JP2011521780A - 流体処理装置および流体処理方法 - Google Patents

Abstract

流体処理装置(10)は、第１および第２の流体チャンバ(14,16)を有する流体容器(12)を備える。流入口(26)は、第１流体チャンバ(14)に、処理される流体を供給するために設けられている。少なくとも１つのノズルアッセンブリ(34)は、第１および第２チャンバ(14,16)の間に配置され、第１流体チャンバ(14)から第２流体チャンバ(16)へ流体を連通させるように構成されている。ノズルアッセンブリ(34)は、前記流体へガスの混合を促進するように構成されている。

Description

本発明は、流体処理装置、特に、地下の炭化水素貯留層から産出される水を処理するための装置に関する。また、本発明は、流体処理方法に関する。

地下の貯留層から産出される流体は、通常、多量の砂を伴う、オイル、水およびガスの混合物からなっている。初期段階では、流体は、ドライな状態、すなわち、水分をほとんどまたは全く含んでいない状態となっているが、産出の進行に従って、通常は、多量の水を含むようになる。産出がかなり進むと、流体の含水率は９０％にも達し、さらには９５％程度まで達する場合もある。貯留層は、必ずしも大量の砂を産出するとは限らないが、水の産出量が増加するにつれて、砂の産出量も増加する。貯留層から産出される水は、「産出水」と呼ばれている。

産出水は、貯留層に戻されるか、周辺環境へ排出される。たとえば、海洋にある産出地域では、産出水は海中へ排出される。しかしながら、産出水は、周辺環境へ排出される前に、含有している油分やガス成分をすべて取り除くように処理して、非常に厳しい環境水準に適合する必要がある。

従来の産出作業では、貯留層から産出された流体は、最初に、商品となるオイルとガスを、商品とならない水と砂から分離するための処理がなされる。しかしながら、通常、分離後の水には、依然として基準値以上の多量のオイルやガスが含まれており、周辺環境への排出や貯留層へ戻すことが可能となるレベルまで、炭化水素濃度をさらに減少させる第２の処理が必要とされる。

「浮上分離法」として知られている処理手段が、産出水からオイルや汚染物質を除去するために使用されている。この浮上分離法の原理は、以下の通りである。まず、汚濁水の入った容器内に気泡を誘導する（誘導ガス浮上分離法）か、容器内でガスを発生させ（溶解ガス浮上分離法）、その気泡が、程度に差はあっても油滴のような汚濁物質と吸着する。気泡は、汚濁物質を吸着したまま水面に到達し、そこに水と分離した汚濁物質が溜まるので、汚濁物質が上層に濃縮される。以下、汚濁物質を分離するために、気泡を加えられた、あるいは、気泡が生成された所定量の水について、「セル」または「浮上分離セル」と呼ぶ。

浮上分離法においては、通常、セル内への汚濁水の連続した供給、汚濁物質が濃縮した水のセルの表面層からの継続的な排出、および、汚濁物質が除去された水のセルからの排出が、容器内の水面の位置が実質的に一定となる割合で、連続的に行われる。

水面に浮上した汚濁物質は、通常、泡の中に保持される。このような泡は、汚濁物質が水面に高濃度で存在している場合には自然に、もしくは、流入する液体に添加された薬剤の作用によって形成される。油滴のような浮揚性の汚濁物質は、水面に浮上させるために泡立たせる必要はない。

産出水の表面上の汚濁物質は、さまざまな手段により除去される。たとえば、水面よりわずか下に堰を設置し、汚濁物質が濃縮した表面層を選択的に越流させる手段と、水面よりわずか上に堰を設置し、パドルによって水面を掃くことにより、汚濁物質が濃縮した表面層を越流するようにさせるという、２つの手段が最も一般的である。浮上分離スキミング装置についても数多くの構造が知られているが、この装置は、前述の堰を固定する方法よりも、液面位置がより大きく変動する場合に対応できる点で有利である。

誘導ガス浮上分離法（ＩＧＦ）では、排気装置あるいは機械的な混合（泡立て）装置によって、気泡が汚濁水に加えられることが一般的である。ＩＦＧセルでは、汚濁物質の分離を可能とするために、気泡が油滴のような汚濁物質と十分に接触できるように混合する必要がある。しかし、このような混合は、その反面、気泡が水面に浮上することを困難にすることから、セル内での汚濁水の滞留時間にばらつきが生じる。セル内での平均的な滞留時間は、セルの容量および流量率によって決定されるが、このような混合により、汚濁水が、十分な分離に必要な時間よりもずっと短い時間でセルを通過したり、あるいは、平均的な滞留時間よりもずっと長い時間をかけてセルを通過したりということが生じる。

気泡と汚濁物質を接触させるためには、セル内での混合が必要であるが、この混合により、セル内での分離効率が低下してしまう。このため、ＩＧＦ容器は、通常、連続した複数の、典型的には４つのＩＧＦセルを含む横置きの容器により構成されており、このような構成により、全体の分離効率を向上させている。このタイプのＩＧＦシステムとしては、特許文献１〜５に示されているものが知られている。

一方、特定の用途においては、縦置きの１段式セル浮上分離装置が知られており、このような装置は典型的には一定のセル容積を有し、これにより、典型的な４つのセルを有する横置きＩＧＦ装置とくらべて、いくらか長い滞留時間を確保している。このようなＩＧＦ装置は、特許文献６および７に示されている。

ＩＧＦ装置においては、流体を、オイルの浮上とガスの分離を可能とする十分な時間だけ、容器内に滞留させる必要があるが、滞留時間を増加させると、最大流体処理率を減少させてしまうこととなる。ＩＧＦ装置のサイズを大きくすれば、この問題に対処することは可能であるが、通常、実稼働環境における設置可能空間は制限されているため、このような対処方法は望ましくない。

海洋上のプラットフォームに設置される装置の容積や重量は、少ないほうが望ましく、このような理由のため、最小の設置面積で産出水を処理する小型の浮上分離装置が、当該技術分野において提案されている。たとえば、特許文献８には、接線方向に配置された流体入口を介して処理される流体を受け入れる、縦置き配置の容器が開示されている。このような流体入口の配列により、容器内の流体に回転流を生じさせ、油と気泡の吸着と表面への浮上が促進されるとされている。この容器には、流体の回転流を増幅させるために、らせん状の案内羽根が組み込まれている。

