 - предпочтительная конструкция подающих трубок в продольном разрезе резервуара сырой нефти и системы подающих трубок;

фиг. 1 2 - конструкция сопла, вращающегося в двух плоскостях;

фиг. 1 3 - разрез подающей трубки с двумя рядами сопел, направленными в разные стороны;

фиг. 1 4 - конструкция системы сопел, вращаемой вокруг одной оси;

фиг. 15 - дешевая, надежная, простая конструкция нижней стороны подающей трубки с одним рядом сопел, которые могут вращаться вокруг одной оси;

фиг. 1 6 - конструкция одной подающей трубки, которая частично состоит из гибкого шланга;

фиг. 1 7 - конструкции сопел, которые, по желанию, могут быть заблокированы и/или заперты;

фиг. 1 8 - конструкция подающих трубок с основным и вспомогательным рядами сопел, которые позволяют создавать ярко выраженные плоскости сдвига;

фиг. 1 9 - схематическое изображение возможного принципа, поддерживающего желательную форму течения с помощью всасывающих отверстий;

фиг. 20 - упрощенно, т.е. идеализированно иллюстрирует трехмерной диаграммой принцип действия изобретенного процесса.

На фиг. 1 схематическим изображением иллюстрируется идеализированный принцип кругообразно приводимого в движение слоя жидкости посредством чертежа сосуда 1 цилиндрической формы с центральной осью 34 в качестве центра течения. В этом сосуде 1 содержится флюид 2. Флюид 2 разделен здесь на 3 слоя. Слои 6.1 и 6.2 являются слоями с неподвижным флюидом 2 относительно сосуда 1 . Между этими двумя неподвижными слоями находится слой 5, в котором флюид движется. Направление движения слоя обозначено стрелкой 35. Слой 5 движется, в основном, кругообразно, то есть в слое 5 есть круговой поток вокруг центральной оси 34 сосуда 1 в качестве центра движения. Круговой поток является потоком без завихрений и турбулентностей. Поле течения внутри слоя является однородным и состоит исключительно из горизонтальных составляющих движения.

Поскольку слой 5 движется относительно слоев 6.1 и 6.2 между неподвижными слоями 6 и слоем кругового потока 5 образуются плоскости сдвига 30.1 и/или 30/2. Как говорится, рисунок 1 описывает идеализированную систему, в которой не учитывается трение на плоскостях сдвига. В большинстве случаев ярко выраженные плоскости сдвига отличаются в действительности тем, что из-за горизонтального относительного движения граничащих друг с другом флюидных слоев и из-за трения внутри флюида в этих плоскостях сдвига образуются напряжения сдвига. Поскольку силы трения, в основном, проходят касательно по отношению к внешней стене сосуда 1 , следствием этого является то, что слегка двигаться может слой 6, или, как минимум, самая нижняя часть, соседствующая с плоскостью сдвига этого слоя, который, в идеальном случае, неподвижен относительно сосуда 1. Для лучшего понимания вторичные эффекты в дальнейшем учитываться не будут.

На фиг. 1 не нанесены средства, подводящие необходимую энергию в подвижный слой 5. Однако, здесь пока что речь идет не о конкретной конструкции, а в гораздо большей степени о том, чтобы наглядно изобразить принцип слоя кругового потока.

Поскольку слой кругового потока 5 имеет немного завихрений, т. е. он имеет составляющие, которые проходят, в основном, горизонтально по касательной относительно внешней стенки сосуда, то для создания и поддержания такого течения потребление энергии является небольшим. У течения есть небольшая внутренняя потеря энергии поскольку флюидная масса движется в слое 5 однородно и без завихрений относительно сосуда 1 . У пользователя этого процесса есть даже возможность самостоятельно определять толщину и/или высоту слоя и/или столба кругового потока с помощью изобретенного приспособления. Тем самым у него есть возможность привести в движение и/или поддерживать в движении лишь столь малую часть флюидной массы, как это является необходимым для процесса. Это способствует еще одному значимому снижению потребления энергии системой во всей установке (например, в мощности насоса).

На фиг. 2 схематически показывается также идеализированный принцип подвода энергии в слой кругового потока 5. Толщина слоя кругового потока 5, в основном, определяется расположением средств, которые вносят во флюид энергию движения. В дальнейшем эти средства будут называться источниками энергии движения 7. На рисунке эти источники энергии движения изображены точками, из которых исходит направленная струя жидкости или направленное ускорение жидкости. Стрелки направления 36 показывают направление, в котором ускоряется и/или движется флюид от источников энергии движения 7. В качестве источников энергии движения 7 могут применяться различные средства. Здесь это - сопла, которые впрыскивают флюид либо элементы, которые вносят энергию движения в слой 5 в согласно фиг. 2.

Это изобретение занимается подачей энергии в жидкость с помощью впрыскивания из неподвижных слоев 6.1 и/или 6.2 или, предпочтительно, из самого слоя кругового потока, который поступает под давлением из сопел с помощью насоса. Этот процесс подробно иллюстрируется фиг. 3 и описанием к этому рисунку.

В основном, на центрирование слоя кругового потока 5 оказывает влияние центрирование источников энергии движения 7. На чертеже это центрирование визуально представлено стрелками направления 36. На фиг. 2 эти стрелки направлены так, что если смотреть на сосуд сверху, круговой поток возникает в направлении движения против часовой стрелки. Стрелки направления, в основном, показывают направление течения, а именно по касательной относительно внешней стенки сосуда.

Простирание слоя кругового потока 5 в продольном направлении сосуда 1 , в основном, зависит от простирания источников энергии движения 7 в направлении продольной оси сосуда 34, которая одновременно является центром течения кругового потока 5. Для того чтобы создать ярко выраженный слой кругового потока 5 рекомендуется, насколько это возможно, распределить источники энергии движения 7 так, чтобы по высоте, по радиусу и по объему создаваемого слоя кругового потока они были на равном друг от друга расстоянии и были равны в других упомянутых отношениях. На фиг. 2 источники энергии движения расположены пятью группами рядов, находящихся друг над другом на равном друг от друга расстоянии. Расположение на чертеже показывает лишь принцип расположения этих источников энергии движения 7. Более оптимальные расположения будут подробно обсуждаться в описаниях к некоторым другим фигурами.

