JP4620711B2 - 気体輸送法 - Google Patents

Description

本発明は、空気輸送に関し、詳細には、通常では移動および扱うのが困難である高粘度重質の材料を輸送する方法に関する。

本発明が関与する材料の種類の１つの例は、石油開発工業により提供される。油井が掘削される場合、掘削操作により生じる掘りくずが、掘削プラットフォーム上に持ち上げられて載せられる。掘削操作の大部分において、特殊なタイプのオイルが、潤滑剤として、ポンピングにより下方へ輸送されてドリルビットに到達する。上昇して掘削プラットフォーム上に到達する、オイルにより汚染された材料は、最近まで、海中へ廃棄されていた。環境的理由から、このような廃棄は、もはや許容されず、材料は、現在、沿岸へ輸送されて、処理される。
一方、特許文献１では、圧力容器から管およびホースライン内へ固体を含有する材料を均等で連続的に輸送する装置が開示されている。
ドイツ特許第４０１０６７６号明細書

掘削装置で、石油により汚染された掘りくずは、掘削装置で再使用するために石油の大部分を除去するために、スクリーニングされる。依然として、ある程度の石油に汚染されている掘りくずは、高粘度重質ペーストの形で沿岸へ輸送される。通常、前記掘りくずは、約１０トンの容量の特殊なスキップ内に入れられ、その後、掘削装置から供給船上にクレーンにより積込まれる。これは、悪天候では困難で危険な操作であり、大きな労力と費用がかかる。
また、特許文献１では、圧力容器の出口において、輸送される材料は、ノズル内の輸送空気と混合され、一方、輸送される材料は、コンベヤスクリューによりノズルに均等に供給される。しかし、このような装置では、機械的撹拌が低減される欠点を有する。

本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであって、その目的は、海上の石油掘削装置から生成される高粘度の掘りくずを効率的に沿岸へ輸送する方法を提供することである。

我々は、これまでは可能でなかった、例えば掘りくずなどの高粘度重質ペースト材料を輸送する驚くべき新規の方法を見出した。

本発明は、比較的大型の容器から空気輸送手段により、高粘度重質ペーストの形の材料を輸送することが可能であるという意外な発見を基礎とする。今まで、空気輸送システムは、比較的自由流動性がある材料か、または、少ない量の湿った粘度性のある材料を輸送するときにのみ適すると考えられていた。

本発明では、石油掘削装置から出された石油に汚染された掘りくずを処理する方法であって、前記石油に汚染された掘りくずから少なくとも一部の石油を分離して、分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を産生するステップと、第１の圧力容器に前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を充填するステップであって、前記第１の圧力容器は、注入口と、下部に設けられた円錐形部分と、前記下部に設けられた円錐形部分の端部に向かって配置された排出口とを含み、前記第１の圧力容器は、前記石油掘削装置上に配置されているようなステップと、前記第１の圧力容器の前記排出口から前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を管へ排出する唯一の手段として、前記第１の圧力容器に圧縮された運搬用ガスを供給するステップと、前記第１の圧力容器の前記排出口から前記管を通して前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を第２の圧力容器へ運搬するステップであって、前記第２の圧力容器は、貨物船の上に配置されているようなステップと、前記第２の圧力容器の中の前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物が前記貨物船によって沿岸近くまで輸送されるステップと、前記第２の圧力容器の中の前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を前記貨物船から前記沿岸へ輸送するステップとを含む方法を提供している。

自由流動性のないペーストとして、本発明においては、高粘度および／または重質ペーストまたは粘土のような材料、例えば石油掘削装置の掘りくずを対象としている。

輸送可能な容器は、好ましくは、貯蔵容器と空気輸送容器との組合せである。

圧縮ガスは、好ましくは圧縮空気である。何故ならば、圧縮空気は比較的安価であるからであるが、ただし、ある場合には、不活性ガス、例えば圧縮窒素が使用されることもある。

好ましくは、前記容器が、注入口および排出口を備えている。容器への充填が前記注入口を経て行われるようにする。好ましくは、前記排出口が、前記材料の最終的な所定の目的地へ導くための導管に接続されている。

