FI57809C

FI57809C - GRUNDKONSTRUKTION I BERGSBEHAOLLARE FOER UPPLAGRING AV RAOOLJA ELLER ANNAN VAETSKA SOM AER LAETTARE AEN VATTEN

Info

Publication number: FI57809C
Application number: FI751715A
Authority: FI
Inventors: Esko Koskinen
Original assignee: Neste Oy
Priority date: 1975-06-09
Filing date: 1975-06-09
Publication date: 1980-10-10
Also published as: NO144561B; GB1521816A; FI751715A; NO144561C; FI57809B; SE7606429L; SE407386B; NO761944L

Description

IJ'-wir.l ... KUULUTUSjULKAISU _ _ Λ Λ jOf* ^ (11) utlAggningsskmft 5 78 Ο 9IJ'-wir.l ... ADVERTISEMENT _ _ Λ Λ jOf * ^ (11) utlAggningsskmft 5 78 Ο 9

JvyS (^45) Patentti myönnetty It iO IvJOJvyS (^ 45) Patent granted to It iO IvJO

Patent modaelat (si) Ky.ik.VcL3 E 02 D 29/00, B 65 G 5/00 SUOMI—FINLAND ¢21) ρ*«μ—»\M»g 751715 (22) HdwmhpUy* — AmOknlnfri* 09.06.75 ' * (23) AlkuMlYt—GlWftwed** 09.06.75 (41) Tullut JulkMcsl — Blhrlt affwRilg 10 12 7 6 ftttMtH* r«kltt«rlh.llfaff ΗΜΗρ. j» kn^alkata. pn..Patent modaelat (si) Ky.ik.VcL3 E 02 D 29/00, B 65 G 5/00 FINLAND — FINLAND ¢ 21) ρ * «μ -» \ M »g 751715 (22) HdwmhpUy * - AmOknlnfri * 09.06. 75 '* (23) AlkuMlYt — GlWftwed ** 09.06.75 (41) Tullut JulkMcsl - Blhrlt affwRilg 10 12 7 6 ftttMtH * r «kltt« rlh.llfaff ΗΜΗρ. j »kn ^ alkata. pn ..

PWUlfr och rtglltontynlwi Arastan uthgd och utl.skrtft«n publlearad 30.06.80 (32)(33)(31) Pyydetty «tuoHcn» Bogtrd priorftot (71) Neste Oy, Kaivokatu 10, 00100 Helsinki 10, Suomi-Finland(Fl) (72) Esko Koskinen, Porvoo, Suomi-Finland(Fl) (7M Forssen & Salomaa Oy (5^+) Pohjarakenne kalliosäiliössä raskasöljyn tai muun vettä kevyemmän nesteen varastoimiseksi - Grundkonstruktion i bergsbeh&llare för upplagring av räolja eller annan vätska som är lättare än vattenPWUlfr och rtglltontynlwi Arastan uthgd och utl.skrtft «n published 30.06.80 (32) (33) (31) Requested« bringsHcn »Bogtrd priorftot (71) Neste Oy, Kaivokatu 10, 00100 Helsinki 10, Finland-Finland (Fl) ( 72) Esko Koskinen, Porvoo, Finland-Finland (Fl) (7M Forssen & Salomaa Oy (5 ^ +) Bottom structure in a rock tank for storing heavy oil or other lighter than water - Grundkonstruktion i bergsbeh & llare för upplagring av räolja eller annan vtska som ärtt

Keksintö koskee pohjarakennetta kalliosäiliössä raskasöljyn tai muun vettä kevyemmän nesteen varastoimiseksi säiliön olennaisesti koko leveydelle ulottuvan ja olennaisesti vakiopaksuisen vesipatjan päällä.The invention relates to a base structure in a rock tank for storing heavy oil or other lighter-than-water liquid on a water mattress extending over the entire width of the tank and of substantially constant thickness.