Фиг. 3 представляет собой схематическое изображение изобретенного принципа впрыскивания жидкости в движущийся слой кругового потока 5 цилиндрического резервуара сырой нефти 1 с центральной осью 34 в качестве центра течения, вокруг которого кругообразно движется флюид, который находится в движимом слое 5. Сквозь свободную поверхность жидкости в резервуар 1 погружены подающие трубки 10. А именно, эти подающие трубки достигают донную зону резервуара 1 . Подающие трубки 1 0 имеют ряды расположенных друг над другом сопел 11. Эти ряды сопел простираются от обращенных ко дну резервуара концов подающих трубок 10 до плоскости сдвига 30. Эти сопла перенимают на себя функцию источников энергии движения, как на фиг. 2.

На фиг. 3 в форме концентрического круга по отношению к плоскости стенки резервуара равномерно расположены несколько подающих трубок 1 0. Подающие трубки 1 0 центрированы таким образом, что оси сопел 11 направлены, в основном, по касательной относительно стенки резервуара. Отверстия сопел 11 направлены в сторону движения кругового потока.

Выступающие из резервуара концы подающих трубок можно подсоединять к подающей системе, как это схематически изображено на фиг. 3 посредством подводящих линий 20, распределителя 29, насоса 26 и всасывающего устройства в зоне движущегося слоя кругового потока 5. Таким образом является возможным отсасывать жидкость из слоя кругового потока и закачивать ее с помощью насоса 26 в отдельные подающие трубки 1 0, через сопла которых она снова может впрыскиваться в движущийся слой 5.

Закачиваемый через сопло флюид 2 производит струю жидкости, изображенную на чертеже стрелкой 36. Если подающие трубки 10 введены во флюид 2 в расположении и с центровкой согласно вышеописанному, то тогда энергия движения посредством впрыскивания жидкости сообщается слою 5 таким образом, что при постоянной мощности насоса через некоторое время возникает, в основном, изображенный на фиг. 1 стационарный круговой поток с тем различием, что нижний неподвижный слой 6.2 (фиг. 1 ) не может образовываться посредством расположения подающих трубок (фиг. 3). С помощью приспособления, изображенного на фиг. 3, образуется установившийся, движущийся кругообразно слой 5, находящийся в резервуаре в самом низу.

Показанное на фиг. 3 расположение и количество подающих трубок 1 0 показывает лишь принцип действия изобретенного приспособления для создания слоя кругового потока. Резервуары сырой нефти имеют диаметр приблизительно между 30 и 100 м. Само собой разумеется, что при таких размерах для создания слоя кругового потока следует использовать гораздо больше подающих трубок, однако, существенной является также энергосберегающая пере11 качка насосом, поскольку обработке подлежат такие огромные массы флюида.

На фиг. 4 схематически изображается принцип центрирования сопел. На чертеже изображается подающая трубка 10 с соплом 11, заданный центр течения 34 и горизонтальная окружность 32 вокруг центра течения, причем отверстие сопла находится на окружности. Окружность 32 является примером линии течения горизонтального, замкнутого в себе потока, а именно, кругового потока вокруг центра течения 34. Здесь несколько преувеличенно изображенное направление впрыскивания через сопло обозначается вектором R, который в общем случае может разделяться на вертикальную составляющую R_v, горизонтальную, касательную составляющую R_t, (параллельно линии течения) и на горизонтальную радиальную составляющую R_r (вертикально по отношению к линии течения).

Есть следующие предписанные величины для центрирования сопла для проведения изобретенного процесса:

вектор R имеет по выбору вертикальную составляющую R_v и/или составляющую, которая направлена ортогонально вниз;

вектор R имеет горизонтальную касательную составляющую R_t, причем составляющие всех сопел системы имеют одно и то же направление вращения относительно центра течения;

вектор R может иметь горизонтальную радиальную составляющую R_r. Она короче горизонтальной касательной составляющей R_t, то есть угол между касательной на окружности 7 и горизонтальной проекцией R имеет максимальную величину в 45°.

На фиг. 5 изображен вид сверху резервуара с кругообразной горизонтальной проекцией и/или дном и вертикально проходящим через его центр центром течения 34. Однако, здесь надо уяснить себе, что при радиусах до 50 м изогнутые линии течения на маленьких отрезках выглядят прямыми и что при этом изображении резервуара, имеющего радиус в несколько сантиметров, стрелки выглядят чрезмерно большими. Однако, они приблизительно соответствуют двойной дальности впрыска сопел, благодаря чему можно хорошо себе представить постепенное образование течения.

На горизонтальной проекции резервуара видно большое число вертикально поставленных подающих трубок 10, которые расположены концентрическими кругами, в основном, на равном друг от друга расстоянии. Также изображены направления выпрыскивания через расположенные на этих подающих трубках сопла и/или их горизонтальные составляющие R_h, которые все расположены по касательной и против хода часовой стрелки (не составляющие R_r). Изображенные сопла могут быть отдельными соплами, которые расположены на каждой подающей трубке, которые потом располагаются преимущественно на различной высоте, или же речь может идти о вертикальных рядах равнонаправленных сопел, как это изображено на фиг. 3. Сопла могут быть направлены как горизонтально (параллельно дну), так и вниз, как под одним углом, так и под различными углами альфа. Может быть достаточным всего лишь расположить сопла во внешней трети радиуса, чтобы закрытое сечение сначала образовалось бы рядом со стенкой резервуара, а потом постепенно распространялось бы во внутрь. Для того, чтобы оказать влияние на внутреннюю зону, сопла можно располагать не по касательной, а радиально, чтобы образующиеся между соплами течения встречались бы друг с другом радиально в центре.

Фиг. 6 иллюстрирует возможность создания ярко выраженного потока жидкости с помощью изобретенного процесса с подающими трубками 10 'steady'. Нужно уяснить себе, что при огромных размерах резервуаров сырой нефти изогнутые линии течения выглядят прямыми, если, как говорится, рассматривать только один отрезок из нескольких метров этих линий течения. По этой причине на фиг. 6 главное направление течения, производимое соответствующим расположением подающих трубок, изображается неизогнутым и/или слегка изогнутым.

Нижняя часть с расположением сопел четырех подающих трубок 10.1, 10.2, 10.3 и 10.4 изображена схематически. Расположенные друг над другом сопла 11, сопловые ряды которых находятся на обращенных ко дну резервуара концах подающих трубок, схематически изображаются на рисунке кольцеобразно. Выпрыскиваемая из сопел жидкость и направление ее струй изображается стрелкой 36. Само собой разумеется, что при выпрыскивании образуется остроконечный конус 31, соответствующий форме сопла, с большим или меньшим углом струи, как это изображается на рисунке 6 на примере одного сопла. Итак, обозначенные стрелками 36 струи флюида относятся к осям конуса с фактическим действием выпрыскивания в форме тонкой воронки.