１つの好ましい実施例では、本発明の方法は、前記材料により容器を少なくとも部分的に充填した後、前記容器を排出ステーションに輸送するステップも含む。前記排出ステーションで、前記容器の内部に圧縮ガスを供給して、材料を前記容器から出して材料の目的地に輸送する。

好ましくは、前記容器が、円錐形ホッパー部分を含んでおり、円錐形ホッパー部分が少なくとも前記材料の排出中において前記容器の下部セクションを形成するようになっている。１つのさらなる好ましい実施例では、前記容器の前記下部に設けられた円錐形ホッパー部分が、前記容器の排出口の端部である。

本発明の方法で扱われる材料の性質に起因して、容器からの材料の流出は、完全には達成されない傾向が存在する。これは、排出の間に発生する流れのタイプが、核流れ（core flow）または漏斗流れ（ファネルフロー）として知られている形を有するからである。このタイプの流れが発生すると、排出口の直上の材料が、排出口例えば出口弁を通過して流下することになり、つまり、材料の流下の核（コア）が、出口の直上に形成されることになる。しかし、高粘度材料では、この核の周りにある材料が動かない。核の部分の材料が流下すると、凹部が材料の上面に発生し、この凹部を包囲する材料は、核内に流下する。高粘度材料の場合、核の周りにある材料が、容器内に残る傾向が存在する。

本発明人が関与するこの種の材料においてさえ、容器の下部に設けられた円錐形部分の円錐角を変化させることにより、容器からの流出の性質を変化させることが可能であることが発見された。円錐角が変化されて一定値または臨界値を下回ると、流れは、核流れからいわゆる質量流（マスフロー）へ変化する。質量流の場合、材料は、均一な方向に１つの質量として、材料全体が動く状態で出口へ向かって下降する。従って、質量流を達成するように設計された容器を使用することと、材料の表面の上方に圧縮ガスを供給することとの組合せは、容器が完全に空になるように、容器内の内容物を排出口を通過させて押し出すことができる。

円錐角臨界値が、当業者により良く理解されるように、輸送される材料に依存して異なる。

本方法において、容器内で使用される圧力も、材料の性質に依存して異なる。しかし、我々は、４〜８バールの圧力が適切であることを見出した。

本発明の１つの実施例では、ドリルカッティングすなわち掘りくずが、加圧されることが可能である比較的小さな第１の容器内に充填され、前記材料すなわちドリルカッティングが、前記第１の容器から圧力下で管を経て、同様に加圧されることが可能である１つ以上のさらなる容器に供給される。前記さらなる容器は、前記材料の排出が行われる位置に輸送されるか、または、前記さらなる容器は、それらの元の位置にあるままであり、前記材料は、前記１つ以上のさらなる容器から排出されて、さらに別の容器内に入れられ、前記さらに別の容器自身は、目的地に輸送される。

本発明は、高粘度重質ペーストの材料を輸送するための装置であって、前記装置は、液圧流体により加圧されることが可能である容器であって、前記容器は材料注入口と材料排出口とこの材料排出口に接続される管とを備えているような容器と、前記注入口を経て前記容器内に材料を充填するための手段と、前記容器に圧縮ガスを供給するためのガス供給手段であって、材料が前記排出口を経て流出して前記管に沿って流れることを引き起こすようなガス供給手段とを含んで成る装置も提供する。

従来公知の圧力容器では、２バールの最大圧力に耐えることが期待されている。本発明の１つの好ましい実施例によれば、本発明の装置は、圧縮空気により４〜８バールに加圧されることが可能である容器を含んで成る。

本発明の実施例を添付図面を参照して以下に説明する。

図１を参照すると、沖合の石油掘削装置１のプラットフォーム３上には、加圧容器５が配置されており、加圧容器５内には、掘削プロセスにより生成された、スクリーニングされたドリルカッティングすなわち掘りくずが充填される。この加圧容器５は、上部に設けられた材料注入口と、下部に設けられた材料排出口と、容器の内部に圧縮空気を供給するための手段とを含む。材料注入口は、英国特許第１５３９０７９号明細書に記載のものに類似の弁機構を含んでおり、容器全体は、Ｃｌｙｄｅ ＭａｔｅｒｉａｌｓＨａｎｄｌｉｎｇ Ｌｉｍｉｔｅｄ （Ｃｌｙｄｅ）により製造および販売されているものに類似であってもよい。