Ennestään tunnetaan kiinteän vesipatjan periaatteella toimivia kalliosäi-liöitä, joissa tunnetusti pidetään pohjalla aina vakiopaksuinen vesipatja. Tällöin öljyn yläpinta vaihtelee säiliön täyttöasteen mukaan. Etuna muuttuvan korkeuden vesipatjan periaatteella toimiviin säiliöihin verrattuna on se, että vältytään säiliötä täytettäessä ja tyhjennettäessä suurien vesimäärien käsittelyltä ja puhdistukselta. Lisäksi säiliötä voidaan taloudellisemmin lämmittää pohjavesilämmityksellä, koska käsiteltävät vesimäärät ovat verraten pieniä kiinteän vesipatjan periaatteella toimivissa kal-liosäiliöissä.Rock reservoirs operating on the principle of a fixed water mattress are already known, in which a water mattress of constant thickness is always known to be kept at the bottom. In this case, the upper surface of the oil varies according to the degree of filling of the tank. The advantage over tanks with the variable height water mattress principle is that handling and cleaning of large amounts of water is avoided when filling and emptying the tank. In addition, the tank can be heated more economically by groundwater heating, because the amounts of water to be treated are relatively small in rock tanks operating on the principle of a fixed water mattress.

Kiinteän vesipatjan periaatteella toimivissa säiliöissä öljyn sisääntulo- 57809 2 putki on sijoitettu yleensä säiliön pohjalle matalaseinäiseen betonikauka-loon tai »suppiloon, joka eristää putken suuaukon vesipatjasta ja joka suuntaa öljyn ylöspäin säiliössä. Tällöin pyritään siihen, että pohjavettä ei pääsisi sekoittumaan sisääntulevaan öljyvirtaukseen, mihin se pyrkii emul-goitumaan ja sen takia sekoittumaan säiliön koko öljymassaan, mikä on huomattava haitta seuraavassa selviävistä syistä.In tanks operating on the principle of a fixed water mattress, the oil inlet pipe is generally placed at the bottom of the tank in a low-walled concrete trough or funnel which isolates the pipe opening from the water mattress and directs the oil upwards in the tank. In this case, the aim is to prevent the groundwater from mixing with the incoming oil stream, where it tends to emulsify and therefore mix with the entire oil mass of the tank, which is a considerable disadvantage for the following reasons.

On todettu, että varsinkin pyrittäessä suuriin säiliön täyttoaopeuksiin, edellä mainitulla tavalla ei pystytä estämään patjaveden sekoittumista ja emulgoitumista öljyyn. Tämä johtuu etenkin siitä, että johdettaessa öljy sisääntulosuppiloon tai -kaukaloon, se suuntautuu aluksi ylöspäin ennen virtauksen tasoittumista. Suurella nopeudella etenevä öljyvirta tempaa mukaansa suuria öljymääriä myöe kaukalon tai suppilon sivuilta ja ulkopuolelta. Vesipatjan ja öljyn rajapinnasta suurella nopeudella liikkeelle lähtevä öljy tempaa mukaansa suuria määriä patjavettä, joka sekoittuu öljyyn ja leviää siten kaikkialle säiliöön. Kun tällaista vedensekaista öljyä lämmitetään pumppaamalla sitä maanpinnalla olevan lämmönvaihtimen kautta ja johtamalla se takaisin säiliöön, syntyy suurella todennäköisyydellä emulsiota, jonka vesipitoisuus lämmityskierrätyksen aikana koko ajan nousee. Mainittu ilmiö on erittäin haitallinen ja epäedullisimmassa tapauksessa saattaa kalliosäiliössä oleva öljy sisältää lähes 50 i vettä, jolloin se on käyttökelvotonta. Öljyyn emulgoituneen veden poistaminen tuottaa suuria lisäkustannuksia.It has been found that, especially when aiming for high tank filling rates, it is not possible to prevent the mattress water from mixing and emulsifying with the oil in the above-mentioned manner. This is especially due to the fact that when the oil is introduced into the inlet funnel or trough, it is initially directed upwards before the flow is equalized. The high-speed oil flow entrains large amounts of oil from the sides and outside of the trough or funnel. The oil leaving the water mattress-oil interface at high speed entrains large amounts of mattress water, which mixes with the oil and thus spreads throughout the tank. When such a water-mixed oil is heated by pumping it through an above-ground heat exchanger and returning it to the tank, it is highly likely that an emulsion will form, the water content of which will increase throughout the heating cycle. Said phenomenon is very harmful and, in the worst case, the oil in the rock tank may contain almost 50 l of water, making it unusable. Removing water emulsified in oil results in large additional costs.

Keksinnön kohteena on pohjarakenne kiinteän vesipatjan periaatteella toimivassa kalliosäiliössä, jossa edellä mainittua veden sekoittumista ja emul-goitumista öljyyn ei pääse haitallisessa määrässä tapahtumaan Buurillakaan säiliön täyttönopeuksilla.The invention relates to a base structure in a rock tank operating on the principle of a fixed water mattress, in which the above-mentioned mixing and emulsification of water with oil cannot take place in a harmful amount even at the filling rates of the tank.