Стрелки 36 двух соседних подающих трубок (10.1 и 10.2 и/или 10.3 и 10.4) имеют не только только одну составляющую в направлении главного течения 37. Еще у них есть составляющая, указывающая к направлению главного течения. Следовательно, жидкость, выпрыскиваемая из сопел подающей трубки 10.1 встречается в зоне главного течения со струями жидкости подающей трубки 1 0.2 и ускоряет флюид в зоне главного течения. Эта подача энергии, конечно, затухает по мере прохождения флюидом определенного расстояния. Перед затуханием действия подающих трубок 10.1 и 10.2, которые приводят в движение окружающую жидкость, во флюид таким же образом, как это было и с подающими трубками 10.1 и 10.2, вводится другая пара подающих трубок 10.3 и 10.4. Таким образом сохраняется желаемый главный поток 37, который может даже ускоряться в зависимости от расстояния пар подающих трубок друг от друга. В этом случае на ход главного течения 37 оказывает влияние геометрическое расположение пар подающих трубок (10.1 и 10.2 и/или 10.3 и 10.4), а также давление впрыскиваемой жидкости. Таким образом в резервуаре с кругообразной горизонтальной проекцией или с горизонтальной проекцией другой формы могут создаваться течения.

В резервуарах сырой нефти диаметром приблизительно между 30 и 100 м с давлением нагнетания от 5 до 30 бар дальность действия струи превышает 5 м, если флюидом является сырая нефть. Таким образом, имеет смысл соблюдать примерно такие расстояния между подающими трубками, в особенности, это касается тангенциальных расстояний.

На фиг. 7 изображен другой вид сверху на горизонтальную проекцию резервуара, в котором подающие трубки 1 0 с соплами расположены, в основном, на четырех линиях течения создаваемого потока (они изображены штрихпунктиром). Сопла подающих трубок каждых двух соседних линий течения центрированы слегка друг против друга (с противоположными, радиальными составляющими, как на фиг. 4), благодаря чему между линиями течения пары подающих трубок может образовываться главное течение.

На фиг. 8 изображен вид сверху резервуара, имеющего не кругообразную, а овальную горизонтальную проекцию, в котором расположены вертикально стоящие подающие трубки 10 с соплами. Для того, чтобы закрытый в себе, образующийся путем впрыскивания жидкости через расположенные на подающих трубках сопла поток жидкости охватывал, по возможности, всю площадь, он проходит не вокруг центра течения, а вокруг плоскости вращения 34. Подающие трубки располагаются, в основном, на внутренних S; и на внешних S_a линиях течения этого потока жидкости, а сопла ориентированы таким образом, что соответствующие направления выпрыскивания имеют горизонтальную, касательную составляющую R_t и горизонтальную, радиальную составляющую R_r, причем радиальная составляющая R_r сопел на внутренней линии течения S;, направлена к внешней стороне, а радиальные составляющие R_r подающих трубок на внешних линиях течения S_a направлена вовнутрь.

Изображенным на фиг. 8 расположением создается главный поток между внутренней и внешней линиями течения, вследствие чего в зоне плоскости течения А и вдоль стенки резервуара уменьшается нежелательное завихрение, что означает экономию энергии насосов.

На фиг. 9 схематически изображен резервуар сырой нефти l со слоем отстоя 3 на дне резервуара 1 . На этом рисунке показывается вариант изобретенного процесса и изобретенного приспособления для снижения отстоев сырой нефти. Направляющие трубки 1 0 (на фиг. 2 для наглядности изображена только одна подающая трубка) имеют на своем конце одно сопло или несколько сопел 11 или короткий плотный ряд сопел. Эти направляющие трубки не вводятся в слой отстоя, а располагаются лишь непосредственно над его поверхностью. Таким образом, слой кругового потока 5 проходит непосредственно над поверхностью отстоя, разрушает и постепенно растворяет ее. Во время уменьшения слоя отстоя 3 подающие трубки 1 0 постепенно опускаются, пока они не достигнут дна, что в резервуаре сырой нефти с плавающей крышей реализуемо, например, соответствующим опусканием уровня жидкости (выкачивание сырой нефти). Впрыскиваемым флюидом может быть сырая нефть из верхней части слоя кругового потока 5, свежая жидкость или сырая нефть из верхнего неподвижного слоя 6.

Если свежая жидкость или сырая нефть впрыскивается из слоя 6 без забирания флюида из слоя кругового потока 5, то тогда в зоне плоскости сдвига может произойти переход массы, поскольку иначе может быть не выполнено уравнение неразрывности для слоя 5. В этом случае ярко выраженная плоскость сдвига 30 могла бы образовать более или менее размытую, не столь ярко выраженную переходную зону.

При помощи схематического шага через часть резервуара сырой нефти 1 на фиг. 10 изображен другой вариант изобретенных процесса и приспособления для сжижения отстоев сырой нефти. Изображены две подающие трубки 1 0 с рядом сопел, состоящим, как минимум, из одного сопла 11, которое находится на обращенном ко дну нижнем конце подающей трубки 1 0. Схематически изображены также подводы к подающим трубкам 20, насос 26 и всасывающее устройство 21 . Подающие трубки 1 0 вставлены, например, в имеющиеся в плавающей крыше 4 отверстия для опор, опущены сквозь слой отстоя 3 до дна резервуара 1 и зафиксированы в этом положении. Здесь не стоит специально упоминать о том, что для применения в реальных огромных резервуарах сырой нефти требуется большое число таких подающих трубок.

Впрыскиваемая жидкость (здесь: сырая нефть из верхних слоев резервуара 1 ) подается под давлением через сопла 11 в загущенный слой сырой нефти, который при контакте с сырой нефтью из верхней зоны резервуара постепенно растворяется. Во время постепенного сжижения слоя отстоя 3 отдельные сопла 11, а со временем и все больше сопловых рядов выступают над остающимся слоем отстоя 3 и создают непосредственно над слоем отстоя слой кругового потока, который еще более ускоряет размывание отстоя 3. После того, как размыт весь слой отстоя 3, на дне остаются только ино15 родные тела, например, в виде камней или металлических частей, как правило ржавых, которые должны удаляться из резервуара в ходе отдельного технологического процесса. Слой кругового потока, который теперь может создаваться без помех, предотвращает повторное образование слоя отстоя.

