FI119645B - Nesteen ja kiinteiden aineosien erottaminen - Google Patents

Description

Nesteen ja kiinteiden aineosien erottaminen Öljykaivosta tuleva tuotannollinen juokseva väliaine sisältää vaihtelevia määriä öljyä, vettä ja kaasua, joi-5 den mukana seuraa kiinteitä aineosahiukkasia, joita kutsutaan seuraavassa "hiekaksi". Tämä seos syötetään normaalisti vaihe-erottimeen, jossa tapahtuu laskeutus painovoiman alaisena ylemmäksi kaasumaiseksi kerrokseksi, keskellä olevaksi öljykerrokseksi ja alemmaksi vesikerrokseksi. Nämä 10 kerrokset poistetaan erillisten poistojohtojen kautta erot-timesta. Hiekka laskeutuu tietenkin säiliössä olevan vesi-kerroksen pohjaan ja sen poistaminen on haitallista veden poistoaukon kautta erityisesti sen johdosta, että hiekka-hiukkasia peittää öljy, ja tällä tavoin päällystettyjen ai-15 neosahiukkasten poistamista veden mukana takaisin ympäristöön ei voida sallia. Siten nämä päällystetyt hiekkahiukka-set otetaan talteen vaihe-erottimen pohjalta ja syötetään erään menetelmän mukaisesti astiaan, johon on asetettu sii-vikot, jotka kiertävät vastakkaisissa suunnassa likahiuk-20 kasten liuottamiseksi veteen, mikä aiheuttaa näiden hiukkasten dynaamisen kosketuksen, joka poistaa mekaanisesti öljypäällysteet kiinteistä aineosahiukkasista. Puhtaat kiinteät hiukkaset voidaan sitten poistaa ympäristöön, mutta kantoaineena toimivaa vettä on kuitenkin käsiteltävä yleen-25 sä vaahdotuksen avulla öljyn poistamiseksi. Tämä menetelmä on vaikea ja kallis ja vaatii tilaa, jota on niukalti esimerkiksi merenkulkuun liittyvissä laitureissa.

On olemassa myös muita tilanteita, joiden yhteydessä on välttämätöntä puhdistaa öljypäällysteisiä hiekkahiuk-30 kasia esimerkiksi öljyvuodon liatessa hiekkarannan.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti menetelmä öljyn erottamiseksi öljyllä päällystetyistä aineosahiukkasista kä- j sittää näiden päällystettyjen hiukkasten asettamisen koteloon, joka sisältää fluidisointiyksikön varustettuna nes-35 teensyöttöjohdolla, jossa on poistoaukko ja johon syötetään j paineenalaista vettä kotelon ulkopuolelta, ja nesteensyöt- 2 töjohdon sisällä olevalla poistojohdolla, jonka pää sisältää nesteensyöttöjohdon poistoaukon yli ulottuvan syöttöau-kon, tämän poistojohdon kulkiessa erottimeen, jolloin nesteensyöttö j ohdon ja poistojohdon syöttöaukon aksiaalisen 5 erotusetäisyys sekä nesteensyöttö johtoon syötetyn veden virtausnopeus valitaan liete tiheydestä riippuen ja syöttäessä veden nesteensyöttö johtoon ja saattaen sen pyörivään liikkeeseen poistoaukossa siten, että se häiritsee öljyä ja hiekkahiukkasia poistaen hiukkasista öljyn ainakin osittain 10 ja saaden veden mukana seuraavan öljyn ja hiekkahiukkaset kulkemaan poistojohtoon ja siten myös erottimeen, jossa öljy, vesi ja kiinteät hiukkaset erotetaan toisistaan.

Fluidisointiyksikkö synnyttää kierteisen pyörteen, joka poistaa öljyn pakotetulla tavalla hiekkahiukkasista 15 poistaen myös öljyn, veden ja hiekan ilman että liikkuvat osat tulisivat kosketukseen erotettujen komponenttien kanssa.

Vaikka tätä menetelmää voidaan käyttää esimerkiksi hiekan puhdistamiseksi likaantuneelta hiekkarannalta öljy-20 vuodon jälkeen tai porauslietteen puhdistamista varten, niin että liete tulee riittävän puhtaaksi tyhjennystä varten, on erityisen suotavaa käsitellä öljypäällysteistä hiekkaa saos-tamalla se kolmivaiheisessa erottimessa öljykaivosta saadun tuotannollisen juoksevan väliaineen komponenttien erotta-25 mistä varten. Vaihtoehtoisesti voidaan tuotannollisen juoksevan väliaineen sisältämä likaantunut hiekka käsitellä tämän menetelmän avulla tuotannollisesta juoksevasta väliaineesta saadun likaantuneen hiekan laskeutuksen jälkeen ennen sen syöttämistä kolmivaihe-erottimeen. Näissä tapauksissa 30 fluidisointiyksikön nesteensyöttöjohtoon johdettu vesi otetaan sopivimmin vaihe-erottimen vedenpoistoaukosta. Tämän i

järjestelyn etuna on se, että vesi pysyy yhä verrattain korkeassa lämpötilassa, mikä edesauttaa öljypäällysteen J

poistamista hiekkahiukkasista.

35 Erotin voi käsittää sentrifugin tai yhden ainoan hydrosyklonivaiheen, joka on asetettu siten, että öl- ........................ ...... >1 3 jy tulee pääasiassa erotetuksi ja on ylivirtauksen alainen, veden ja hiekan ollessa alivirtauksen alaisia. Erotuksen parantamiseksi otetaan kuitenkin sopivimmin käyttöön kaksi hydrosyklonivaihetta, joista ensimmäinen käsittää nes-5 teen/kiintoaineiden erotusta varten tarkoitetun hydrosyklo-nin, joka erottaa pääasiassa alivuotovirtauksen alaisen hiekan ylivuotovirtauksen alaisesta öljystä ja vedestä, ja toisen nesteiden välistä erotusta varten tarkoitetun hydrosyk-lonin, joka erottaa pääasiassa alivuotovirtauksen alaisen 10 veden ylivuotovirtauksen alaisesta öljystä. Näiden hydro-syklonien käyttö saa aikaan riittävät keskipakovoimat öljyn lisäirtautumisen aikaansaamiseksi hiekkahiukkasista.