Keksinnön eräänä tarkoituksena on aikaansaada pohjarakenne kiinteän vesi-patjan periaatteella toimivassa kalliosäiliössä, jossa öljyn lämmitys voidaan toteuttaa yhtä hyvin lämmittämällä vesipatjan vettä tai suoraan säiliössä olevaa tai siihen tulevaa öljyä. Haluttaessa voidaan molempia läm-mitystapoja soveltaa samanaikaisesti.It is an object of the invention to provide a base structure in a rock tank operating on the principle of a solid water mattress, in which the heating of the oil can equally well be carried out by heating the water of the water mattress or the oil directly in or entering the tank. If desired, both heating methods can be applied simultaneously.

Näiden sekä muiden keksinnön päämäärien saavuttamiseksi keksinnölle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että se osa säiliön pohjasta, jonka alueelle öljy puretaan säiliötä täytettäessä tai lämmitettäessä, sijaitsee mainitun vesipatjan pinnan yläpuolella patjaveden öljyyn sekoittumisen estämiseksi. Näin ollen keksintöä sovellettaessa ennenkuin virtaava öljy kohtaa 5 57809 öljy-kerrokset, joiden alapuolella on vettä, se on jakautunut niin suureen öljymassaan, että hidastunut virtausnopeus ei aiheuta veden sekoittumista öljyyn.In order to achieve these and other objects of the invention, the invention is mainly characterized in that the part of the bottom of the tank to which the oil is discharged when filling or heating the tank is located above the surface of said water mattress to prevent mixing of the mattress water with oil. Thus, in the practice of the invention, before the flowing oil encounters the oil layers with water below, it is distributed in such a large mass of oil that the slowed flow rate does not cause the water to mix with the oil.

Keksinnön mukaisesti sisääntuloputki sijoitetaan edullisesti lähelle säiliön päätyosaa ja putki suunnataan edullisesti niin, että sisääntuleva öljy virtaa aluksi kohti säiliön päätyä ja hieman ylöspäin ennenkuin se kääntyy takaisinpäin ja alaspäin kohti säiliön toista päätä, öljyn ehtiessä vesipatjan alueelle sen virtaus on muuttunut lähes laminaarikseksi öljyn ja veden rajapinnassa, jolloin sekoittumista tai siitä johtuvaa emul-goitumista ei tapahdu.According to the invention, the inlet pipe is preferably placed close to the end of the tank and the pipe is preferably oriented so that the incoming oil flows first towards the end of the tank and slightly upwards before turning back and down towards the other end of the tank. , so that mixing or consequent emulsification does not occur.

öljyn sisääntuloaukko voidaan keksinnön mukaisesti sijoittaa kussakin tapauksessa sopivammalla tavalla. Sisääntulovirtauksen suuntaa voidaan helposti ohjata rakentamalla erilaisia virtausta ohjaavia ja kääntäviä seinämiä, joilla virtaus voidaan ohjata poispäin vesipatjasta.according to the invention, the oil inlet can be arranged in a more suitable manner in each case. The direction of the inlet flow can be easily controlled by constructing various flow directing and reversing walls with which the flow can be directed away from the water mattress.

Edelleen keksinnön mukaisesti sisäänsyötettävän patjaveden sisääntuloputki voidaan edullisesti sijoittaa kohtaan, jossa säiliön korotettu osa päättyy. Patjaveden syöttö voidaan jakaa koko säiliön leveydelle, jolloin sen virtaus on suhteellisen hidasta ja pyörteetöntä ja patjavesikerroksen paksuus on riittävän suuri eikä sekoittumista öljyyn tapahdu. Vesivirtauksen hajoittumista voidaan edistää sijoittamalla vesiputki huokoisen kerroksen, esimerkiksi sepelikerroksen sisään.Furthermore, according to the invention, the inlet pipe for the mattress water to be fed can advantageously be placed at the point where the raised part of the tank ends. The supply of mattress water can be distributed over the entire width of the tank, whereby its flow is relatively slow and turbulent and the thickness of the mattress water layer is large enough and no mixing with oil takes place. The disintegration of the water flow can be promoted by placing the water tube inside a porous layer, for example a crushed layer.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisen piirustuksen kuviossa esitettyyn keksinnön erääseen toteutusesimerkkiin, johon keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus mitenkään rajoittaa.The invention will now be described in detail with reference to an embodiment of the invention shown in the figure of the accompanying drawing, to which, however, the invention is not intended to be limited in any way.