На фиг. 11 схематически изображена предпочтительная конструкция изобретенного приспособления для проведения изобретенного процесса. Чертеж представляет собой разрез резервуара сырой нефти 1 со стилистически изображенной плавающей крышей 4. В этом резервуаре 1 сырая нефть 2 располагается над слоем отстоя 3. Резервуар 1 оснащен определенным количеством подающих трубок 10, расположенных в определенном порядке, как этого требует изобретенный процесс для создания слоя кругового потока над слоем отстоя 3. В качестве примера на рисунке 11 схематически изображена только одна подающая трубка 1 0. Эти подающие трубки достигают донной зоны резервуара, проходя сквозь слой жидкости 2 и слой отстоя 3. Подающие трубки 10 имеют ряды расположенных друг над другом сопел 11. Эти ряды сопел простираются от обращенного ко дну резервуара конца подающей трубки 1 0 через слой отстоя до слоя жидкости. Подающие трубки центрированы таким образом, что они создают над слоем отстоя 3 изображенный на фиг. 3 слой кругового потока 5.

Выступающие из резервуара другие концы подающих трубок 1 0 присоединены к подающей системе, что на чертеже схематически изображено подводом 20, распределителем 29, насосом 26 и всасывающим устройством 21. Между всасывающим устройством 20 и насосом 26 можно разместить трехходовой кран 27, который можно привести в такое положение, чтобы через подвод свежей жидкости 38 через подающие трубки могла бы вводиться свежая нефть. Конечно, на стенках резервуаров этого вида нет всасывающего устройства. Его роль может исполнять, например, погружная труба. Изображенное всасывающее устройство должно лишь иллюстрировать, каким образом сырая нефть из приведенного в движение слоя (слоя кругового потока) подается обратно для сохранения равновесия массы.

Часто резервуары сырой нефти имеют крыши, плавающие на поверхности жидкости, расстояние которых от дна резервуара варьируемо уровнем жидкости. Для того, чтобы такая плавающая крыша 4 не опустилась окончательно на дно резервуара, она снабжена опорами, на которые крыша опирается, если уровень жидкости опускается ниже минимума, который, как правило, соответствует высоте опор. Имеет смысл вводить и располагать эти подающие трубки 10 через отверстия для этих опор. Большим преимуществом изобретенного приспособления является то, что его можно просто подогнать к различным в разных странах размерам отверстий этих опор с помощью трубного переходного устройства, соответствующего тому или иному стандарту. Использование такого очень простого и дешевого трубного переходного устройства, не требующего технического обслуживания, позволяет использовать в разных странах одинаковые подающие трубки с помощью переходного устройства подающих трубок 23, что сокращает до минимума подгоночные работы. Некоторые пазовые трубы переходных устройств 22 могут быть так усилены, что они могут заменять удаленные опоры.

Центрирование сопел и/или направления выхода струй жидкости подающих трубок может производиться разными способами. Например, здесь это центрирование производится с помощью центрирования неподвижной метки М на трубном переходном устройстве 22 на угловой шкале 25, которая инвариантна по отношению к плавающей крыше. Центрирование всей согласованной группы подающих трубок можно оптимировать с помощью компьютерного моделирования. Тогда согласно вычисленному плану все подающие трубки центрируются и фиксируются по-отдельности. Тогда можно также предусмотреть многоступенчатые операции, при которых через определенное время воздействия часть или все подающие трубки могут быть приведены в другое положение относительно друг друга, чтобы получить течения другого характера. Тут речь идет, например, о резервуарах со сложными горизонтальными проекциями.

Как правило, труба переходного устройства имеет паз S, подогнанный, в основном, длине ряда сопел, чтобы при перекрытии ряда сопел трубой переходного устройства флюид смог бы все-таки беспрепятственно выходить из сопел. В качестве возможной направляющей между трубой переходного устройства 22 и подающей трубкой 1 0 на рисунке 11 изображен направляющий элемент 13. Переходное устройство подающей трубки 23 образует переходный член между трубными переходными устройствами 22, которые имеют различные размеры в зависимости от тех или иных действующих нормировок, и подающей трубкой 1 0, которую можно делать всегда одинакового размера в диаметре, как правило, независимо от тех или иных нормировок отверстий для опор. Это еще одно доказательство сравнительно очень дешевого изготовления этого приспособления.

Если нужно, подающая трубка может продольно двигаться относительно трубы переходного устройства 22. Таким образом, колебания уровня жидкости резервуара 1 не ведут к перемещению направляющих трубок 1 0 и/или расположенных на этих подающих трубках 1 0 сопловых рядов относительно резервуара 1 и лежащего на дне резервуара слоя отстоя 3. С помощью этого очень простого способа система подающих трубок приспосабливается к колебаниям уровня жидкости в резервуаре 1. Не должны проводиться дорогостоящие регулировочные работы, что снова очень простым способом делает этот процесс легким в техническом обслуживании.

Подающие трубки 10 по оси проводятся сквозь элемент 23 и таким образом сопла 11, расположенные в нижней части подающих трубок 1 0, всегда могут быть расположены в зоне дна резервуара с помощью расположенного в верхней части подающих трубок груза 12. Масса элемента тяжести 1 2 подгоняется к массе подающих трубок 1 0 и выбирается таким образом, что подающая трубка 1 0 может легко проходить сквозь слой отстоя 3 и/или же таким образом, чтобы нижние концы подающих трубок 1 0 также при понижении или повышении уровня жидкости в резервуаре 1 оставались в донной зоне резервуара.

На фиг. 12 изображен разрез возможной конструкции подающей трубки 1 0, расположенного на нем сопла 11 и трубного переходного устройства 22. Конструкция сопла 11 допускает регулировку сопла с помощью шарового шарнира. Таким образом можно оказывать влияние на направление струи жидкости 36. На трубе подающей трубки 1 0 укреплена труба с внешней резьбой и сферический ковш 25. Само сферическое сопло 50 находится в упомянутом сферическом ковше и поддерживается в положении с помощью накидной гайки 51. Хорошо, если размеры трубочно-сопловой системы не превышают внутренние размеры трубочного переходного устройства. В любое время есть возможность вынуть подающие трубки из трубочного переходного устройства.

Важно, чтобы положение сопла не изменилось, например, под влиянием вибрации. Для этого можно применять гаечный замок или другое средство для предотвращения отвинчивания накидной гайки. Может быть выгодным, если поверхность шара и поверхность сопряженных деталей на гайке 51 и на детали 52 была бы шероховатой или даже специальной поверхностью, например, с зубцами, чтобы повысить трение между сферическим соплом 50 и сопряженными деталями на элементах 51 и 52. Может быть выгодным наличие даже у этих элементов необработанной поверхности, каковой она бывает у стальных литых заготовок.