Kiinteät aineosat ja nesteen toisistaan erottavien hydrosyklonien tehokkuus on kriittisellä tavalla riippuvai-15 nen hydrosyklonin syöttöjohtoon syötetyn lietteen tiheydestä. Esillä oleva keksintö, jonka yhteydessä käytetään erityistä fludisointiyksikköä, on erikoisen sopiva kiinteät aineosat ja nesteen erottavan hydrosyklonin tehokkuuden maksimoimista varten, koska fluidisointiyksikön poistojohdon 20 kautta poistetun lietteen tiheyttä voidaan valvoa tarkasti hienosäätämällä fluidisointiyksikön parametrejä. Erityiset parametrit, jotka on joko esiasetettu määrättyä järjestelmää varten tai jotka voidaan säätää olosuhteita muuttamalla, käsittävät fluidisointiyksikön nesteensyöttöjohtoon syö-25 tetyn veden paineen ja virtauksen sekä fluidisointiyksikön nesteensyöttöjohdon poistoaukon ja poistojohdon syöttöaukon aksiaalisen erottamisen toisistaan.

Keksinnön eräs ominaispiirre käsittää laitteen esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista var-30 ten, tämän laitteen käsittäessä kotelon, jossa on syöttö- j aukko öljyllä päällystettyjä hiekkahiukkasia varten, tämän kotelon sisältäessä fluidisointiyksikön, joka sisältää pois-toaukolla varustetun nesteensyöttöjohdon, johon on tarkoi- j tuksena syöttää paineenalaista vettä kotelon ulkopuolelta 35 käsin ja joka on varustettu nesteensyöttöjohdon sisällä olevalla poistojohdolla ja jonka päässä oleva syöttöaukko 4 ulottuu nesteensyöttöjohdon poistoaukon yli, tämän poisto-johdon johtaessa erot tiineen, joka käsittää nesteen ja kiinteät aineosat erottavan hydrosyklonin, jonka ylivirtauksen poistoaukko kulkee nesteet toisistaan erottavaan hydrosyk-5 Ioniin.

Keksinnön eräs lisäominaispiirre käsittää laitteen esillä olevan keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamista varten, tämän laitteen käsittäessä kotelon, jossa on syöt-töaukko öljyllä päällystettyjä hiekkahiukkasia varten, tä-10 män kotelon sisältäessä fluidisointiyksikön, joka sisältää poistoaukolla varustetun nesteensyöttöjohdon, johon on tarkoituksena syöttää paineenalaista vettä kotelon ulkopuolelta käsin ja joka on varustettu nesteensyöttöjohdon sisällä olevalla poistojohdolla ja jonka päässä oleva syöttöaukko 15 ulottuu nesteensyöttöjohdon poistoaukon yli, tämän poisto- johdon johtaessa erottimeen; ja kolmivaihe-erottimen, johon kotelojohdoista tuleva ylivuotovirtaus saapuu. Tämä laite on sopiva käytettäväksi menetelmän yhteydessä, joka käsittelee tuotannollisen juoksevan väliaineen sen tuloa kolmi-20 vaihe-erottimeen. Erotin voi käsittää sentrifugin tai kiintoaineet ja nesteen erottavan hydrosyklonin, jonka ylivuotovirtaus johtaa kolmivaihe-erottimeen. Kolmivaihe-erot-timesta tuleva vesi voidaan syöttää fluidisointiyksikön nesteensyöttö johtoon. Hiekan laskeutumisen parantamiseksi ko- 25 telon sisällä öljyllä päällystettyjen hiekkahiukkasten syöttöaukko johtaa sopivimmin syklonierottimeen, jonka ali-vuotovirtaus poistaa hiekan yhdessä siihen liittyvien juok- j sevien väliaineiden pienten määrien kanssa kotelon alaosaan ja jonka ylivuotovirtaus poistaa öljyn ja veden pääasiassa j 30 ilman hiekkaa kotelon yläosaan. j Tämä järjestely muodostaa esillä olevan keksinnön i erään itsenäisen ominaispiirteen, joka käsittää erottimen kiinteiden aineosahiukkasten erottamista varten seoksesta, joka käsittää kiinteitä aineosahiukkasia ja nestemäisen kom-35 ponentin, kuten hiekkahiukkasia sisältävän tuotannollisen ] juoksevan väliaineen, tämän erottimen käsittäessä kotelon, ' 5 jossa on syöttöaukko seosta varten ja kotelon yläosaan liitetty erotetun juoksevan väliaineen poistoaukko; seoksen syöttöaukon johtaessa syklonierottimeen, jolloin seos saatetaan pyörivään liikkeeseen syklonierottimessa, joka on va-5 rustettu ylivuotoputkella juoksevien väliaineiden poistamiseksi kotelon yläosaan ja alivuotoputkella kiinteiden aine-osahiukkasten ja juoksevan väliaineen pienten määrien poistamiseksi kotelon alaosaan; fluidisointiyksikön ollessa liitettynä kotelon alaosaan ja sen sisältäessä nesteensyöt-10 töjohdon varustettuna poistoaukolla ja tarkoitettuna syötettäväksi paineenalaisella nesteellä kotelon ulkopuolelta käsin ja sisältäen nesteensyöttöjohdon sisällä olevan poisto-johdon, jonka päässä on syöttöaukko, joka ulottuu nesteen-syöttöjohdon poistoaukon yli.

15 Koteloon voidaan asettaa useita ohjauslevyjä mut- kittelevan väylän muodostamiseksi kotelon yläosaan sykloni-erottimen alivuotovirtauksesta poistettua juoksevaa väliainetta varten, näiden levyjen estäessä syklonierottimen alivuotovirtauksesta poistettuja kiinteitä aineosahiukkasia 20 saavuttamasta kotelon yläosaa. Jos seos käsittää esimerkiksi tuotannollisen juoksevan väliaineen, joka muodostaa kaa-susydämen syklonierottimeen, on edullista asettaa kaasun ylivuotopoistoaukko syklonierottimen akselille.