特許文献８において、上記容器は低圧で稼働され、これにより、流体入口の近傍領域において、液体からの溶解ガスの放出と気泡の生成を可能として、ＩＧＦ装置と近似する効果を得ている。しかしながら、ガス量が不十分な場合には、追加的に、流体にガスを加えることが好ましい。

また、特許文献９には、１つ以上の接線方向の流体入口を備えることにより、流体の回転を促進させている、縦置き配置の容器からなる小型の浮上分離装置が開示されている。この容器は、接線方向に配列された流体／分散ガス入口を備える。この入口により、ガス化した水を容器内に取り入れている。

気泡を使用することによって流体を処理する、その他の技術としては、カスケード浮上分離法があり、この方法では、処理される流体は、排水手段を通じて、直列に配置された複数の容器内を通じさせられる。この技術は、特許文献１０〜１２に例示されている。

特許文献１３には、水からオイルを分離するための浮上分離装置が開示されている。これに開示された装置は、それぞれ独立したガス化チャンバと脱ガスチャンバとを備えている。ガス化された水は、排気装置を介してガス化チャンバ内へ導入される。循環ライン７０と排気装置４０を通じて、脱ガスチャンバとガス化チャンバとの間で、ガス化される流体の循環が可能となっている。

米国特許第４５６４４５７号公報 米国特許出願公開第２００６／０２１３８４０号公報 米国特許第３９７２８１５号公報 米国特許第３６４７０６９号公報 米国特許第５３８４６４８号公報 国際公開第２００４／１１２９３６号公報 米国特許第５０１１５９７号公報 国際公開第０２／４１９６５号公報 欧州特許第１４００４９２号公報 米国特許第１３１１９１９号公報 米国特許第１３８０６６５号公報 米国特許第４４０６７８２号公報 米国特許第４９８６９０３号公報

本発明の目的は、従来の浮上分離技術における問題を１つ以上、除去ないしは低減することにある。

本発明の第１の態様によれば、
流体容器と、
該流体容器内に形成される第１および第２流体チャンバと、
処理される流体を第１流体チャンバに伝達するための流体入口と、
第１流体チャンバから第２流体チャンバへの流体連通しており、ガスと前記流体の混合を促進する、少なくとも1つのノズルアッセンブリと、
を備える流体処理装置が提供される。

前記少なくとも１つのノズルアッセンブリは、前記流体内へのガスの取込みを促進する。代替的または追加的に、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリは、前記流体内へのガスの導入、混入または送出を促進する。なお、本発明の概要を簡潔化するため、前記処理される流体とガスとの混合または該流体へのガスの送出に関する基本概念は、概略的に取込みと称する。

前記装置は、多様な成分を含んだ流体を処理するのに適している。かかる成分には、流体、気体、固体、およびこれらの組合せがあり、前記流体には、水／オイル混合物、水／オイル／ガス混合物が含まれる。

第１流体チャンバは、前記処理される流体を受け入れ、この流体を混入ガスと共に、これらを処理するための第２流体チャンバへ供給するように構成されている。すなわち、第１流体チャンバは供給チャンバとして、第２流体チャンバは処理チャンバとして、それぞれ機能する。

第２流体チャンバは、その内部で前記流体の分離処理を行うように構成されている。このような分離処理により、異なる密度、化学的性質、相などを有する成分である前記流体成分の分離がなされる。前記流体内に取り込まれたガスが、第２チャンバに流入すると、流体分離が増進される。このような分離処理は、浮上分離処理からなる。

一実施形態において、第２流体チャンバは、たとえば地下の炭化貯留層から産出された水から、鉱油の分離、および追加的にガスの分離をもたらす分離処理を行うように構成されている。このような装置において、第１流体チャンバから移動する前記流体内へのガスの取込みにより、オイルの浮上分離処理が促進される。このオイルは、すくい取られ、あるいは、第２流体チャンバ内で水面から捕集される。加えて、該水から放出されたガスも、捕集される。

少なくとも１つのノズルアッセンブリを備え、前記処理される流体内へのガスの取込みを促進することにより、従来の装置では必要とされていた、ガス化装置、混合装置、ポンプ、コンプレッサなどの外部設備が不要となる。しかしながら、本発明において、そのような外部あるいは追加的な設備を利用することが望ましい場合もある。さらに、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリは、ガスと混合された流体を第２流体チャンバへ移動させるように構成されている。これにより、第２流体チャンバ内での該流体の滞留時間の実質的にほとんどが、流体成分の分離などの流体処理に使用される。この点で、前記滞留時間をガス／流体の混合にも十分に割り当てる必要があった従来の装置とは、異なっている。

前記流体容器は、縦置きに配置される。このような構成とすることにより、該流体処理装置の設置面積を最小化でき、特に海洋上で使用される場合に有利である。代替的に、該流体容器を横置き配置としてもよく、さらには、該流体容器を傾斜させて配置してもよい。

第１および第２流体チャンバは、容器内で互いに隣接して配置される。代替的に、第１および第２流体チャンバを、容器内で隔離して配置してもよい。第１および第２流体チャンバを、容器内で縦置きに配置してもよい。この場合、一方のチャンバは、少なくとも部分的に他方のチャンバの上方に配置される。ある実施形態では、第１流体チャンバが、少なくとも部分的に第２流体チャンバの一部の上方に配置される。これによって、両チャンバ間における流体の自重送りが促進される。

代替的または追加的に、第１および第２チャンバを、容器内で横置きに配置してもよい。この場合、一方のチャンバは、少なくとも部分的に他方のチャンバに隣接して配置される。

前記装置は、第１および第２チャンバを少なくとも部分的に区切る隔壁を備えている。該隔壁が、容器を少なくとも第１および第２チャンバに分離する。該隔壁は、プレートなどから構成されており、円形、環状、正方形、長方形などの適切な形状を採りうる。該隔壁は、たとえば、溶接、フランジ接続、ボルト締め、締まり嵌めなどによって、前記容器の内面に固定される。該隔壁は、単一または複数の部品により構成される。

前記隔壁は、第１および第２チャンバの一方の壁部あるいは両方の境界を形成する。また、該隔壁は、一方または両方のチャンバの底部を形成する。該隔壁は、上部領域、あるいは、一方または両方のチャンバの天井を形成する。一実施形態においては、該隔壁は、第１チャンバのベースと第２チャンバの天井を形成する。

前記少なくとも１つのノズルアッセンブリは、前記隔壁を貫通して伸長するように構成されている。該少なくとも１つのノズルアッセンブリは、前記隔壁に固定されており、これにより、該隔壁が、該少なくとも１つのノズルアッセンブリを支持する。