Есть возможность изготовлять изображенные на фиг. 1 2 элементы с минимальной точностью. Изображенная конструкция не требует никаких специальных жестких допусков, за исключением резьбы. Таким образом, возможно применение очень дешевого способа изготовления из дешевого материала (например, сталь-37, GGT). Само собой разумеется, что поперечное сечение подающих трубок не должно быть обязательно кругообразным. Вполне представимо то, что поперечный разрез подающей трубки 1 0 может быть четырехугольным, как это изображено на рисунке 15, или вообще иметь любую другую форму трубы, что будет показано ниже.

На фиг. 1 3 изображена еще одна конструкция трубочно-сопловой системы. Здесь речь идет о подающей трубке 1 0 с двумя сопловыми рядами 11.1 и 11.2, направленными в разные стороны. Отдельные сопла или, как минимум, одно из двух в каждом ряду, конечно, представимы, как это показано на рисунке 1 2, или же они могут быть изготовлены неподвижными, как это изображено здесь. Изображенная здесь конструкция может быть просто составлена с помощью стандартных профилей с допусками в миллиметровом диапазоне. Это очень дешево.

На фиг. 14 изображена конструкция другой трубочно-сопловой системы, которая позволяет установку сопел 11 вокруг установочной оси 63. Телом, содержащим в себе само сопло 11, является вал с соответствующим отверстием для сопла 11 и двумя отверстиями с внутренней резьбой, расположенными по сторонам, которые определяют установочную ось 63 с помощью соответствующих отверстий в прямоугольном отрезке трубы 61, который закреплен на подающей трубке. Также здесь есть возможность применять исключительно дешевые стандартные части и стандартные профили, а также работать с производственными допусками, которые являются гораздо менее жесткими, чем это принято в общем машиностроении. В этой конструкции направление сопел можно устанавливать горизонтально вокруг продольной оси подающей трубки с помощью метки М на шкале 25, а вертикально - вокруг установочной оси 63.

На фиг. 15 А, В и С (по частям - А, смонтировано - В) изображена другая конструкция трубочно-сопловой системы по тому же принципу, что и система, изображенная на рисунке 1 4. Эта конструкция упрощена настолько, что затраты на обработку при изготовлении подающих трубок являются насколько возможно малыми. Все применяемые элементы (60 = прутковый материал, 61 = полая балка, 62 = винты, 70 = пластины и 71 = U-образный профиль) являются стандартными элементами или их можно очень легко производить из стандартных профилей (например, из профилей из свариваемой стали, такой как сталь-37). На U-образном профиле крепятся пластины 71 и отрезки 61 полой балки с точками сварки 72. Просверленные сопла привинчиваются винтами. Нижняя часть подающей трубки закрывается пластиной 71, верхняя часть подающей трубки закрывается соответствующей длинной пластиной 71 в качестве боковой стенки, потом монтируются насадочные элементы - подающая трубка готова. Также в этом случае есть возможность работать с очень большими производственными допусками (фиг. 15С). Например, вполне допустим зазор 73 в несколько миллиметров между дисковым соплом 60 и прямоугольным отрезком трубы 61, поскольку вследствие этого не оказывается существенное влияние на общую работу подающей трубки. При сварке отдельных деталей достаточно соединять отдельные элементы относительно короткими точками сварки 72, а не дорогостоящими закрытыми сварочными швами в области сопловых рядов.

На фиг. 16 изображен образец конструкции подающей трубки 10, которая состоит из относительно жесткой конструкции, содержащей сопла 11, и относительно гибкого шланга 81, соединенного с жесткой частью подающей трубки 1 0 посредством соединительной муфты 80. Жесткая часть с сопловыми рядами проводится в трубном переходном устройстве 22 с помощью переходного устройства 23 подающих трубок и направляющего элемента 13. Труба переходного устройства 22, которая подогнана к стандартным отверстиям той или иной страны, прорезана по всей длине для того, чтобы сделать возможным введение сверху или выведение наверх подающей трубки 1 0 в любое время. Преимуществом такой или похожей конструкции является экономия веса и то, что жесткая часть подающей трубки может быть значительно короче, чем если бы вся конструкция подающей трубки состояла из жесткого материала. Таким образом, этой конструкцией гораздо проще манипулировать (транспортировка, хранение, монтаж). Также в этом случае можно применять стандартные части для жесткой части подающей трубки с, как минимум, одним сопловым рядом и стандартные шланги 81 с уже предлагаемыми на рынке продукции стандартными муфтами 80.

Следует обращать внимание на то, что длина L жесткой части подающей трубки больше, чем разность между максимальным Н1 и минимальным Н0 уровнем жидкости для того, чтобы быть уверенным, что подающую трубку 1 0 можно провести при любом уровне жидкости через трубу переходного устройства 22.

На фиг. 17А и В изображены две конструкции сопел, которые могут быть закрыты и/или заблокированы, чтобы через сопло 11 больше не выходила ярко выраженная струя жидкости. На фиг. 1 7А показана конструкция, сделанная по принципу, по которому сделаны и конструкции, изображенные на фиг. 14 и 15. Дисковое сопло 60 зафиксировано в положении, в котором не может образовываться ярко выраженная струя жидкости. Однако, дисковое сопло 60 в изображенном положении не может совершенно плотно заблокировать сопло. Все равно определенное количество флюида будет уходить. Поскольку изобретенный процесс не подвержен таким маленьким дефектам, вполне можно допустить такую неполную блокировку сопла. Само собой разумеется, что сопла можно закрыть другими простыми средствами. Например, на сопловых отверстиях можно расположить крышки или, как это изображено на фиг.

17В, сопло трубы 55 можно герметизировать, например, с помощью крышки в форме крышки накидной гайки 56.

На фиг. 1 8 схематически изображена конструкция подающих трубок 10 с двумя сопловыми рядами, сопла которых 11.1 и/или 11.2, в основном, направлены в противоположные стороны. Основные ряды сопел отдельных подающих трубок 10 с соплами 11.1 расположены таким образом, что они в нижнем слое 5 образуют главный поток вокруг главной оси резервуара 34. Вспомогательные ряды сопел направляющих трубок 10 с соплами 11.2, которые находятся непосредственно над плоскостью сдвига 5 и содержат, как минимум, одно сопло 11.2, направлены, в основном, в сторону, противоположную направлению основных рядов сопел, т. е. флюид, выпрыскиваемый через эти сопла 11.2, будет двигать массу жидкости непосредственно над плоскостью сдвига 30 и для ее поддержки в сторону, противоположную направлению движения слоя кругового потока 5. В большинстве случаев эти вспомогательные ряды сопел значительно меньше, т. е. имеют меньше сопел, чем основные ряды.