操作中、加圧容器５を含む空気輸送システムは、加圧容器内に材料を充填することと加圧容器から材料を排出させることとの周期に従う。周期の開始時には、入口弁（Ｃｌｙｄｅシステムにおいてはこの弁は、部分的に球状の閉鎖部材を含む）が、閉鎖されている。放出弁は、雰囲気に容器圧力を等しくするために開かれる。入口弁が開かれ、石油掘りくず／石油混合物が、加圧容器内に供給される。加圧容器が、一杯になると、入口弁が閉じる。放出弁も閉じられ、容器は、この時点で、密封されることになる。次に、空気入口弁が開かれ、材料が半固体スラグの状態で管７に沿って輸送される。

図１に示されているように、管７は、加圧容器５の下方の位置から、コンテナ組立９の上方の上昇位置へ延びる。コンテナ組立９は、支持フレームワーク１３内に配置されている３つのＩＳＯコンテナサイズの容器１１を含んで成る。（他の実施例では、コンテナ組立は、３つではない数の容器１１を含みうる）。管７は、コンテナ組立９の上面の上方へ延びており、管７は、コンテナ１１のそれぞれの注入口に導くような下方へ延びた分岐を有している。

各コンテナ１１は、下部に設けられた円錐形ホッパー部分１５を含み、この部分１５の最下位点には排出口１７が位置しており、これにより、コンテナ１１内の材料が、管１９を経て、ホース接続管２１に排出されるようになっている。

１つのさらなるコンテナ組立２５を備える供給船２３は、石油掘削装置１に接近させることができる。可撓性ホース２７の一端は、ホース接続管２１を介して管１９と接続されている。ホース２７の他端は、供給船２３上に位置する充填管２９に接続されている。充填管２９は、供給船２３の後部からコンテナ組立２５の上方の位置に延びており、分岐管は充填管２９から下方へ延びて、コンテナ組立２５の一部を形成するコンテナ３１のそれぞれのコンテナ３１の注入口に到達している。

図２に示されているように、さらなる加圧容器、例えば、コンテナ組立９に掘りくず／石油混合物を供給するための加圧容器３３などが設けられることもある。

図３および図４には、図１および図２におおよそ類似の配置が示されている。しかし、この場合、掘りくず／石油混合物は、石油掘削装置プラットフォーム上に位置するコンテナ組立９から供給される。コンテナ組立４１は、供給船２３上に位置し、このコンテナ組立内のコンテナは、コンテナの長手軸線が、図１の実施例の場合のように垂直ではなく、水平に延びる状態で配置されている。供給管２９は、この場合にも、コンテナ組立４１の上方の位置に延び、分岐管４３を有し、分岐管４３は、下方へ延びて、コンテナの側面に位置する、各コンテナの入口に到達する。

図４により明瞭に示されているように、実際に、２つのコンテナ組立４１が配置され、コンテナ組立４１のそれぞれは、供給管２９を備え、供給管２９は、可撓性ホース２７に接続することができる。

添付図面の図５において、図１および２を参照して前述された本発明の方法での第１の段階が示されている。供給船２３上のコンテナ２９を充填した後、供給船２３は、沿岸へ移動し、その場所で、排出プロセスが実施される。排出管５１が、コンテナ２５のそれぞれのコンテナ２５の排出口１７から延びる。この排出管５１は、可撓性ホース５３に接続され、可撓性ホース５３は、供給船２３上に位置する接続点５５から延びて、陸上に位置するさらなる接続点５７に到達する。大型コンテナ６１の上方の上昇位置に導く管５９が、接続点５７から延びる。管５９は、大型コンテナ６１の上面に位置する入口６３に接続されている。大型コンテナ６１は、下部円錐形部分６５を有するコンテナ２５の形状におおよそ類似の形状を有する。所望の場合、大型コンテナ６１内に充填された材料は、下部にある出口６７を経て排出させることができる。