前記少なくとも１つのノズルアッセンブリは、第１流体導管を備え、第１流体導管は、処理される流体の第１チャンバから第２チャンバへの移動を可能とするように構成されている流体ポートを形成する。該流体ポートは、第１流体チャンバのベース領域に備えられている。代替的に、前記流体ポートは、第１流体チャンバのベース領域よりも高い位置に備えられる。この構成では、流体ポートが高い位置にあるため、処理される流体が第１チャンバ内で所定の水面高さにある場合にのみ、ノズルアッセンブリの稼動が可能となる。このような構成によって、第１および第２チャンバの間における、流速および流量の選択が可能となる。第１流体導管は、完全に容器内に収容されている。代替的に、第１流体導管の少なくとも一部が、容器の外部を伸長するようにしてもよい。

少なくとも１つのノズルアッセンブリは、ガス源からノズルアッセンブリ部へのガスの流体連通を可能とするように構成された第２流体導管を備える。これにより、ガス源からのガスが、前記処理される流体内へ取り込まれる。

前記ガス源は、該容器内に含まれるガスでよく、第１および第２流体チャンバの一方あるいは両方に含まれるガスでもよい。この構成では、第２流体導管は、第１および第２流体チャンバの一方または両方のガスが充満した領域に開口する流体ポートを形成する。前記ガスは、前記処理される流体から放出されるガスからなる。代替的に、前記ガスは、外部のガス源から供給されるガスを含んでいてもよい。

第２流体導管を、外部のガス源に直接的に接続するようにしてもよい。

第２流体導管を、完全に該容器内に収容するようにしてもよい。代替的に、第２流体導管の少なくとも一部が、該容器の外部を伸長するようにしてもよい。

前記少なくとも１つのノズルアッセンブリは、第１および第２流体導管の一方あるいは両方と流体連通する排出パイプを備える。排出パイプの少なくとも一部は、第１流体導管を介して送出された流体と、第２流体導管を介して送出されたガスとの混合を促進する。この構成により、排出パイプ内で、流体とガスが乱流状態となって混合され、ガスは小さな気泡となり、これらの気泡が第１チャンバからの流体と密に混合する。したがって、ノズルアッセンブリは、気泡が十分に分散した状態で、流体を第２チャンバへ伝達して、その後の流体処理に供することができる。

前記排出パイプは、ガスと流体の混合物を第２チャンバ内に排出するため、第２流体チャンバ内で開口する流体出口を備えている。該排出パイプの流体出口は、第２流体チャンバ内で処理されている流体内に少なくとも部分的に沈められた状態となっている。

前記排出パイプは、第２流体チャンバの任意の領域へ流体を排出するように構成されている。一実施形態では、該排出パイプは、流体を第２チャンバの外側領域へ排出するように構成されている。

前記排出パイプは、流体とガスの混合物を第２チャンバ内の予め決められた方向に排出できるように配置されている。このように配置することで、第２チャンバ内において、好ましい流体の動きを形成することが可能となる。一実施形態において、前記排出パイプは、第２流体チャンバ内で回転流を生じるように構成される。回転流は、第２チャンバの中心軸に対して形成される。第２流体チャンバ内での回転流は、その内部での流体処理を促進する。たとえば、回転流は、処理されるべき流体内への気泡の優先的な移動や、第２流体チャンバの放出領域への流体成分の優先的な運動などを促進する。回転流は、出口に向かう処理後の流体が先に混合されること、言い換えれば、処理されるべき流体が、処理が終わる前に排出されてしまうことを抑制し、前記滞留の時間分布を適正なものとする。

前記排出パイプは、第２チャンバの中心軸に対して傾いて（平行でなく）配置される。前記排出パイプは、流体を第２チャンバの外部領域へ排出するために斜めに配置されるが、このような配置は、第２チャンバ内で回転流を導入する点で有利である。前記排出パイプは、第２流体チャンバの中心軸に対して平行な第１流体速度成分、および、中心軸に対して垂直な第２速度成分（すなわち、容器の中心軸と同心円上の接線方向の速度成分）で流体を排出するように構成されている。

前記装置は、複数のノズルアッセンブリから構成してもよい。複数のノズルアッセンブリのうち少なくとも１つは、前記ノズルアッセンブリの少なくとも１つと同様のものである。

前記ノズルアッセンブリは、第１流体チャンバに対して環状に配置されるが、それ以外の配置も採用できる。たとえば、前記ノズルアッセンブリは、基本的には、非円形を含む容器の外形に対応するように配置される。

各ノズルアッセンブリは、第１流体チャンバ内で、実質上同じ水面高さの範囲で稼動可能なように配置される。たとえば、各ノズルアッセンブリは、第１流体チャンバ内の流体と連通可能に構成された流体ポートを備え、該流体ポートは、第１流体チャンバのベース領域に対して、実質的に同じ高さで配置される。したがって、第１流体チャンバ内での水面高さが前記流体ポートのある位置を下回った場合には、この水面高さが十分な高さに回復するまで、すべてのノズルアッセンブリは機能できない状態となる。

代替的に、複数のノズルアッセンブリの少なくとも１つは、少なくとも他の１つに比べて、第１流体チャンバ内において、異なった高さで稼動可能に配置される。たとえば、少なくとも２つのノズルアッセンブリは、第１流体チャンバ内に収容されている流体連通を可能に構成された各流体ポートを備えるが、これらの流体ポートは、第１流体チャンバのベース領域に対して、それぞれ異なった高さで配置される。このような構成により、たとえば、入口からの流入が減少して、第１流体チャンバ内の流体の水面高さが低くなるに従って、前記ノズルアッセンブリは、各流体ポートの高さに応じて、順々に機能を停止する。このような構成により、ノズルアッセンブリを通して第２流体チャンバ内に流入する流体の、好ましい速度範囲を維持することができる。この好ましい速度範囲は、第２流体チャンバ内で要求される流れに応じて選択される。このような構成では、ある程度、前記速度範囲を制御でき、第２流体チャンバ内で優先されるべき流れパターン（たとえば、回転流）の維持に役立ち、前記入口から第１チャンバへの流入量の変動による影響を低減させることができる。

また、前記好ましい速度範囲は、前記流体に取り込まれるガスの割合と、前記排出パイプ内における、予め定められた範囲内での流体とガスの混合とが、維持できるように選択される。