Как уже было сказано, на практике будет тяжело создать идеальную плоскость сдвига изза внутреннего трения во флюиде. Однако изображенное на рисунке 1 8 центрирование вспомогательных сопел 11.2 может значительно облегчить образование такой ярко выраженной плоскости сдвига. С энергетической точки зрения, если есть очень толстый слой 6 над слоем кругового потока 5, то тогда может быть выгодным предотвращение движения слоя 6 посредством описанного выше образования ярко выраженной плоскости сдвига.

На фиг. 19 схематически изображена конструкция подающих трубок со всасывающими устройствами 21. Выгодно конструировать такие всасывающие устройства, как это изображено на этом рисунке, чем погружаемые трубы, которые проводятся через крышу резервуара. Для того, чтобы не нарушать круговой поток, может быть выгодным устанавливать несколько всасывающих устройств таким образом, чтобы они вносили определенный вклад в образование и поддержание течения. Например, как это изображено на чертеже, всасывающие трубы подобно подающим трубкам могут иметь расположенные друг над другом всасывающие отверстия 21, которые вводятся в слой кругового потока таким образом, что их ряды всасывающих отверстий направлены, в основном, против течения потока. Посредством всасывания жидкости поток ускоряется и/или приводится в движение. Таким образом, применение таких погружаемых труб, как и применение подающих трубок, может дать энергию направленного движения во флюид и тем самым повысить коэффициент полезного действия всей системы.

На фиг. 20 диаграммой качественно изображается изобретенный процесс уничтожения слоя отстоя в резервуаре сырой нефти. Рисунок служит лучшему пониманию процесса и является чисто качественным. Для упрощения предполагается следующее:

во время всего процесса свежий флюид не подводится;

слой кругового потока является идеальным течением без трения, вследствие которого образуется идеальная плоскость сдвига;

циркуляция жидкости происходит только в слое кругового потока, т.е. флюид, вводимый в слой отстоя и в слой кругового потока, забирается из верхней зоны слоя кругового потока;

в основе диаграммы лежит вариант и вид конструкции, как это изображено на фиг. 11.

Оси диаграммы описываются следующим образом: t обозначает ось времени, h - высоту над дном резервуара, k - концентрацию отстоя. Диаграмма содержит три важных зоны. Вопервых, зону 98, которой иллюстрируется сам слой отстоя, во-вторых, зону 97, в которой отображаются отношения в идеальном слое кругового потока, и, в-третьих, зону 96, которой иллюстрируется неподвижный слой над слоем кругового потока.

Поскольку этот неподвижный слой отделен от слоя кругового потока идеальной плоскостью сдвига, т.е. этот слой потока массы, как правило, не покидают, и не входят в него, то с течением времени концентрация отстоя не изменится. Плоскость 90, которая является горизонтальной, и которая представляет концентрацию отстоя k на поверхности флюида, а также плоскость 91, представляющая концентрацию отстоя k над высотой неподвижного слоя вплоть до плоскости сдвига, эти две плоскости являются постоянными, т.е. их ход с течением времени t не изменяется.

Горизонтальная плоскость 92 представляет концентрацию отстоя в плоскости сдвига. Относящаяся к этому высота h равняется высоте плоскости сдвига над дном резервуара. Видно, что концентрация отстоя k в этом слое изменяется с течением времени. Это происходит потому, что посредством растворения слоя отстоя концентрация k в слое кругового потока с течением времени непрерывно повышается, что также иллюстрируется плоскостью 93, показывающей концентрацию k в слое кругового потока над его высотой.

Горизонтальная плоскость 94 представляет концентрацию k в слое отстоя. Относящаяся к нему высота h с течением времени уменьшается и к соответствующему моменту времени t она равняется средней высоте слоя отстоя. Целью процесса является растворение загущенного слоя отстоя. Это достигается через определенное время t₃, и к этому моменту плоскости 94 и 95 пропадают.

Если введенный флюид, как это изображено на фиг. 20, происходит из слоя кругового потока, то тогда возникает равновесие массы в этом движущемся слое, т.е. можно говорить о процессе циркуляции. Если жидкость вводится из расположенного над слоем кругового потока неподвижного слоя посредством подающих трубок и расположенных на них рядов сопел, то тогда, если из слоя кругового потока не будет снова непрерывно забираться соответствующее количество флюида, будет возникать поток массы в зоне над слоем кругового потока, который может усложнить образование ярко выраженной плоскости сдвига на верхнем крае слоя кругового потока.

С энергетической точки зрения выгодно забирать впрыснутую массу флюида из слоя кругового потока, поскольку таким образом выполняется уравнение неразрывности в слое кругового потока. Чем тоньше является создаваемый слой кругового потока, тем меньшую массу нужно приводить в движение и тем меньше нужно для этого энергии. Таким образом, имеет смысл иметь столь тонкий слой кругового потока, насколько это возможно. Это достигается путем поднятия и опускания погружаемой трубы для забора впрыскиваемого флюида.

В предпочтительном варианте процесса в движение приводится лишь необходимое количество массы в качестве слоя кругового потока 5, а именно, такой объем сырой нефти, какой нужен для того, чтобы иметь возможность растворить в нем имеющуюся массу отстоя 3. Такой минимальный объем определяется максимальной способностью приема впрыснутой в отстой жидкости. С помощью этого значения насыщенности может определяться минимальный объем слоя кругового потока, а вместе с ним и толщина этого слоя в случае описанной циркуляции слоя кругового потока при известной площади основания резервуара сырой нефти. Поскольку при такой циркуляции флюид, например, из верхней зоны 6 слоя кругового потока 5 впрыскивается через сопла 11 над и/или в слой отстоя 3, то выделенный из слоя отстоя материал остается, в основном, в слое кругового потока 5. Слой отстоя 3 постепенно растворяется и концентрация растворенного в сырой нефти материала отстоя повышается до полного исчезновения слоя отстоя 3. Если значение насыщенности сырой нефти достигнуто ранее, то тогда остающийся слой отстоя 3 больше растворяться не будет.