コンテナ２５から大型コンテナ６１へドリルカッティング／石油混合物を供給するプロセスは、加圧容器５からコンテナ１１に材料を輸送するのに関連して、前述のものに類似の空気輸送を含む。

図６において、図３および４を参照して前述した方法での１つのさらなる段階が示されている。供給船２３のコンテナ３１が材料により充填されると、供給船２３は、石油掘削装置１から沿岸へ移動する。停泊されると、コンテナ３１は、クレーン７１により供給船２３から持上げられて、道路車両７３上に置かれる。

図７（ａ），７（ｂ），７（ｃ）に示されているＩＳＯコンテナサイズの輸送コンテナ３１は、サポートフレーム８１内に位置し、コンテナ３１の長手方向は、（図７（ａ）および７（ｂ）では）水平に配置され、（図７（ｃ）では）垂直に配置されている。容器３１は、部分的に球状に形成された上端部８３と、円筒形状の本体セクション８５と、下部に設けられた円錐形セクション８７とを有する。円錐形セクション８７の最下位点の個所において、コンテナ３１は、排出弁８９を備えている。

図８に示されているコンテナ組立９１は、複数のコンテナ９３を備えて成り、各コンテナ９３は、支持フレーム９５内に配置されている。弁９９を有する充填管９７は、各コンテナ内に延びており、コンテナ９３の上端８３内に配置されているコンテナ注入口に到達している。弁１０５を有する圧縮空気ライン１０３も、各コンテナ９３の上端内に延びて到達している。任意の数のコンテナが、この方法で、共通の材料排出管に接続されることが可能である。

各コンテナ９３の下端の個所に排出弁８９が設けられており、排出弁８９は、適切な場合には分岐管１０９を介して排出弁８９に接続されている管１０７を有する。管９７を経て充填されたコンテナ９３を空にするために、その弁が閉じられ、排出弁８９が開かれ、圧縮空気が、空気ライン１０３を経てコンテナ９３に供給される。ドリルカッティング／石油混合物は、圧縮空気の圧力下でコンテナ９３から強制的に流出されて、管１０７内に流入する。円錐形すなわちホッパーセクション９３の円錐角が一定値より小さいことに起因して生じる、コンテナ９３からの材料流出は、質量流（マスフロー）として知られているタイプであり、その結果として、材料全部が、コンテナ９３から均一に出ることになる。

図９において、立面図（図９（ａ））および平面図（図９（ｂ））により供給船が示されている。供給船は、大型輸送容器１１１を備え、大型輸送容器１１１は、供給船の甲板を貫通して延びている。この配置は、数千トンのドリルカッティング／石油混合物に耐えることが可能であり、この混合物は、気圧式にポンピングされてタンクから排出されて、沿岸基地貯蔵コンテナに入れられることが可能である。輸送容器１１１が有する円錐角は、質量流が発生するように定められており、大型輸送容器１１１が図８の実施例と類似の方法で働くようになっている。

図１０において、立面図（図１０（ａ））および平面図（図１０（ｂ））により供給船の別の１つの実施例が示されている。この場合、供給船は、２０ｆｔ ＩＳＯコンテナフレームの外被内に嵌合するような輸送コンテナ１１３用である。

ＩＳＯコンテナ容器の使用することにより、供給船をほぼ改造しないで使用することが可能になる。ＩＳＯコンテナ容器の使用を含む本発明の方法は、異なる方法で操作されることも可能である。

本発明による１つの実施例では、複数の空のＩＳＯコンテナ容器が、石油掘削装置上のクレーンにより持上げられて、石油掘削装置上に置かれる。コンテナ容器は、排出管を内蔵する支持フレーム上に直立し、コンテナ容器は、１つのラインの貯蔵容器へと組立てられ、貯蔵容器のそれぞれは、約２０トンのドリルカッティング／石油混合物を貯蔵することが可能である。加圧容器５（図１参照）は、ドリルカッティング／石油混合物を、スクリーンまたは遠心分離機から出して輸送して、ＩＳＯコンテナ容器内に入れるのに使用される。これらのコンテナ容器は、次いで、図１に関連して前述したように、貯蔵内容物を輸送するために、供給船上に置かれて使用される。