前記装置は、選択的に、第２チャンバ内に配置されたデフレクタを備える。該デフレクタは、第２流体チャンバ内での流体の急激な混合を抑制するように構成されている。該デフレクタは、第２チャンバの壁面近傍に配置される。該デフレクタは、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリが存在する領域内に設置される。該デフレクタは、前記ノズルアッセンブリから壁面上に衝突する流体の流れを変えるように構成されている。

該デフレクタは、対象領域で流体に対して連続する障壁を形成する。代替的に、前記デフレクタが、不連続な障壁を形成するようにしてもよい。この場合、該デフレクタ上に集まる固形粒子などを除去することが可能となる。該デフレクタは、開口部などを備える。１つ以上の開口部は、該デフレクタの表面に形成される。１つ以上の開口部は、該デフレクタの表面端部と第２チャンバの壁面の間に形成される。

該デフレクタは、第２チャンバの壁面に対して実質的に垂直に配列される。該デフレクタは、第２チャンバの壁面に対して斜めに配列される。

流体通路は、第１および第２チャンバの間に備えられ、その間を流体が連通すること、好ましくは双方向へ連通することを可能とする。該流体通路は、容器内に収容される。代替的または追加的に、該流体通路の一部が容器の外部を伸長するようにしてもよい。前記流体通路は、第１および第２流体チャンバ間でのガスが流体連通することを可能に構成される。一実施形態において、前記流体通路は、第２流体チャンバから第１流体チャンバへのガスが流体連通することを可能に構成される。前記ガスは、第２流体チャンバで処理される流体から放出されるガスからなる。代替的または追加的に、前記ガスは外部から供給されるガスからなる。前記流体通路は、代替的または追加的に、第１および第２の流体チャンバ間で、液体、固体などについても連通可能に構成される。

前記流体通路は、容器の中心に、または、容器に対して偏心して、備えられる。該流体通路は単一でも複数でもよい。該流体通路は、第１および第２の流体チャンバを区切る隔壁を貫いて伸長させてもよい。該流体通路を、隔壁の表面から伸長する壁によって形成してもよい。この構成では、該壁は、第１流体チャンバの内壁面と共に環状領域を形成し、該環状領域は、処理される流体を容器の流体入口から受け入れるように構成される。前記少なくとも１つのノズルアッセンブリを、該環状領域内に配置することができる。

第１流体チャンバに、流体入口から第１流体チャンバに流入する流体を受け入れる分配装置を備えてもよい。該分配装置は、流入する流体の勢いを低減するように構成される。該分配装置は、乱流を抑制しながら、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリに前記流体を分配するようになっている。該分配装置は、前記流体入口からの流体を収容する箱形構造を備えるようにしてもよい。該箱形構造は、該構造からの流体連通を可能とする有孔領域を備えてもよい。

該装置に、前記容器から処理後の流体やその成分の排出できる１つ以上の流体出口を備えてもよい。該流体出口は、第１および第２の流体チャンバの一方または双方に備えられる。一実施形態では、該装置は、主に水などの液体からなる第１流体成分を排出する第１流体出口が備えられる。第１流体出口は、第２チャンバ内の下部に配置される。

該装置は、主にオイルなどの液体からなる第２流体成分を排出する第２流体出口をさらに備える。前記第２流体出口は、第２流体チャンバ内で、その上部に、代替的または追加的に、その下部あるいは中間部に配置される。

該装置は、主に炭化水素ガスなどのガスからなる第３流体成分を排出する第３流体出口をさらに備える。第３流体出口は、第１流体チャンバ内の上部に配置される。

少なくとも１つの流体出口は、渦流れを実質的に除去するか、最小化するように配置される。

該装置に、処理されている流体成分を流体表面からすくい取るスキミング装置をさらに備えることができる。たとえばオイルなどの成分がすくい取られる。このスキミング装置には、従来からある装置を利用することができる。

第２流体チャンバは、第１流体チャンバからのみ流体を受け入れるようにしてもよい。この構成では、処理される流体の全量が、第１流体チャンバを流れる。代替的に、第２流体チャンバが、他の供給源からの流体も受け入れるようにしてもよい。

処理されている流体の第１および第２の流体チャンバ間の移動は、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリのみを通じて行われる。代替的に、追加的な手段により、流体を連通させるようにしてもよい。

前記少なくとも１つのノズルアッセンブリにより、処理されている流体内へ、流体処理剤を添加できるようにしてもよい。このような流体処理剤としては、ｐＨ中和剤や凝集剤などがあげられる。

前記少なくとも１つのノズルアッセンブリに、排出装置を備えてもよい。

前記容器を、第１および第２の流体チャンバの両方を含む単一の容器により構成することができる。該容器は、密閉容器でもよく、代替的に、開放容器、たとえば、上面が開放されて、一部が周囲雰囲気に露出している容器でもよい。

該装置は、第２流体チャンバからの流体を受け入れ、さらに処理を行うための第３流体チャンバを備えるようにしてもよい。第２流体チャンバから第３流体チャンバへの流体連通は、少なくとも１つのノズルアッセンブリを介して行われる。

本発明の第２の態様によれば、
第１および第２流体チャンバを画定し、
流体を第１流体チャンバに供給して、該流体を処理し、
該流体とガスを混合するように構成されている、少なくとも１つのノズルアッセンブリを通して、第１流体チャンバから該流体を送り、
前記少なくとも１つのノズルアッセンブリから第２流体チャンバに、前記流体を放出して、該流体をさらに処理する、
工程を備える流体の処理方法が提供される。

前記流体は第２流体チャンバで処理されてから、排出されるが、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリにおいてガスと流体が混合されることにより、第２流体チャンバ内での処理が促進される。浮上分離処理は、第２流体チャンバ内で行われる。

この方法を実行するための装置には、本発明の第１の態様の装置を用いることができ、該装置を運転する方法として、本発明の第２の態様の方法を適用することができる。

本発明の第３の態様によれば、
第１流体チャンバと、
第２流体チャンバと、
処理される流体を第１流体チャンバに供給するための流体入口と、
第１流体チャンバと第２流体チャンバの間に伸長し、その間の流体連通を可能とし、かつ、ガスと前記流体との混合を促進するように構成されている、少なくとも１つのノズルアッセンブリと、
を備える流体処理装置が提供される。

第１および第２の流体チャンバは、単一の容器内に備えられる。該容器は、密閉型でも開放型でもよい。代替的に、第１および第２の流体チャンバは、別個の容器に形成される。これらの容器のうち、少なくとも１つの容器を密閉型とし、もしくは、少なくとも１つの容器を開放型とする。