Erottimen kotelo voidaan vaihtoehtoisesti muodostaa 25 paineastiana, syklonierottimen käsittäessä ainakin yhden hydrosyklonin, jonka alivuotovirtauksen poistoaukko tai -aukot johtavat paineastian suljettuun alivuotokammioon, johon fluidisointiyksikkö on asetettu. '

Jos paineastian sisälle on asetettu useamman kuin 30 yhden hydrosyklonin sisältävä yhdistelmä, seoksen syöttöaukko paineastiaan voi avautua syöttökammioon, hydrosyklonien ylivuotopoistoaukkojen voidessa avautua ylivuotokammioon, j syöttö- ja ylivuotokammioiden ollessa suljettuina toistensa j ja alivuotokammion suhteen.

35 Hydrosykloni saa luonteensa mukaisesti aikaan pai- nepudotuksen syöttöaukostaan ali- ja ylivuotopoistoaukkoi- 6 hin asti, jolloin painepudotus ylivuotopoistoaukkoon kiintoaineiden ja nesteen erotussyklonissa on yleensä suurempi kuin vastaava painepudotus syöttö- ja alivuotokammioiden välillä. Siten keksinnön erään suositeltavan ominaispiirteen 5 mukaisesti alivuotokammion yläosa on liitetty astian yli vuotopoistoaukkoon, että hydrosyklonin alivuotovirtauksen mahdollisesti mukanaan kuljettama kaasu tai öljy virtaa asianmukaisesti ja seuraa juoksevia väliaineita, jotka lähtevät astian juoksevia väliaineita varten tarkoitetusta yli-10 vuotopoistoaukosta.

Tuotannollisten juoksevien väliaineiden syöttöpai-neen ja alivuotokammiossa saavutetun paineen välisen paine-häviön eräs lisäetu voidaan saavuttaa käyttämällä fluidi-sointiyksikköä syöttöpaineella eli liittämällä fluidisoin-15 tiyksikön syöttöjohto astiaan kulkevaan seossyöttöjohtolin jaan, jolloin seoksen sivuvirtaus käyttää fluidisointiyk-sikköä. Tällä tavoin pieni osa ylimääräisestä seospaineesta käytetään fluidisointiyksikön yhteydessä tarvitsematta mitään erillistä painelähdettä.

20 Esillä olevan keksinnön minkä tahansa ominaispiir teen yhteydessä käyttökelpoisia fluidisointiyksiköitä on selostettu aikaisemmissa US-patenttijulkaisuissamme 4 978 351, 4 952 099 ja 4 992 006. Fluidisointiyksikkö kykenee poistamaan hiukkaset johtolinjasta tarvitsematta vapauttamatta 25 painetta kotelosta.

i

Esillä olevan keksinnön minkä tahansa ominaispiirteen mukaiset fluidisointiyksiköt voidaan suunnata siten, että nesteensyöttöjohto ja poistojohto avautuvat alaspäin. Fluidisointiyksikkö voidaan vaihtoehtoisesti suunnata si-30 ten, että nesteensyöttöjohto ja poistojohto avautuvat ylöspäin. Tässä tapauksessa on suotavaa sulkea nesteensyöttö-johdon ja poistojohdon välinen rako, kun johtolinja ei ole käytössä. Rako voidaan sulkea venttiilin avulla, joka voidaan sulkea ja pakottaa auki nesteensyöttöjohdossa olevan 35 nesteen avulla tai siten, että nesteensyöttöjohtoa voidaan siirtää poistojohdon suhteen raon sulkemiseksi.

7

Esillä olevan keksinnön minkä tahansa ominaispiirteen mukaisesti nestepyörre nesteensyöttöjohdon poistoau-kossa voidaan synnyttää nesteensyöttöjohdossa olevien kaltevien siipien avulla ja/tai käyttämällä nesteensyöttöjoh-5 toa, jonka tangentiaalinen syöttöaukko avautuu lieriömäiseen kammioon nesteensyöttöjohdon poistoaukosta ylävirtaan.

Minkä tahansa esillä olevan keksinnön mukaisen ominaispiirteen perusteella käytetyssä fluidisointiyksikössä voidaan suihkupumppu asettaa poistojohtoon lisäämään pai-10 netta poistojohdossa. Kun poistojohto kulkee syklonierotti-meen, suihkupumppuun syötettyä nestettä voidaan valvoa neste /ki intoainesuhteen säätämiseksi arvoon, jota sykloniero-tin vaatii.

Esillä olevan keksinnön minkä tahansa ominaispiir-15 teen mukaisesti öljyn hiekkahiukkasista irroittamisen edelleen lisäämiseksi voidaan kemikaaleja lisätä nesteeseen, joka syötetään fluidisointiyksikön nesteensyöttöjohtoon.

Esillä olevan keksinnön minkä tahansa ominaispiirteen mukaisesti erilaisten hiekkakuormitusten tarkentami-20 seksi kotelossa oleva hiekkamäärä voidaan mitata käyttämällä esimerkiksi tärykoetinta hiekkatason ilmaisemiseksi tai kuormituskennoa hiekkamassan määrittämiseksi, jolloin flui-disointiyksikköä voidaan käyttää, kun kotelon sisältämä hiekkamäärä saavuttaa kynnysarvon.

25 Poistamalla hankaavat hiukkaset esillä olevan kek sinnön minkä tahansa ominaispiirteen mukaisesti kallis ylä-virtalaitteisto ja venttiilit suojataan hankausvaurioita vastaan.

Seuraavassa selostetaan esimerkkejä järjestelmistä, 30 joiden yhteydessä käytetään esillä olevan keksinnön mukaista menetelmää, oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa:

Kuvio 1 esittää kaavamaista kuvantoa ensimmäisestä järjestelmästä; ;

Kuvio 2 esittää kaavamaista kuvantoa järjestelmäs-35 tä, jossa käytetään ensimmäistä järjestelmää öljyn poistamiseksi vaihe-erottimesta tulevasta hiekasta; 8

Kuvio 3 esittää kaavamaista kuvantoa järjestelmästä, jossa käytetään ensimmäistä järjestelmää öljyn poistamiseksi vaihe-erottimeen syötettävästä hiekasta;

Kuvio 4 esittää aksiaalista leikkausta kotelosta 5 varustettuna hiekka-ansalla, joka käsittää kuviossa 3 esitetyn ansan muunnelman; ja

Kuvio 5 esittää aksiaalista leikkausta kotelosta varustettuna hiekka-ansalla, joka käsittää kuviossa 3 esitetyn ansan muunnelman.