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaista kalliosäiliötä kaaviollisena poikki-leikkauskuvana.Figure 1 shows a rock reservoir according to the invention in a schematic cross-sectional view.

Kuviossa on kalliosäiliötä yleisesti merkitty viitenumerolla 1. Säiliön pohjalla on vesipatja 2, joka muodostuu säiliöön vuotavasta ja/tai säiliöön lisätystä vedestä. Pohjavesipatjan 2 pinta S pidetään vakiokorkeudella yli- 4 57809 tuotokynnyksen 3 avulla, jonka yli patjavesi valuu pumppukuoppaan 4· Kuopasta 4 vesi pumpataan vuotoresipumpulla 3 pois tai haluttaessa lämmönvaihtimen 6 avulla lämmitettynä takaisin säiliöön 1 putken 7 kautta. Häin voidaan lämpimän patjaveden avulla lämmittää säiliössä 1 olevaa öljyä.In the figure, the rock tank is generally marked with the reference number 1. At the bottom of the tank there is a water mattress 2, which consists of water leaking into the tank and / or added to the tank. The surface S of the groundwater mattress 2 is kept at a constant height above the outlet threshold 3 57809, above which the mattress water flows into the pump sump 4. The oil in the tank 1 can be heated by means of warm mattress water.

Tällä on eritoten merkitystä haluttaessa tyhjentää säiliö 1 kokonaan.This is especially important if you want to empty the tank 1 completely.

Kalliosäiliön 1 öljyllä täyttäminen tapahtuu putken 6 kautta, jonka pur-kauskohdalle on muodostettu keksinnön mukainen tasanne 9. Tasanne 9 sijaitsee jonkin verran, esimerkiksi n. 10-30 cm ylivuotokynnyksen 3 ja siitä johtuen vesipatjan 2 pinnan S yläpuolella* Tätä korkeuseroa on merkitty Ah:11a. Siten tasanteen 9 kohdalla öljyn alapuolella ei ole vettä. Putkesta 8 purkautuu öljyvirta F, jonka suuruus voi olla useita tuhansia kuutiometrejä tunnissa ja virtausnopeus hyvin suuri, öljyvirta tenpaa näinollen putken 8 purkaueaukon 8a ulkopuolelta ja ympäriltä mukaansa öljyä. Koska keksinnön mukaisessa pohjarakenteessa öljyn alla ei ole vettä, veden sekoittumista ja emulgoitumista öljyyn ei pääse tapahtumaan. Öljyvir-taukeen jakautuessa säiliössä olevan hyvin suuren öljymäärän massaan sen liike-energia tasoittuu ja virtaus hidastuu. Tällöin öljy virtaa tasaisesti hitaana laminaarisena virtauksena säiliön pohjalla olevaa vesipätjaa 2 sivutessaan. Sekoittumista pyörteisyyden puuttuessa ei tapahdu.The rock tank 1 is filled with oil via a pipe 6, at the discharge point of which a plateau 9 according to the invention is formed. The plateau 9 is located somewhat, for example approx. 10-30 cm above the overflow threshold 3 and consequently above the surface S of the water mattress 2 * 11a. Thus, at plateau 9, there is no water below the oil. An oil flow F discharges from the pipe 8, which can be several thousand cubic meters per hour and a very high flow rate, thus entraining oil from outside and around the discharge opening 8a of the pipe 8. Since there is no water under the oil in the base structure according to the invention, mixing and emulsification of the water with the oil cannot take place. As the oil flow break is distributed in the mass of a very large amount of oil in the tank, its kinetic energy equalizes and the flow slows down. In this case, the oil flows evenly in a slow laminar flow as it passes the water end 2 at the bottom of the tank. Mixing in the absence of turbulence does not occur.

Säiliön pohjalla oleva tasanne 9 voidaan muodostaa eri tavoin. Säiliötä louhittaessa voidaan esimerkiksi purkauspäässä säiliön lattia jättää korkeammaksi kuin säiliön muu osa. Jos säiliön pohja on louhittu täysin tasaiseksi, tasanne voidaan helposti valaa esimerkiksi betonista, öljyn pur-kausputken 8 alapää voidaan muotoilla halutulla tavalla ja edullisesti siten, että öljyvirta suuntautuu poispäin pohjavesipatjaeta 2 kohti säiliön päätyä 1a. Periaatteessa tasanne 9 voi olla säiliön keskikiosassakin, jolloin öljyvirta ohjataan esim. säiliön 1 sivuseinään päin.The plateau 9 at the bottom of the tank can be formed in different ways. When excavating a tank, for example, the floor of the tank can be left higher than the rest of the tank at the discharge end. If the bottom of the tank is excavated completely flat, the platform can be easily cast, for example, of concrete, the lower end of the oil discharge pipe 8 can be shaped as desired and preferably so that the oil flow is directed away from the groundwater mattress 2 towards the tank end 1a. In principle, the plateau 9 can also be in the middle part of the tank, in which case the oil flow is directed, for example, towards the side wall of the tank 1.