本発明の第４の態様によれば、
流体源から処理される流体を受け入れるように構成された流体処理容器と、
該流体処理容器と前記流体源との間に設けられ、前記流体源からの流体が、該流体処理容器に流入する前に通じて流れるようになっており、かつ、該流体にガスを混合するように構成されている、少なくとも１つのノズルアッセンブリと、
を備える流体処理装置が提供される。

これにより、流体処理容器に流入する前に、流体の全量がガスと混合される。このため、該流体処理容器内での流体の滞留時間は、すべて流体の処理のために使用される。この点において、ガスの混合が流体処理容器内で行われる従来の装置と異なっている。

本発明の第５の態様によれば、第１および第２の流体チャンバの間で、処理されるべき流体を供給するノズル装置が提供され、該ノズル装置は、
第１および第２の流体チャンバの間に伸長し、第１流体チャンバと連通する第１流体ポートを備える、第１流体導管を備える第１ノズルアッセンブリと、
第１および第２の流体チャンバの間に伸長し、第１流体チャンバと連通する第２流体ポートを備える、第２流体導管を備える第２ノズルアッセンブリと、
を備え、
第１および第２の流体ポートは、第１流体チャンバの底面から異なる高さに設けられ、第１流体チャンバ内における流体の水面の変動に応じた、第１および第２のノズルアッセンブリの運転が促進されるようになっている。

この構成により、第１流体チャンバに入る流体の流量に関係なく、第２流体チャンバへ好ましい速度範囲で流体を供給することが可能となる。

第１および第２のノズルアッセンブリは、前記流体へのガスの混合を促進するように構成されている。第１および第２ノズルアッセンブリは、前記流体へのガスの供給を促進する。

第１および第２のノズルアッセンブリのそれぞれは、ガス源から各ノズルアッセンブリの一部への流体連通を可能とする流体導管をさらに備える。

第１および第２のノズルアッセンブリのそれぞれは、第２流体チャンバ内に開口する流体出口を形成している放出パイプを備える。第１および第２のノズルアッセンブリの放出パイプは、第２流体チャンバ内で回転流をもたらすように配置される。

本発明について複数の態様を提示して説明したが、１つの態様に関する技術的特徴を、１つ以上の別の態様に適用することは可能である。

図１は、本発明の一実施形態を示す流体処理装置の縦断面図である。 図２は、上部チャンバ領域における本発明の装置の横断面図である。 図３は、図１に示した本発明の装置の入口領域を示す拡大図である。 図４は、図１に示した装置内での想定される流れパターンを示す概略図である。 図５は、図１に示した装置への使用に適した、本発明の一実施形態のノズルアッセンブリを示す断面図である。 図６は、図１に示した装置への使用に適した、本発明の他の実施形態のノズルアッセンブリを示す断面図である。 図７は、本発明の他の実施形態の流体処理装置を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。

図１および図２には、本発明の一実施形態である流体処理装置１０の断面図が示されている。図１は縦断面図であり、図２は横断面図である。この流体処理装置１０は、多くの用途に適用可能である。しかしながら、本実施形態において、流体処理装置１０は、多量のオイルやガスを含む地下の貯留層から産出された水を処理するために利用される。以下、さらに詳述するが、流体処理装置１０は、浮上分離によって産出水からオイルとガスを分離するように構成されている。すなわち、流体処理装置１０は、小型浮上分離処理ユニット（ＣＦＵ）として記述される。

流体処理装置１０は、縦置きに配置された、概ねシリンダ状である容器１２を備え、容器１２は、その内部に、第１または上部チャンバ１４と、第２または下部チャンバ１６とを形成している。この上部チャンバ１４および下部チャンバ１６は、容器１２の内壁面に固定された隔壁１８によって区切られている。この隔壁１８は、上部チャンバ１４の底面と、下部チャンバ１６の天井とを形成する。

流体通路２０は、上部チャンバ１４および下部チャンバ１６の間に伸長しており、隔壁１８から直立する壁部２２によって形成されている。容器１２の内壁面と壁部２２により、上部チャンバ１４内に環状領域またはチャンネル２４が形成される。以下、さらに詳述するが、流体通路２０は、上部チャンバ１４および下部チャンバ１６の間でガスの連通を可能としている。

流体入口２６は、容器１２の側壁に形成され、使用時に、処理される産出水を上部流体チャンバ１４、特に前記環状領域２４へと連通させる。分配器２８は、上部チャンバ１４内に備えられ、流体入口２６を介して流入する産出水を最初に受け入れるように配置されている。分配器２８は、図２および図３の拡大図から明らかなように、隔壁１８と、壁部２２と、容器１２の内壁部と、多孔性側板３０と、図３にのみ示される上蓋３２とによって、箱状に形成されている。したがって、入口２６を介して、上部チャンバ１４に流入する産出水は、はじめに分配器２８に受け入れられ、次に、多孔性側板３０を通って環状領域２４に分配される。分配器２８は、流入する処理水の勢いを止め、乱流を最小化して、環状領域に分配する役割を果たし、これにより、経路２０を通って下部チャンバ１６内に処理水が飛び散ったり、漏れたりする危険性を低減ないしは最小化している。

流体処理装置１０は、上部チャンバ１４の環状領域２４から下部チャンバ１６への産出水の流体連通を可能とする、複数のノズルアッセンブリあるいは排出装置３４をさらに備える。このようにして、上部チャンバ１４は、流体入口２６を介して産出水を受け入れ、次に、ノズルアッセンブリ３４を通して、下部チャンバ１６内に分配する。産出水は、下部チャンバ１６内で浮上分離処理がなされる。したがって、上部チャンバ１４は、分配チャンバを形成し、下部チャンバ１６は処理チャンバを形成することとなる。

各ノズルアッセンブリ３４は、流れている産出水の中へのガスの取込みを促進する。ガスは、上部チャンバ１４のヘッダ領域３６から取り込まれ、各ノズルアッセンブリ３４内で乱流および混合が生じて、取り込まれたガスは小さな気泡となって、これらの小さな気泡が下部チャンバ１６へ排出される前の処理水と十分に混合される。このように、ノズルアッセンブリ３４は、次に行われる流体処理のために、気泡を効率よく分散させた状態で、産出水を下部チャンバ１６へと移動させる。これにより、下部チャンバ１６内での産出水の滞留時間のほとんどが、浮上分離処理すなわち産出水からのオイルとガスの分離にのみ利用されるという、顕著な効果が得られる。この点で、ガスの混合が浮上分離チャンバ内で行われ、滞留時間が、ガスとの混合および浮上分離処理の両方に利用される従来技術による装置と大きく異なっている。