10 Kuvion 1 mukaisesti kotelo 1 sisältää syöttöaukon öljyn likaamaa hiekkaa varten.

Fluidisointiyksikkö 3 on asetettu kotelon 1 sisään.

Tämä yksikkö sisältää nesteenpoistoaukon 4, johon syötetään vettä nesteensyöttöjohdon 5 kautta. Nesteensyöttöjohto 5 on 15 varustettu välineillä, kuten kaltevilla siivillä (eivät näy) , nesteen poistoaukosta 4 poistetun nesteen saattamiseksi pyörteeseen liikkeeseen. Poistojohto 6 on asetettu nesteensyöttöjohdon 6 sisään koaksiaalisesti sen kanssa.

Poisto johto 6 päättyy syöttöaukkoon 7, joka ulottuu nes-20 teenpoistoaukon 4 yli.

Poistojohto 6 kulkee ensimmäiseen hydrosyklonivaiheeseen 8, joka on asetettu erottamaan hiekan alivuotovir-tauksensa 9 yhteydessä ylivuotovirtauksesta 10 tulevasta öljystä ja vedestä. Hydrosyklonivaihe 8 käsittää yhden tai 25 useamman kiintoaine/nestehydrosyklonin, joka on yleensä tehty polypropyleenistä tai keraamisesta materiaalista. Ali- ! vuotovirtauksesta 9 tuleva hiekka poistetaan säiliöön 11, josta se voidaan tyhjentää suuttimen 12 kautta. Ylimääräinen vesi poistetaan toisen suuttimen 13 välityksellä. En-30 simmäisen hydrosyklonin 8 ylivuotovirtauksesta 10 tuleva öljy ja vesi syötetään toiseen hydrosyklonivaiheeseen 14, jossa alivuotovirtauksessa 15 oleva vesi erotetaan ylivuo-tovirtauksessa 16 olevasta öljystä. Tämä toinen hydrosyklonivaihe 14 käsittää yhden tai useamman nesteet toisistaan 35 erottavan hydrosyklonityypin, joka on selostettu GB-hake-musjulkaisussa 2 221 408. Hydrosyklonit 8, 14 voidaan va- 9 rustaa keraamisilla komponenteilla suurten eroosiopotenti-aalien alaisissa kohdissa.

Ylivuotovirtauksesta 16 tuleva öljy sisältää yhä hieman vettä. Se syötetään siten säiliöön 17, joka sisältää 5 ensimmäisen 18 ja toisen 19 kammion. Ensimmäinen kammio sisältää vedenpoistojohdon 20, jonka kautta kulkevaa virtausta valvoo venttiili 21. Toinen kammio 19 sisältää öljyn-poistojohdon 22. Ylisyöksyputki 23 kulkee kotelosta 1 säiliön 17 ensimmäiseen kammioon 18.

10 Vedenkierrätysjärjestelmä 24 on varustettu pumpulla 25, joka vastaanottaa vettä suuttimesta 13, alivuotovirta-uksesta 15 ja vedenpoistolinjasta 20 ja pumppaa sen fluidi-sointiyksikön 3 nesteensyöttöjohtoon.

Käytännössä öljyn likaamat hiekkahiukkaset syöte-15 tään kotelon 1 sisään syöttöaukon 2 kautta. Kun koteloon 1 on kerääntynyt riittävä määrä 1ikääntunutta hiekkaa, flui-disointiyksikkö 3 aktivoituu. Tämä käsittää veden syöttämisen paineenalaisena nesteensyöttöjohtoon 5. Vesi saatetaan pyörivään liikkeeseen sen lähtiessä nesteenpoistoaukosta 5 20 muodostaen siten poikkeuttavan pyörresydämen suoraan poisto johdon 6 syöttöaukon 7 alapuolelle. Tämä poikkeuttava pyörresydän aiheuttaa voimakkaan sykkivän voiman, joka sekä fluidisoi että sekoittaa likaantuneen hiekan tämän sydämen vaikutusalueella. Tämä sekoitusvaikutus saattaa hiekkahiuk-25 kaset kosketukseen toistensa kanssa energialla, joka riittävä hankaamaan pois kaiken hiekkaa päällystävän öljyn. Yleensä noin puolet fluidisointiyksikköön 3 syötetystä vedestä tyhjennetään poistojohdon 6 välityksellä yhdessä hiekka-hiukkasten kanssa, loppuveden jäädessä koteloon poistetun 30 hiekan paikalle. Sopivien kemikaalien lisääminen nesteensyöttöjohtoon 5 edesauttaa tätä hankaamisvaikutusta. Poikkeuttava pyörresydän aiheuttaa siten veden mukana seuraavan hiekan ja öljyn tyhjentymisen kotelosta poistojohdon 6 kautta.

35 Poistojohdosta 6 lähtevä öljy, hiekka ja vesi tule vat ensimmäiseen hydrosyklonivaiheeseen 8, jossa hiekka ero- 10 tetaan öljystä ja vedestä aiivuotovirtauksen 9 alaisena.

Öljy ja vesi ovat ylivuotovirtauksen 10 alaisia ja ne tulevat toiseen hydrosyklonivaiheeseen 14, jolloin vesi joutuu aiivuotovirtauksen 15 alaiseksi ja öljy poistetaan ylivuo-5 tovirtauksen 16 välityksellä säiliön 17 ensimmäiseen kammioon 18. Venttiili 21 pysyy suljettuna, kunnes ensimmäisessä kammiossa 18 olevat juoksevat väliaineet saavuttavat tason, joka mahdollistaa öljyn muodostaman yläkerroksen virtaamisen toiseen kammioon 19. Venttiiliä 21 voidaan käyttää au-10 tomaattisesti tasosäätimen välityksellä, joka ilmaisee veden ja öljyn rajapinnan aseman ensimmäisen kammion sisällä.