В основном длина сопловых рядов подающих трубок 10 соответствует толщине слоя кругового потока 5 и она может быть подогнана к этой минимальной вычисленной толщине таким образом, что будут применяться подающие трубки 1 0 с сопловыми рядами соответствующей длины. Для того, чтобы избежать специального изготовления таких подающих трубок 1 0, можно изготавливать отдельные сопла 11 закрывающимися, т.е. в этом случае предусматриваются выше описанные средства, предотвращающие выход жидкости через целесообразно выбранные сопла 11. Таким образом есть возможность того, что задействуется только нижняя часть сопел 11 соплового ряда, которая подогнана к желаемой толщине создаваемого слоя кругового потока, а верхняя часть имеет, соответственно, закрытые или заблокированные сопла 11. Положение всасывающего устройства 21 можно устанавливать с помощью регулируемой по высоте погружаемой трубы в крыше 4 резервуара 1 и подгонять по толщине слоя кругового потока 5.

Есть, например, следующие возможные варианты описанных вариантов изобретенного процесса и изобретенного приспособления:

у подающих трубок есть сопла различного радиального центрирования, причем центрирование каждого сопла выполняет заданные условия по образованию течения;

подающие трубки могут изготовляться с разветвлениями;

сопла располагаются на напорных шлангах, а шланги вводятся для фиксирования в направляющие трубы с прорезанными окошками для сопел. Это делает возможным легкие подгонки диаметра на имеющихся отверстиях опор в то время, как несущая сопла часть может иметь стандартный размер. Это дополнительно удешевляет производство подающих трубок;

процесс применяется не для удаления отстоя, а для предотвращения осаждения вследствие того, что подающие трубки остаются монтированным в имеющихся опорах. Через них периодически выталкивается жидкость и временно образуется течение.

Диаграмма на фиг. 20 описывает систему с идеальным слоем кругового потока, т.е. с ярко выраженной образовавшейся плоскостью сдвига. Само собой разумеется, что в действительности в плоскости сдвига образуются напряжения сдвига и эти напряжения сдвига посредством внутреннего трения во флюиде передаются дальше до неподвижных слоев 6. В действительности также в слоях 6 будет также устанавливаться кривая распределения скорости потока по сечению, т. е. массы флюида, называемые неподвижными слоями 6 будут тоже слегка двигаться. Однако для обсуждения этого изобретения и для упрощения в основу берется модель идеального слоя кругового потока.

Основные преимущества изобретенного процесса по отношению к уровню развития техники состоят в том, что необходимое для его проведения устройство обходится под поверхностью жидкости без частей, которые нужно приводить в движение. В основном, лишь насос имеет движущиеся части. Не нужно также принимать меры для вращения подающих трубок во время процесса. Конструкция подающих трубок очень проста и, благодаря этому, дешева. Ее можно изготовлять без особой точности (допуски в миллиметровом диапазоне). Установка может быть из дешевого материала, например, из стали-37. Благодаря простоте конструкции изобретенные подающие трубки имеют гораздо меньший вес, чем вращающиеся подающие трубки, благодаря чему они проще в манипулировании ими, они меньше подвергаются техническим повреждениям, например, при монтаже, при транспортировке и при хранении. Изобретенные подающие трубки можно очень просто монтировать, они просты в эксплуатации и им не нужен особый уход.

Благодаря избежанию ненужного завихрения, что, однако, до сих пор считается преимуществом, если речь идет о вращающихся подающих трубках, можно существенно экономить энергию насосов, что отражается в более легких, мобильных и более дешевых блоках насосов, двигателей и другого оборудования; сюда относятся еще менее тяжелые подающие трубки, что поддерживает мобильность. В дальнейшем само собой разумеется, что при этом расположении не нужна точность, идет ли речь об устройстве (подающих трубках) или о процессе (центрировании сопел). Вся техника является во всех отношениях надежной и охватывает, как уже было сказано, дешевые подающие трубки и очень простой режим работы процесса с целью достижения желаемого эффекта.

Выгодным является также отсутствие необходимости опустошать резервуар. Как только установлено наличие большого слоя отстоя, можно установить подающие трубки при заданном уровне жидкости и генерировать течение. Во время этого процесса резервуар остается полностью оперативным, сырую нефть в него можно добавлять или убавлять из него. Благодаря относительно легкому оснащению и возможности применения стандартизарованных, т. е. во многом идентичных подающих трубок для различных установок, система является очень адаптивной, что выражается, например, в том, что подающие трубки от разных установок можно комбинировать друг с другом или взаимозаменять. Очень выгодным является также тот факт, что процесс может наилучшим образом работать также без сложного и дорогого управления или регулировки.

Изобретенный процесс извлечения сырой нефти из загущенной сырой нефти и/или из ее отстоя, находящегося в состоянии от шламового до компактного в резервуарах, в которых сырая нефть хранится и/или транспортируется, путем обработки отстоя сырой нефтью или продуктами нефтепереработки, выступающими в качестве растворителя, и путем, как минимум, частичного сжижения и растворения, причем растворитель выпрыскивается из сопел для создания течения, которое размывает отстой и растворяет его окончательно - этот процесс отличается, в основном, тем, что большое число направлен25 ных струй жидкости, представляющей собой растворитель, производятся из зафиксированных и, соответственно, жестко центрированных сопел, которые центрированы так, что струи жидкости приводят в движение и движут окружающую среду по участкам в общем направлении и объединяются с этим движением в одно общее течение.

Устройство для проведения процесса состоит, в основном, из полых тел, присоединения для введения жидкости и имеет сопла для выхода жидкости, через которые жидкость под давлением выталкивается, причем в части ее длины предусмотрено большое количество радиально жестко расположенных на определенном расстоянии друг от друга сопел, и что эти сопла можно центрировать таким образом, что, как минимум, часть их может производить в основном параллельные струи жидкости.

Изобретение состоит также в том, что расположение приспособлений для проведения процесса в резервуаре является таковым, что большое число сопел располагается в порядке: на одной линии течения - одна пара линий течения (Sj/S_a) производимого и произведенного потока жидкости в парах, и что они центрированы таким образом, что горизонтальная, радиальная составляющая (R_r) направления впрыскивания сопел на каждой из обеих линий течения направлена под острым углом друг к другу, причем струи жидкости окружающей среды движутся в общем направлении и могут объединиться с ним в общем направлении, и что один или несколько насосов подключены к подающим трубкам, и они снабжают их жидкостью, и что одна или несколько погружаемых труб для снабжения насоса (насосов) жидкостью расположены так, что они достигают слоя, предусмотренного для течения или что присоединения для всасывания жидкости предусмотрены вне названного слоя.