ノズルアッセンブリ３４の構造については、後述する。

産出水が下部チャンバ１６に流入すると、水とオイルは自然に分離し、オイルが水面に浮上するようになる。産出水内にガスが十分に分散していることから、気泡が処理水内の油滴に吸着し、オイルと一体となって浮上するため、分離効率が向上することとなる。水面まで浮上すると、気泡は下部チャンバ１６の上部領域９０へ放出され、経路２０を通って上部チャンバ１４のヘッダ領域３６内へと流れる。このように、産出水から放出されたガスは、ヘッダ領域３６に再び集められるため、ノズルアッセンブリ３４によって産出水に取り込まれるガスの量は十分に維持されることになる。

流体処理装置１０は、下部チャンバ１６の下部領域に形成され、処理された水の排出を促進するように構成された第１出口３８をさらに備える。バッフル４０および渦防止装置４２は、下部チャンバ１６の下部領域に設けられ、気泡が処理された水と一緒に排出されることを防止する。図１に示すように、バッフル４０は、容器１２と同軸に配置され、容器１２の内径の８０〜９５％程度の直径を有する。

スキミング装置４４は、下部チャンバ１６の上部領域に備えられ、水面からオイルをすくい取るように構成されている。すくい取られたオイルは、パイプ４６を通り、隔壁１８の位置よりも上方で、容器１２の側面に形成された第２出口４８を通って、最終的に排出される。容器１２は、大気圧よりわずかに高い圧力に維持され、すくい取られたオイルがパイプ４６を上方に移動して、第２出口４８へと向かうようにしている。その後、オイルは捕集され、必要に応じて処理される。別の態様では、パイプ４６はスキミング装置４４から下方に伸長して、オイルが、容器１２の下部領域、たとえばバッフル４０よりも下の底部領域に設けられた出口を通して、排出されるようになっている。

スキミング装置４４は、自動的に高さを調節して、下部チャンバ１６内の水／面の表面に対して上部スキミング領域５０は所定位置に維持され、効率的なオイルのスキミングが保持される。

第３出口５２は、上部チャンバ１４の上部領域に備えられ、ヘッダ領域３６内のガスが容器１２から排出することを可能としている。ガスは、捕集、燃焼、もしくは再利用される。また、出口５２を、容器１２内へガスを供給する入口として機能させてもよい。

この実施形態において、ノズルアッセンブリ３４は、下部チャンバ１６内で産出水に部分的に沈められた排出パイプ５４を備える。これらの排出パイプ５４はいずれも、容器１２に対して下方かつ円周方向に産出水を排出できる方向に配置されている。この構成により、下部チャンバ１６内で、産出水を回転させて、流体処理を効果的に促進させると共に、流体内で気泡を優先的に移動させ、スキミング装置４４へオイルを浮上させるという効果が得られる。また、産出水の回転により、産出水が気泡や油滴を分離するのに十分な時間をかけずに、下部チャンバ１６を通過してしまうことが防止される。

環状バッフル５５の形状をした偏向装置は、ノズルアッセンブリ３４の排出パイプ５４の下方領域において、下部チャンバ１６の壁に追加的に固定され、または、一体的に形成される。使用中に、バッフル５５は、流体の下向きの速度成分を最小化し、流体が急激に混合されてしまうことを抑制する。

図示はしないが、バッフル５５は、表面で捕集された固形物を除去しうる複数の開口を備えている。

図４に、想定される容器１２内の流れパターンを概略的に示す。図４の容器１２の左側には、想定される水の二次的な流れパターンが示され、右側には、想定される下部チャンバ１６内での気泡の軌跡が示されている。理解を容易にするため、容器１２の中心縦軸の周囲における一次的な流体の回転運動については、図４では省略する。また、図１に示した追加的な環状バッフル５５についても、図４では省略する。

水平方向の循環ループ６０（ループ１）は、ノズルアッセンブリ３４から排出され、水面に急浮上する大きな気泡６２のガスリフトによって駆動される。循環ループ６０は、液体表面の流れを確実にスキミング装置４４へ向かわせ、分離したオイル６４をこの方向に移動させる。縦方向の循環ループ６６（ループ２）は、バッフル４０上の液体境界層６８における内側への急激な流れによって駆動される。循環ループ６６は、メインの水流から外れて下方に向かう小さな気泡７０を捕集し、これらを中央に、その後、表面方向に向かわせ、これらの気泡は循環ループ６０によって捕集される。小さな気泡７０は、循環ループを通じて、最終的には水面に到達するか、大きな気泡と一体化する。

次に、ノズルアッセンブリ３４の構成について、その断面を示す図５を参照しながら詳述する。ノズルアッセンブリ３４は、上方に伸長して、入口ポート７４を形成する第１流体導管７２を備える。第１流体導管の下端は、傾斜している排出パイプ５４に固定されている。第１流体ポート７４から、環状領域２４（図１参照）内の産出水が第１導管７２に導入され、排出パイプ５４に導かれる。フランジ７８が第１流体導管７２に固定されており、このフランジ７８により、ノズルアッセンブリ３４が、上部チャンバ１４と下部チャンバ１６を仕切っている隔壁１８（図１参照）に固定される。

ノズルアッセンブリ３４は、第１流体導管７２の中を伸長する第２流体導管８０を備える。第２流体導管８０は、ヘッダ領域３６（図１参照）内に開口する上部流体ポート８２を形成している。第２流体導管の下端は、排出パイプ５４に開口している。

これにより、使用時に、第１流体導管７２を流れる水によって、ヘッダ領域３６から第２流体導管８０にガスが取り込まれ、その後、排出パイプ５４内で気液混合され、出口８４を通って下部チャンバ１６内へ排出される前に、処理される水にガスが十分に分散される。

第１流体導管７２の流体ポート７４の高さにより、ノズルアッセンブリ３４が機能するために必要とされる環状領域２４における流体の水面高さが定められる。運転可能な水面高さは、第１流体導管７２に固定あるいは一体的に形成される伸長パイプ８６の長さにより、調節したり予め選択したりすることができる。ノズルアッセンブリ３４の運転可能な水面高さは、たとえば、４００〜５００ｍｍの範囲である。