Toisessa kammiossa 19 oleva öljy poistetaan johdon 22 kautta talteenottoa varten. Ensimmäisestä kammiosta 18 tuleva vesi poistetaan johdon 20 kautta venttiilin 21 avaamisen 15 avulla ja se voidaan syöttää fluidisointiyksikön 3 nesteen-syöttöjohtoon 5 pumpun 25 välityksellä käytetyn vedenkier-rätysjärjestelmän 24 kautta.

Kuvio 2 esittää tilannetta, jossa kuvion 1 mukaista järjestelmää käytetään öljyn poistamiseksi kolmivaihe-erot-20 timesta 26 tulevasta hiekasta. Tällaista vaihe-erotinta voi daan käyttää erottamaan hiekan likaamat juoksevat väliaineet öljykaivosta. Hiekka pyrkii laskeutumaan erottimen 26 pohjalle vähentäen siten vaihe-erottimen tehokasta tilavuutta ja tukkien sen porttiaukot. Poistettu hiekka on öl-25 jyn likaama.

i

Vaihe-erotin 26 sisältää tavanomaiset kaasun 27, öljyn 28 ja veden 29 poistoaukot. Lisäksi koteloon 1 johtava ! poistoaukko 30 on tarkoitettu säiliön pohjalle laskeutunutta likaantunutta hiekkaa varten. Vedensyöttöaukko 31, joka 30 sallii veden kulkemisen vaihe-erottimen 26 sisään hiekan ja öljyn huuhtomiseksi pois poistoaukon 30 kautta, on liitetty pumppuun 32.

Punnituskenno 33 ilmaisee kotelon 1 sisältämän hiek-kamassan painon ja lähettää signaalin säätölaitteeseen 34, 35 joka ilmoittaa kotelossa 1 olevan hiekan painon. Punnituskenno 33 voitaisiin myös korvata kotelossa 1 olevalla täry- koetinilmaisimella hiekkatason mittaamiseksi kotelon 1 si sällä.

11 Säätölaite 34 ottaa vastaan lisäsignaaleita ensimmäisestä 35 ja toisesta 36 virtausanturista, jotka ilmaise-5 vat epänormaalit virtausolosuhteet järjestelmässä ja lähettävät signaalit useisiin venttiileihin, pumppuun 32 ja kemialliseen annostusyksikköön 37 seuraavassa selostettavalla tavalla. Muu osa järjestelmästä on kuviossa 1 selostetun järjestelmän kaltainen.

10 Käytössä olevan fluidisointiyksikön koko ja sen käyttöaika riippuvat öljyn sisällä olevan hiekan koostumuksesta. Esimerkiksi öljykentässä, jonka hiekkakuormitus on kevyt (alle 0,5 tonnia/vrk), 25 mm porausreiällä varustetun syöttöaukon 7 sisältävää fluidisointiyksikköä voidaan 15 yleensä käyttää noin kaksi tuntia viikossa. Hiekkakuormi-tuksen ollessa keskimääräinen (enintään 10 tormia/vrk) samaa fluidisointiyksikköä käytetään tavallisesti 12 tunnin ajan päivässä. Hiekkakuormituksen ollessa raskas (yli 20 tonnia/vrk) 50 tai 75 mm porausreiällä varustetun syöttöau-20 kon 7 sisältävää fluidisointiyksikköä voidaan käyttää jopa 12 tuntia päivässä.

Hiekan poistamiseksi vaihe-erottimesta 26 pumppua käytetään ensimmäisellä nopeudella veden pumppaamista varten johtolinjan 31 kautta likaantuneen hiekan huuhtelemi-25 seksi pois vaihe-erottimen 26 pohjalta poistoaukon 30 kautta kotelon 1 sisään. Raskas hiekka laskeutuu kotelon 1 pohjalle, öljyisen veden virratessa ylisyöksyputken 23 kautta likavesisäiliöön tai lisäkäsittelyä varten. Kotelon 1 täyttyessä hiekalla ja öljyisen veden tullessa siirretyksi pois 30 kokonaismassa kasvaa. Lisääntynyt massa mitataan punnitus-kennon 33 avulla tai hiekkataso ilmaistaan käyttäen täry-koetinta, jolloin hiekkamäärän saavuttaessa kynnysarvon oh-jaussäädin 34 sulkee pumpusta 32 vaihe-erottimeen 26 tulevan vedensyötön, jolloin huuhtelutoimenpide lakkaa. Pumppua 35 käytetään sitten toisella nopeudella, joka on alhaisempi kuin ensimmäinen nopeus, veden pumppaamiseksi fluidisointi- 12 yksikön 3 nesteensyöttöjohtoon 5. Tämä aiheuttaa likaantuneen hiekan hankautumisen ja poistumisen kotelosta 1, jolloin se erotetaan kuvion 1 yhteydessä selostetulla tavalla.

Jos hiekkakuormitus on epätavallisen kevyt, hiekkamäärä ei 5 ehkä saavuta kynnysarvoa, jolloin huuhtelutoimenpide lopetetaan ajastimen välityksellä.

Fluidisointiyksikön 3 poistaessa hiekan kotelosta 1 kotelon sisällä oleva hiekkamäärä vähenee kunnes saavutetaan arvo, joka ilmaisee, että kotelon sisällä ei ole hiek-10 kaa, jolloin järjestelmä pysähtyy, kunnes erottimen 26 puhdistusta vaaditaan uudelleen.

Kuviossa 2 on esitetty kaksinkertainen hydrosyklo-nivaihe 8, 14. On mahdollista käyttää yksinkertaista hydro-syklonivaihetta, jonka yhteydessä öljy on ylivuotovirtauk-15 sen alainen ja vesi ja hiekka aiivuotovirtauksen alaisia.

Kuvio 3 esittää järjestelmää hiekkamäärän poistamiseksi, jonka sisältämien hiukkasten läpimitta on esimerkiksi yli 0,1 mm, kun tämä hiekka saadaan öljykaivosta tulevasta tuotannollisesta väliaineesta ennen sen tuloa kolmi-20 vaihe-erottimeen. Tämä järjestelmä sisältää kuvion 1 kaltaisen järjestelmän, vaikka vain yksinkertainen hydrosyk-lonivaihe on näytetty, jonka ylivuotovirtaus johtaa kolmi-vaihe-erottimen syöttöaukkoon säiliön sijasta.