Claims (14)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Способ сжижения отстоев загущенной сырой нефти и/или из ее шламовых до компактных отстоев в резервуарах, в которых сырая нефть хранится и/или транспортируется, отстой сырой нефти обрабатывается и как минимум частично разжижается и обратно растворяется сырой нефтью или продуктами нефтепереработки в качестве растворителя, причем растворитель выходит под давлением из сопел (11), чтобы образовывать течение (37), которое эродирует и настолько растворяет отстой (3), что он становится растворимым, отличающийся тем, что производится большое число целенаправленных состоящих из сырой нефти или ее дериватов струй жидкости в резервуар (1) с сырой нефтью опущенных трубок (10) с соплами (11), эти сопла (11) по выбору расположены одно к другому и центрированы, что струи жидкости (R) в равных и лежащих друг над другом зонах выходят под давлением таким образом, что между ними окружающая среда постепенно объединяется в общее течение (37) в предусмотренном направлении.
2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкости над слоем отстоя (3) формируют в основном горизонтально текущий поток жидкости, тем, что впрыскивают подлежащую впрыскиванию жидкость из большого числа сопел (11), которые тождественно расположены в отношении течения, в стоящую над отстоем (3) сырую нефть (2), причем направление впрыскивания (R) всех сопел в тождественном направлении течения в основном горизонтально или направлено слегка против дна резервуара и имеет одну горизонтальную к радиусу резервуара тангенциальную составляющую (R_t), которая направлена тангенциально к линии течения потока жидкости и в направлении течения.
3. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что над слоем отстоя (3) производится в основном горизонтальный, более или менее закрытый в себе поток жидкости, вследствие того что жидкость из большого числа сопел (11), которые расположены над поверхностью отстоя, впрыскивается в стоящую над отстоем (3) сырую нефть (2), причем направление впрыскивания (R) всех сопел предпочтительно направлено под углом от 0 до 1 0 градусов против вертикали вниз и имеет горизонтальную, тангенциальную составляющую (Rt), которая центрирована тангенциально к линии течения потока жидкости и в направлении течения.
4. 4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что направление впрыскивания как минимум одной части сопел имеет также горизонтальную, радиальную составляющую (Rr), которая меньше чем горизонтальная тангенциальная составляющая (Rt).
5. 5. Способ по одному из пп. с 1 по 4, отличающийся тем, что посредством большого числа соответственно позиционированных мест выхода производится замкнутое, в основном, горизонтальное течение жидкости в форме кругового потока вокруг центра течения (34).
6. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что возбуждается предопределенный слой в столбе жидкости резервуара к круговому потоку, который образует к другим участкам и/или слоям плоскость сдвига, что эти другие участки не оказывают существенного влияния на течения вышележащего объема и те не начинают течь.
7. 7. Способ по одному из пп. с 1 по 6, отличающийся тем, что забирается побуждающая течение жидкость из слоя с круговым потоком.
8. 8. Способ по одному из пп. с 1 по 6, отличающийся тем, что жидкость является сырой нефтью или продуктом нефтепереработки и обнаруживает одинаковую или меньшую концентрацию высокомолекулярных компонентов, чем стоящая над отстоем (3) сырая нефть.
9. 9. Устройство для проведения способа по одному из пп. с 1 по 8, которое является, в основном, как минимум, полым телом, имеющим присоединение для введения жидкости и для выхода этой жидкости из сопел (11), через которые жидкость подается под давлением, отличающееся тем, что на части протяженности полого тела предусмотрено большое число строго радиально расположенных сопел (11) и на определенном расстоянии эти из сопел (11) центрируемы таким образом, что этим позволяют производить, как минимум совместно, часть, в основном, параллельно друг другу расположенных струй жидкости (R) и что это устройство имеет средства (25), с которыми могут вращаться радиально центрированные сопла (11) вокруг общей в основном вертикально к направлению сопел стоящей оси, чтобы вступить во взаимодействие с соплами (11) другого такого приспособления.
10. 10. Устройство для проведения способа по одному из пп. с 1 по 8, которое является в основном полым телом, имеющим присоединённые для введения жидкости и для выхода этой жидкости сопла (11), через которые жидкость выталкивается под давлением, отличающееся тем, что на части ее протяженности предусмотрено большое число на расстоянии радиально жестко расположенных сопел (11) и что эти сопла (11) центрируемы таким образом, что этим позволяют производить, как минимум совместно, часть, в основном, параллельно друг другу расположенных струй жидкости.
11. 11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что сопла (11) имеют устройство для изменения направления выталкивания и расположены в основном на вертикально вводимых в резервуар полых, трубообразных ведущих жидкость трубках (10).
12. 1 2. Устройство по п. 9 или 1 0, отличающееся тем, что вертикально стоящее на дне резервуара устройство имеет направления выхода (R) каждого сопла (11), которое горизонтально или центрируемо в угле (α) вниз и вызывает вертикально к поверхности жидкости в ней горизонтальную, тангенциальную составляющую (R_t), которая центрирована тангенциально к линии течения подлежащего побуждению потока жидкости и в направлении течения и является большей, чем горизонтальная, радиальная составляющая (R_r).
13. 13. Устройство по одному из пп. с 9 по 11, отличающееся тем, что трубки (1 0), на их конце обращенные ко дну резервуара и распределенные по длине, имеют как минимум один ряд на расстоянии друг к другу расположенных сопел (11), которые имеют протяженность в длину 2 до 5 м, так что часть сопел (11) расположены на дне резервуара, а трубки посажены выше поверхности отстоя.
14. 14. Устройство для реализации способа согласно пп. с 9 по 13, отличающееся тем, что расположение приспособлений в резервуаре таково, что каждое большое число сопел (11) на каждой линии течения пары линий течения (S_l/S_a) подлежащего созданию или уже созданного потока жидкости позиционировано в парах и что они центрированы таким образом, что горизонтальная, радиальная составляющая (Rr) направления впрыскивания сопел (11) расположена на каждой из обеих линий течения под острым углом друг против друга и вниз по потоку следующей пары сопел, причем струи жидкости (R) окружающей среды приводят в движение в общем направлении и могут соединиться с ней в общее течение (37) и что присоединены один или несколько насосов (26) к трубкам (10) и снабжают их жидкостью, и что одна или несколько погружаемых труб (21 ) для снабжения насоса/ов (26) с жидкостью расположены так, что они торчат всасывающей стороной в предусмотренный для течения слой (5) или что присоединения для всасывания жидкости предусмотрены вне названного слоя.