本発明の一実施形態では、運転可能な水面高さは、該装置内に備えられた、すべてのノズルアッセンブリ３４について同じとされる。別の実施形態では、２つ以上のノズルアッセンブリについて、それぞれの流体ポート７４を異なった高さに配置させることによって、ノズルアッセンブリを異なった水面高さで運転可能としている。この構成では、たとえば、入口２６を通る流体量が減少して、上部チャンバ１４の環状領域２４内の水面高さが低下し始めると、稼動可能なノズルアッセンブリ３４の数が減少し、これを通って第２チャンバ内に流れ込む流量が、入口２６から環状領域２４に流入する流量に一致するまで、各流体ポート７４の水面高さに対応して、ノズルアッセンブリ３４は順次稼動できなくなる。この構成により、排出パイプ５４の出口８４を通って第２流体チャンバ１６内に放出される流体速度が好ましい範囲に維持される。好ましい速度範囲は、第２流体チャンバ１６内で必要とされる流れに応じて、選択される。たとえば、流体放出速度は、下部チャンバ内で回転流を生じさせ、それを維持しうる範囲にあることが必要である。また、好ましい速度範囲は、流体内に取り込まれるガスの比率および排出パイプ内で生じるガスと流体の混合の割合が、好ましい範囲となるように、選択される。

図１に示した装置１０で利用可能なノズルアッセンブリ３４ａの代替的な実施形態について、図６に示す。図６のノズルアッセンブリ３４ａは、図５におけるノズルアッセンブリ３４と類似しており、同様の構成要素に対しては、同じ符号に「ａ」を付して示す。ノズルアッセンブリ３４ａは、ノズルアッセンブリ３４と同様に、流体ポート７４ａを形成する第１流体導管７２ａと、流体ポート８２ａを形成する第２流体導管８０ａとを備える。しかしながら、この実施形態においては、第２流体導管８０ａの流体ポート８２ａは、下部チャンバ１６のヘッダ領域９０（図１参照）に開口している。したがって、ヘッダ領域９０のガスは、産出水が出口８４ａを通って下部チャンバ１６内に放出される前に、排出パイプ５４ａ内で産出水に取り込まれ、混合される。図示はしないが、前記ノズルアッセンブリ３４ａは、図５に例示したパイプ８６と同様の伸長パイプを備えてもよい。

本発明の他の実施形態による流体処理装置について、図７を参照しながら説明する。この流体処理装置１１０は、図１に示した装置１０と類似しており、同様の構成要素に対する符号として、図１の符号に１００を加えた数値を用いる。

流体処理装置１１０は、水平に配置された容器１１２を備える。隔壁１１８によって区切られた、第１チャンバ１１４と第２チャンバ１１６が、容器１１２内に形成されている。流体通路１２０が、第１流体チャンバ１１４と第２流体チャンバ１１６の間に備えられ、これらのチャンバ間でのガスの通過を可能としている。流体入口１２６から、第１チャンバ１１４内へ産出水が導入され、複数のノズルアッセンブリ１３４により、第１チャンバ１１４から第２チャンバへの産出水の移動が可能となっている。ノズルアッセンブリ１３４は、第１チャンバ１１４のヘッダ領域１３６内で、あるいは、第２チャンバ１１６のヘッダ領域１９０内で、産出水へのガスの取込みを促進する。この構成により、産出水が、第２チャンバ１１６へ放出される前に、産出水への気泡の十分な混合と分散が行われる。

産出水は、第２流体チャンバ１１６に滞留し、左から右へと移動しつつ、産出水内のガスとオイルをその表面に浮上させる。多孔性バッフル９２が、第２チャンバ１１６内に好ましくは少なくとも２つ備えられ、産出水の逆混合が起こるのを防止する。

ガスとオイルの含有量が大きく減少した処理水は、第１出口１３８を通って排出される。浮上したオイルは、水面からスキミング装置１４４によってすくい取られ、第２出口１４８を通って排出される。産出水から放出されたガスは、第３出口１５２を通って排出される。

ここで説明した実施形態は、例示にすぎず、様々な改良が加えたものも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、上述した本発明の特徴は、第１および第２の流体チャンバが別個の容器に備えられる場合にも適用される。このような構成においても、処理される産出水をノズルアッセンブリに通じさせることで、処理のための第２チャンバに放出される前に、産出水内に気泡の十分な混合と分散がなされるという、本発明の特徴は実現される。他の実施形態では、第１チャンバが省略され、供給源からの流体が少なくとも１つのノズルアッセンブリに直接供給され、流体処理チャンバ内へ放出される。

また、上述の実施形態では、種々の導管と経路が、容器の内側に備えられ、配置されている。しかしながら、そのような導管と経路が、容器の全体にわたって、あるいは部分的に、容器の外側に伸長するようにしてもよい。

加えて、該装置は、第２流体チャンバからの流体を受け入れる第３流体チャンバを備えて、第３流体チャンバでさらに処理を行えるようにしてもよい。第２流体チャンバから第３流体チャンバ内に流体連通も、少なくとも１つのノズルアッセンブリにより提供される。

さらに、処理される流体内に取り込まれるガスを、外部の供給源から供給するようにしてもよい。

前記容器は、周囲雰囲気に開口していてもよい。

前記ノズルアッセンブリは、処理される流体内にガスを取り込むように構成されているが、他の実施形態では、少なくとも１つのノズルアッセンブリは、ガスを吹き込むように、あるいは、別の手段により供給するように構成される。

１０ 流体処理装置
１２ 流体容器
１４ 上部流体チャンバ
１６ 下部流体チャンバ
１８ 隔壁
２０ 流体通路
２２ 壁部
２４ 環状領域
２６ 流体入口
２８ 分配器
３０ 側板
３２ 上蓋
３４、３４ａ ノズルアッセンブリ
３６ ヘッダ領域
３８ 第１出口
４０ バッフル
４２ 渦防止装置
４４ スキミング装置
４６ パイプ
４８ 第２出口
５０ 上部スキミング領域
５２ 第３出口
５４、５４ａ 排出パイプ
５５ バッフル
６０ 水平方向の循環ループ（ループ１）
６２ 大きな気泡
６４ オイル
６６ 縦方向の循環ループ(ループ２)
６８ 液体境界層
７０ 気泡
７２、７２ａ 第１流体導管
７４、７４ａ 第１流体ポート
７８ フランジ
８０、８０ａ 第２流体導管
８２、８２ａ 上部流体ポート
８４、８４ａ 流体出口
８６ 伸長パイプ
９０ ヘッダ領域
９２ バッフル
１１０ 流体処理装置
１１２ 容器
１１４ 第２流体チャンバ
１１６ 第２流体チャンバ
１１８ 隔壁
１２０ 流体通路
１２６ 流体入口
１３４ ノズルアッセンブリ
１３６ ヘッダ領域
１３８ 第１出口
１４４ スキミングアッセンブリ
１４８ 第２出口
１５２ 第３出口
１９０ ヘッダ領域