Öljykaivosta tuleva tuotannollinen juokseva väliai-25 ne johdetaan kotelossa 1 olevaan hiekka-ansaan 38. Likaantunut hiekka laskeutuu kotelon pohjalle, tuotannollisen juoksevan väliaineen nesteosan virratessa ylivuotona kotelosta 1 ylisyöksyputken 23 kautta, joka johtaa kolmivaihe-erottimen syöttöaukkoon. Ilmaisin 39 ilmoittaa ajankohdan, 30 jolloin kotelossa oleva hiekka on ennalta määrätyllä tasolla ja fluidisointiyksikköä 3 käytetään kuviossa 1 selostetulla tavalla. Fluidisointiyksikön 3 poistojohto 6 kulkee ensimmäiseen hydrosykloniin 40, joka erottaa toisistaan ali-vuotovirtauksen 41 alaisen hiekan ja veden ylivuotovirtauk-35 sen 42 mukaisesta öljystä ja vedestä. Alivuotovirtauksesta 41 tuleva puhdas hiekka ja vesi kohtaavat kaasunpoistovai- f 13 heen 43 ennen tyhjennystään. Ylivuotovirtauksesta 42 tuleva öljy ja vesi pumpataan takaisin kolmivaihe-erottimen 26 syöttöj ohtoon.

Kolmivaihe-erottimen 26 vedenpoistoaukosta 29 otet-5 tu vesi johdetaan nesteet toisistaan erottavaan hydrosyklo-niin 44 ja alivuotovirtauksesta 45 tuleva puhdistettu vesi johdetaan nesteensyöttöjohtoon, kun siihen on ensin lisätty sopivia kemikaaleja kemikaalien annostusyksiköstä 37. Jos fluidisointiyksikköä 3 ei käytetä, asianmukaisten venttiili) lien toiminta varmistaa, että alivuotovirtauksesta 45 tule vaa vettä ei syötetä nesteensyöttö johtoon 5, vaan että se sen sijaan tyhjennetään kuljettuaan kaasunpoistovaiheen 46 kautta. Vesikomponentin sisältämä öljy poistetaan hydrosyk-lonin 44 poistoaukosta 47 ja pumpataan kolmivaihe-erottimen 15 26 syöttöaukkoon.

Toinen fluidisointisyksikkö 48, joka toimii edellä selostetun fluidisointiyksikön 3 tavoin, on asetettu ansaan 49 kolmivaihe-erottimen 26 pohjalle. Tämä yksikkö 48 toimii samalla tavoin kuin edellä selostettu fluidisointiyksikkö 3 20 ja sitä käytetään puhdistamaan kolmivaihe-erotin 26 normaalien seisokkien aikana, jos hiekkaa jostain syystä kulkeutuu kolmivaihe-erottimen sisään kotelosta 1. Toisen fluidisointiyksikön 48 poistama likaantunut hiekka käsitellään samalla tavoin kuin ensimmäisestä fluidisointiyksiköstä 3 25 tuleva hiekka.

Kuviossa 4 on esitetty hiekka-ansan 38 muunnettu versio. Se käsittää kotelon 1, johon on asetettu fluidisointiyksikkö 3 ja ylivuotoputki 23 edellä esitettyjen esimerkkien tapaan.

30 Tuotannollisen juoksevan väliaineen syöttöjohto 2 kulkee tangentiaalisesti syklonierottimeen 50 siten, että tuotannollinen väliaine saatetaan pyörivään liikkeeseen. Syklonierotin 50 sisältää ylivuotoputken 51 öljyä, kaasua ja pientä vesimäärää varten. Toinen ylivuotoputki 52 on 35 käytössä kaasua varten syklonierottimen 50 akselilla. Ku- ristusventtiili 53 valvoo kaasunpoistoa. Tämä kaasu on san- 14 gen kosteaa ja vaatii siten dehydraatiolaitteen käyttöä nesteiden poistamiseksi ennen kaasun lähettämistä edelleen. Mahdollisesti poistetut nesteet johdetaan kulkemaan kolmi-vaihe-erottimeen 26.

5 Syklonierottimen alivuotoputki 54 poistaa suurimman osan hiekasta yhdessä veden, öljyn ja kaasun kanssa kohti kotelon 1 alaosaa. Ohjauslevy 55 jakaa hiekan, joka on sinkoutunut ulospäin syklonierottimen 50 pyörteisen liikkeen johdosta, kotelon 1 alaosan ympärille. Ohjauslevyjen 56 li-10 säsarja saa aikaan mutkittelevan väylän, jonka kautta ali-vuotoputkesta 54 tuleva vesi, öljy tai kaasu virtaa takaisin kotelon 1 yläosaan. Tämä mutkitteleva väylä estää hiekan kulkeutumisen kotelon yläosaan.

Kuten kuviosta näkyy, paineastia 1 sisältää tuotan-15 nollista juoksevaa väliainetta varten tarkoitetun tuloput-ken 2, joka johtaa tulokammioon 57, joka on suljettu seinien 58 ja 59 välityksellä erilleen poistoputkella 23 varustetusta ylivuotokammiosta 60 ja alivuotokammiosta 61. Seinät 58 ja 59 kannattavat sarjaa hydrosykloneita 62, joista 20 vain kaksi on esitetty. Jokainen hydrosykloni sisältää kammioon 57 avoimen syöttöputken 63, sen ylivuotopoistoputken 64 johtaessa kammioon 60 ja alivuotopoistoputken 65 kulkiessa kammioon 61. Hydrosyklonit 62 on tarkoitettu pääasiassa erottamaan hiekka juoksevasta väliaineesta, väliaineen 25 suurimman osan kulkiessa ylivuotokammioon 60 ja ulos pois-toputkesta 23, kun taas suurin osa hiekasta yhdessä juoksevan väliaineen, vesi mukaan lukien, öljyn ja kaasun kanssa kulkee alivuotokammioon 61, jossa hiekka laskeutuu kammion 61 pohjalle. Siitä se voidaan poistaa jatkuvalla tai katko-30 naisella tavalla kuvion 4 kaltaisen fluidisointiyksikön 3 I

avulla.