Säiliössä olevan öljyn lämmitys voidaan helposti toteuttaa keksinnön mukaisessa pohjarakenteessa pumppaamalla öljyä pumpun 10 avulla lämmönvaihtimen 11 kautta takaisin säiliöön putken 8 kautta. Säiliössä 1 olevaa öljyä voidaan lisäksi, kuten edellä on mainittu, lämmittää patjaveden avulla, jolloin lämmönvaihtimessa 6 lämminnyt vesi palautetaan vesipatjaaa 2 putkella 12, joka sijaitsee edullisesti tasanteen 9 reunassa tai sen alla siten, että vesi jakautuu tasaisesti koko säiliön 1 leveydelle. Purkausputkessa 12 voi olla useita purkausaukkoja sopivimmin tasaisesti säiliön 1 leveydelle jaettuna. Tällöin vesivirtaus on hidasta ja tasaista eikä se pyri sekoit-The heating of the oil in the tank can easily be realized in the base structure according to the invention by pumping the oil by means of the pump 10 through the heat exchanger 11 back to the tank through the pipe 8. In addition, as mentioned above, the oil in the tank 1 can be heated by mattress water, whereby the water heated in the heat exchanger 6 is returned to the water mattress 2 by a pipe 12 preferably located at or below the plateau 9 so that the water is evenly distributed over the entire width of the tank 1. The discharge pipe 12 may have a plurality of discharge openings, preferably evenly distributed over the width of the container 1. In this case, the water flow is slow and steady and does not tend to mix.

Claims

5 57809 core At the interface of Veda and oil to slow-flowing oil. The flow of water can be further slowed and dissipated by placing a water pipe 12 inside the crushed stone layer. The bottom structure of the rock reservoir according to the invention can easily be implemented both when building new rock reservoirs and when improving old reservoirs. In the latter case, minor modifications to existing structures are often accomplished by casting a plateau above the surface of the groundwater mattress at the oil discharge point and, if necessary, placing flow control members on the plateau, such as walls directing oil jets away from the groundwater mattress. The invention is in no way narrowly limited to the application example presented above, but its details may vary widely within the scope of the inventive idea defined by the following claims.

1. Bottom construction of the power supply and operation of the power supply, with the exception of the water supply (1) (9) in the case of bottles, in which all of the oil is used in the manufacture and operation of the bottles (1) or in the case of upstream (λh) parts (S) of these wattages (2)

A base structure in a rock tank for storing heavy oil or other lighter-than-water liquid on a water mattress (2) extending substantially the entire width and substantially constant thickness of the tank (1), characterized in that part (9) of the tank bottom when heated, is located above the surface (S) of said water mattress (2) (^ h) to prevent the mattress water from mixing with the oil.

Bottom structure according to claim 1, characterized in that a plateau (9) dimensioned according to the maximum oil flow rate is formed on the bottom of the tank (1) above the surface (S) of the water mattress (2) and prevents oil flow from entraining water mattress. 6 57809

Bottom structure according to claim 1 or 2, characterized in that said platform (9) is provided with means, such as walls or the like, which direct the oil flow away from the groundwater mattress (2) and cause the incoming oil to mix with the oil on the platform (9). .

A bottom structure according to claim 1, 2 or 3, characterized in that a heated water discharge pipe (^ 2) is arranged at the edge of said plateau (9) to distribute the water flow over the entire width of the tank.

A base structure according to claim 4, characterized in that said water discharge pipe (12) is arranged in a layer of crushed stone to disintegrate and equalize the water flow.

Bottom structure according to Claim 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the discharge opening (8a) or openings of the oil inlet pipe (θ) are located relatively close to the wall of the tank (1) relative to the other dimensions of the tank and the oil inlet flow is directed substantially towards the end and / or side wall (1a) of the container (1).

2. Bottom construction according to claim 1, which comprises the same or more than one instrument (1), with a maximum of one dimensional dimension (9), in which the other (2)