Claims (32)

1. 流体容器と、
   該流体容器内に形成される第１および第２流体チャンバと、
   処理される流体を該第１流体チャンバ内に供給するための流体入口と、
   第１流体チャンバから第２流体チャンバへと流体を連通させ、前記流体とガスの混合を促進するように構成されている、少なくとも1つのノズルアッセンブリと、
   を備える流体処理装置。
2. 前記少なくとも１つのノズルアッセンブリが、前記流体内へのガスの供給を促進する、請求項１に記載の流体処理装置。
3. 第２流体チャンバが、その内部で前記流体の分離処理を行うように構成されている、請求項１または２に記載の流体処理装置。
4. 前記第１および第２流体チャンバを少なくとも部分的に区切るように構成された隔壁をさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の流体処理装置。
5. 前記少なくとも１つのノズルアッセンブリが、前記隔壁を貫いて伸長している、請求項４に記載の流体処理装置。
6. 前記少なくとも１つのノズルアッセンブリが、第１流体チャンバから第１流体導管に、処理される流体を導入するための流体ポートが形成された、第１流体導管を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の流体処理装置。
7. 前記第１流体導管の流体ポートが、第１流体チャンバのベース領域よりも高い位置に設けられている、請求項６に記載の流体処理装置。
8. 前記少なくとも１つのノズルアッセンブリが、ガス源から該ノズルアッセンブリの一部へ流体を導入するための第２流体導管を備える、請求項６または７に記載の流体処理装置。
9. 前記ガス源が、前記容器内に含まれるガスからなる、請求項８に記載の流体処理装置。
10. 前記ガス源が、処理されている前記流体から放出されたガスからなる、請求項８または９に記載の流体処理装置。
11. 前記ガス源が、前記容器の外部から供給されるガスからなる、請求項８〜１０のいずれかに記載の流体処理装置。
12. 前記少なくとも１つのノズルアッセンブリが、第２流体チャンバに開口する流体排出口が形成された、排出パイプを備える、請求項１〜１１のいずれかに記載の流体処理装置。
13. 前記排出パイプが、第２チャンバ内で回転流を生じさせるように配置されている、請求項１２に記載の流体処理装置。
14. 複数のノズルアッセンブリを備える、請求項１〜１３のいずれかに記載の流体処理装置。
15. 前記複数のノズルアッセンブリのうちの少なくとも１つは、少なくとも他の１つとは、第１流体チャンバ内における異なる水面高さで作動するように構成されている、請求項１４に記載の流体処理装置。
16. 第１および第２の流体チャンバの間に、流体連通を可能とする流体通路をさらに備える、請求項１〜１５のいずれかに記載の流体処理装置。
17. 前記流体通路が、第２流体チャンバから第１流体チャンバへのガスの流体連通を可能とするように構成されている、請求項１６に記載の流体処理装置。
18. 前記流体通路が、前記第１および第２チャンバを区切る隔壁を貫いて伸長している、請求項１６または１７に記載の流体処理装置。
19. 前記流体通路が、前記隔壁の表面から伸長する壁によって形成されている、請求項１８に記載の流体処理装置。
20. 前記壁が、第１流体チャンバの壁部を形成する、請求項１９に記載の流体処理装置。
21. 前記流体入口から第１チャンバに流入する流体を受け入れるように構成された分配器をさらに備える、請求項１〜２０のいずれかに記載の流体処理装置。
22. 前記容器から、処理された流体またはその成分の排出を可能とする１つ以上の流体出口をさらに備える、請求項１〜２１のいずれかに記載の流体処理装置。
23. 第２流体チャンバが、第１流体チャンバからの流体のみを受け入れるように構成されている、請求項１〜２２のいずれかに記載の流体処理装置。
24. 第１および第２の流体チャンバの間で処理される流体の連通が、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリにより行われる、請求項１〜２３のいずれかに記載の流体処理装置。
25. 第２流体チャンバ内に配置され、処理される流体の急激な混合を抑制するための偏向装置をさらに備える、請求項１〜２４のいずれかに記載の流体処理装置。
26. 第１および第２の流体チャンバを画定し、
    処理される流体を第１流体チャンバ内へ導入し、
    前記流体とガスを混合するように構成された、少なくとも１つのノズルアッセンブリを通して、第１流体チャンバから流体を流し、
    該流体を、前記少なくとも１つのノズルアッセンブリから第２流体チャンバ内へ放出して、さらに処理する、
    流体を処理する方法。
27. 第１流体チャンバと第２流体チャンバとの間で処理される流体を分配するためのノズル装置であって、
    第１および第２の流体チャンバの間に伸長し、第１流体チャンバと流体連通する第１流体ポートを有する第１流体導管を備える、第１ノズルアッセンブリと、
    第１および第２の流体チャンバの間に伸長し、第１流体チャンバと流体連通する第２流体ポートを有する第２流体導管を備える、第２ノズルアッセンブリと、
    を備え、
    第１および第２流体ポートは、第１流体チャンバの底面から異なる高さを有しており、第１流体チャンバ内における、異なる流体高さでの第１および第２のノズルアッセンブリの稼動を促進するようになっている、ノズル装置。
28. 第１および第２のノズルアッセンブリが、前記流体へのガスの混合を促進するように構成されている、請求項２７に記載のノズル装置。
29. 第１および第２のノズルアッセンブリが、前記流体へのガスの供給を促進する、請求項２８に記載のノズル装置。
30. 第１および第２のノズルアッセンブリのそれぞれが、ガス源から各ノズルアッセンブリへのガスの流体連通を可能とする、さらなる流体導管を備える、請求項２７〜２９のいずれかに記載のノズル装置。
31. 第１および第２のノズルアッセンブリのそれぞれが、第２流体チャンバに開口する第２流体出口を形成する排出パイプを備える、請求項２７〜３０のいずれかに記載のノズル装置。
32. 第１および第２のノズルアッセンブリの前記排出パイプが、第２チャンバ内で回転流を生じさせるように配置される、請求項３１に記載のノズル装置。

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