Tuotannollisen juoksevan väliaineen pääasiallinen syöttö syöttöputkeen 2 tapahtuu pääjohtolinjan 66 välityksellä. Tämä johtolinja on varustettu haaraosalla 67, joka 35 on liitetty nesteensyöttöjohtoon 5 säätöventtiilin 68 välityksellä fluidisointiyksikön käyttämiseksi.

15

Tietty määrä kaasua ja öljyä kerääntyy väistämättä ylivuotokammion 61 yläosaan ja kun tämä kammio on hieman korkeammassa paineessa kuin mikä saavutetaan poistokammios-sa 60 ja poistoputkessa 23, se voidaan tyhjentää johtolin-5 jaan 70 liitetyn poistoputken 69 kautta poistoputkesta 23 lähtevään pääasialliseen johtolinjaan 71. Tällä tavoin kammio 61 voidaan puhdistaa kevyemmistä juoksevista väliaineista, jolloin raskaammat väliaineet, erityisesti vesi poistetaan poistojohdon 7 kautta fluidisointiyksiköstä 3.

j j i

Claims (27)

1. Menetelmä öljyn erottamiseksi öljyllä päällystetyistä aineosahiukkasista, tunnettu siitä, että tämä 5 menetelmä käsittää näiden päällystettyjen hiukkasten muodostaman lietteen asettamisen koteloon (1) , joka sisältää fluidisointiyksikön (3) varustettuna nesteensyöttöjohdolla (5), jossa on poistoaukko (4) ja johon syötetään paineen-alaista vettä kotelon ulkopuolelta, ja nesteensyöttöjohdon 10 sisällä olevalla poistojohdolla (6), jonka pää sisältää nesteensyöttöjohdon poistoaukon (4) yli ulottuvan syöttöau-kon (7), tämän pois to johdon kulkiessa erottimeen (8, 14, 17, 40); jolloin nesteensyöttö johdon ja poistojohdon syöt-töaukon aksiaalisen erotusetäisyys sekä nesteensyöttöjoh-15 toon syötetyn veden virtausnopeus valitaan lietetiheydestä riippuen; ja vesi syötetään nesteensyöttö johtoon ja saatetaan pyörivään liikkeeseen poistoaukossa siten, että muodostuu pyörre, joka häiritsee öljyä ja hiekkahiukkasia poistaen hiukkasista öljyn ainakin osittain ja saaden veden mu-20 kana seuraavan öljyn ja hiekkahiukkaset kulkemaan poisto-johtoon ja siten myös erottimeen, jossa öljy, vesi ja kiinteät hiukkaset erotetaan toisistaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotin käsittää yksinkertaisen nesteen 25 ja kiintoaineet erottavan hydrosyklonivaiheen (40), joka erottaa pääasiassa alivuotovirtauksen (41) alaisen hiekan ja veden ylivuotovirtauksen (42) alaisesta öljystä ja vedestä.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että erotin käsittää kaksi hydrosyklonivai- 30 hetta (8, 14) , joista ensimmäisenä on nesteen ja kiintoaineet erottava hydrosykloni (8), joka erottaa pääasiassa alivuotovirtauksen (9) alaisen hiekan ylivuotovirtauksen (10) alaisesta öljystä ja vedestä, toisen hydrosyklonin käsittä- I essä nesteet toisistaan erottavan hydrosyklonin joka erot-35 taa pääasiassa alivuotovirtauksen (15) alaisen veden ylivuotovirtauksen (16) alaisesta öljystä.

4. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistoaukossa esiintyvän pyörteisyyden aiheuttavat nesteensyöttöjohdossa (5) olevat kaltevat siivet.

5. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että poistoaukossa esiintyvän pyörteisyyden aiheuttaa nesteensyöttö johto (5), jonka tangentiaalinen syöttöaukko avautuu lieriömäiseen kammioon nesteensyöttöjohdon poistoaukosta ylävirtaan.

6. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että fluidisointi-yksikön nesteensyöttöjohtoon (5) syötettyyn veteen lisätään kemikaaleja.

7. Minkä tahansa edellä olevan patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kotelossa (1) olevien hiukkasten määrä mitataan ja että fluidisointiyk-sikkö (3) otetaan käyttöön, kun näiden hiukkasten määrä ylittää tietyn kynnysarvon.

8. Laite patenttivaatimuksen 3 mukaisen menetelmän 20 suorittamista varten, tunnettu siitä, että tämä laite käsittää kotelon (1), jossa on syöttöaukko (2) öljyllä päällystettyjä hiekkahiukkasia varten, tämän kotelon sisältäessä fluidisointiyksikön (3), jossa on poistoaukolla (4) varustettu nesteensyöttöjohto (5) ja johon syötetään paineen-25 alaista vettä kotelon ulkopuolelta käsin, ja joka sisältää nesteensyöttöjohdon sisällä olevan poistojohdon (6), jonka päässä oleva syöttöaukko (7) ulottuu nesteensyöttöjohdon poistoaukon yli, tämän poistojohdon kulkiessa erottimeen (8, 14), joka käsittää nesteen ja kiintoaineet erottavan 30 hydrosyklonin (8), jonka ylivuotopoistoaukko johtaa nesteet toisistaan erottavaan hydrosykloniin (14).

9. Laite minkä tahansa patenttivaatimuksen 1-7 mukaisen menetelmän toteuttamista varten, tunnettu siitä, että tämä laite käsittää kotelon (1), jossa on syöttö- 35 aukko (2) öljyllä päällystettyjä hiekkahiukkasia varten, tämän kotelon sisältäessä fluidisointiyksikön (3), jossa on poistoaukolla (4) varustettu nesteensyöttöjohto (5), johon syötetään paineenalaista vettä kotelon ulkopuolelta käsin, ja nesteensyöttöjohdon sisällä oleva poistojohto (6), jonka päässä on syöttöaukko (7), joka ulottuu nesteensyöttöjohdon 5 poistoaukon yli, tämän poistojohdon kulkiessa erottimeen (40) ; ja koImivaihe-erottimen (26), johon johtaa kotelosta lähtevä ylivuotoputki (23).

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen laite, tunnettu siitä, että vettä syötetään kolmivaihe-erottimesta 10 (26) fluidisointiyksikön (3) syöttöjohtoon (5).

11. Patenttivaatimuksen 9 tai 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että syöttöputki (2) öljyllä päällystettyjä hiekkahiukkasia varten kulkee syklonierottimeen (50, 62), jonka alivuotovirtaus (54, 65) poistaa hiekan yh- 15 dessä siihen liittyvien juoksevien väliaineiden kanssa kotelon (1) alaosaan ja jonka ylivuotovirtaus (51, 64) poistaa pääasiassa hiekasta vapaan öljyn ja veden kotelon yläosaan.

12. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 8-12 mukai-20 nen laite, tunnettu siitä, että nesteensyöttö johdon (5) ja pois to johdon (6) välinen rako voidaan sulkea, kun flui-disointiyksikkö (3) ei ole käytössä.

13. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 8-12 mukainen laite, tunnettu siitä, että käytössä on suihkupump- 25 pu paineen lisäämiseksi poistojohdossa (6).

14. Erotin kiinteiden aineosahiukkasten erottamista ! varten seoksesta, joka sisältää kiinteitä aineosahiukkasia ja juoksevan väliainekomponentin, tämän erottimen käsittäessä kotelon (1), jossa on syöttöaukko (2) seosta varten ja 30 kotelon yläosaan liitetty erotetun juoksevan väliaineen poistoaukko (23); seoksen syöttöaukon johtaessa syklonierottimeen (50, 62), jolloin seos saatetaan pyörivään liikkeeseen syklonierottimessa, joka on varustettu ylivuotoput-kella (51, 64) juoksevien väliaineiden poistamiseksi kote-35 lon yläosaan ja alivuotoputkella (54, 65) kiinteiden aineosahiukkasten ja juoksevan väliaineen pienten määrien pois- tamiseksi kotelon alaosaan; fluidisointiyksikön (3) ollessa liitettynä kotelon alaosaan ja sen sisältäessä nesteensyöt-töjohdon (5) varustettuna poistoaukolla (4) ja tarkoitettuna syötettäväksi paineenalaisella nesteellä kotelon ulko-5 puolelta käsin, ja nesteensyöttöjohdon sisällä olevan poisto johdon (6), jonka päässä on syöttöaukko (7), joka ulottuu nestesyöttöjohdon poistoaukon yli.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen laite, tunnettu siitä, että koteloon (1) on asetettu useita ohjaus-10 levyjä (55, 56) kiemurtelevan väylän muodostamiseksi kotelon yläosaan syklonierottimen (50) alivuotoputkesta (54) poistettua juoksevaa väliainetta varten, tämän väylän estäessä syklonierottimen alivuotoputkesta tulevia kiintoaine-hiukkasia saavuttamasta kotelon yläosaa.

16. Patenttivaatimuksen 14 tai 15 mukainen erotin, tunnettu siitä, että kaasun ylivuotopoistoaukko (52) on asetettu syklonierottimen (50) akselille.

17. Patenttivaatimuksen 14 mukainen erotin, tunnettu siitä, että kotelo (1) käsittää paineastian, syklo- 20 nierottimen käsittäessä vähintään yhden hydrosyklonin (62), jonka alivuotopoistoaukko tai -aukot (65) purkautuvat paineastian suljettuun alivuotokammioon (61) , f luidisointiyksikön (3) ollessa asetettuna tähän kammioon.

18. Patenttivaatimuksen 17 mukainen erotin, tun-25 nettu siitä, että käytössä on useita hydrosykloneita (62), seosta varten tarkoitetun tuotannollisen juoksevan väliaineen syöttöaukon (2) avautuessa syöttökammioon (57) ja hyd-rosyklonien (62) ylivuotopoistoaukkojen (64) avautuessa yli-vuotokammioon (60), tämän syöttöaukon ja ylivuotokammioiden 30 ollessa suljettuina erilleen toisistaan ja aiivuotokammiosta (61) .

19. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen erotin, tunnettu siitä, että alivuotokammion (61) yläosa on lii- i tetty astiasta (1) tulevaan ylivuotopoistoaukkoon (69) , jol- 35 loin hydrosykloniylivuotoputken (65) kautta alivuotokammioon (61) mahdollisesti kulkeva öljy ja kaasu viedään erote- tun juoksevan väliaineen poistoaukosta (23) lähtevien juoksevien väliaineiden mukana.

20. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 17 - 19 mukainen erotin, tunnettu siitä, että fluidisointiyksikön 5 (3) syöttöjohto (5) on liitetty tuotannollisen väliaineen syöttöaukkoon (2), jolloin seossivuvirtaus käyttää fluidisointiyksikköä .

21. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 14-20 mukainen erotin, tunnettu siitä, että nesteensyöttöjoh- 10 dosta (5) tuleva neste saatetaan pyörreliikkeeseen.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen erotin, tunnettu siitä, että tämä pyörreliike saadaan aikaan nes-teensyöttöjohdossa (5) olevien kaltevien siipien välityksellä.

23. Patenttivaatimuksen 21 mukainen erotin, tun nettu siitä, että pyörreliike saadaan aikaan nesteensyöt-töjohdon (5) avulla, jonka tangentiaalinen syöttöaukko avautuu lieriömäiseen kammioon nesteensyöttöjohdon poistoaukosta ylävirtaan.

24. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 14 - 23 mu kainen erotin, tunnettu siitä, että fluidisointiyksikön (3) nesteensyöttöjohtoon (5) syötettyyn nesteeseen lisätään kemikaaleja.

25. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 14 - 24 mu- 25 kainen erotin, tunnettu siitä, että anturi on asetettu käyttöön mittaamaan hiukkasten määrä kotelossa (1), jolloin ' fluidisointiyksikköä (3) käytetään, kun hiukkasten määrä saavuttaa kynnysarvon.

26. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 14 - 25 mu- 30 kainen erotin, tunnettu siitä, että nesteensyöttö johdon (5) ja pois to johdon (6) välinen rako voidaan sulkea, kun fluidisointiyksikköä (3) ei käytetä.

27. Minkä tahansa patenttivaatimuksen 14-26 mukainen erotin, tunnettu siitä, että käytössä on suihku- 35 pumppu paineen kehittämiseksi poistojohdossa (6).