この方法の１つの利点は、供給船が存在しない場合、石油掘削装置上に中間倉庫が存在することにある。さらに、石油掘削装置からの輸送率が、標準空気輸送システム（Ｃｌｙｄｅシステムなどの）が単独で使用される場合より大幅に高い。加えて、ホースサイズを最小化することができる。

ＩＳＯコンテナ容器を利用する１つの代替実施例は、供給船上でこれらのコンテナ容器を使用することを含んでいる。図１０に示されているように、この実施例は、３０または４０個のこれらの容器が直立するとともに供給船上に一緒に積まれ、４００または５００トンの掘りくずが入れられ輸送されることが可能な安定した構造を形成している。コンテナ容器が港に戻った場合、コンテナ容器の内容物は、沿岸に空気輸送されることも可能である。代替的に、タンクが、クレーンにより持上げられて、水平方向に回転され、標準ＩＳＯコンテナ用の路上走行車の上に置かれることも可能である。適切な場合において、タンクは、供給船上に積重ねられているのと同一の方法で岸壁に積重ねられることも可能である。コンテナ容器が処理プラントで受取られる際において、コンテナ容器は、直立させられ、掘りくず／石油混合物をそれらの目的地に輸送するために輸送容器として使用される。

本発明による１つのさらなる実施例では、ドリルカッティング／石油混合物は、半沈潜（semi-submersible）石油掘削装置または掘削プラットフォームの脚部内に大量に貯蔵される。脚部は、通常１５ｍの直径を有する。脚部内に位置し、前述の原理と同一の原理で動作する加圧容器は、ドリルカッティング／石油混合物を貯蔵し、次いで、供給船上に材料を輸送するために、空気輸送容器として使用される。

ある程度のドリルカッティングでは、圧力容器内で低摩擦ライニングを使用することが必要でありまたは望ましいこともある。このようなライニングは、前述のように、圧力容器の内面からドリルカッティングを排出させるのを支援するために、質量流が生じるような円錐角の使用と組合せて使用されることも可能である。

本発明の実施形態による第１の方法を示している立面図である。 図１の平面図である。 本発明の実施形態による第２の方法を示している立面図である。 図３の平面図である。 図１の方法で輸送された場合における沿岸での操作を示している立面図である。 図３の方法で輸送された場合における沿岸での操作を示している立面図である。 本発明の方法で使用される標準ＩＳＯコンテナサイズ容器を示しており、（ａ）は水平方向に倒した図であり、（ｂ）は上端側から見た図であり、（ｃ）は垂直に倒立させた図である。 ２つのＩＳＯコンテナサイズの容器の組立を示している。 本発明の方法で使用される容器を収容する石油掘削装置供給船を示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上方から見た図である。 本発明の方法で使用される容器を含む石油掘削装置供給船の１つの代替実施例を示しており、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上方から見た図である。

符号の説明

１ 石油掘削装置
５，３３ 加圧容器
７ 管
１１，２５，３１，９３ コンテナ
１５ 円錐形ホッパー部分
１７ 排出口
１９ 管
２１ ホース接続管
２３ 供給船
２７，５３ 可撓性ホース
５１ 排出管
５５，５７ 接続点
６１ 大型コンテナ
８３ 球状に形成された上端部
８５ 円筒形本体
８７ 円錐形部分
８９ 排出弁

Claims (14)

1. 石油掘削装置から出された石油に汚染された掘りくずを処理する方法であって、
   前記石油に汚染された掘りくずから少なくとも一部の石油を分離して、分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を産生するステップと、
   第１の圧力容器に前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を充填するステップであって、前記第１の圧力容器は、注入口と、下部に設けられた円錐形部分と、前記下部に設けられた円錐形部分の端部に向かって配置された排出口とを含み、前記第１の圧力容器は、前記石油掘削装置上に配置されているようなステップと、
   前記第１の圧力容器の前記排出口から前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を管へ排出する唯一の手段として、前記第１の圧力容器に圧縮された運搬用ガスを供給するステップと、
   前記第１の圧力容器の前記排出口から前記管を通して前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を第２の圧力容器へ運搬するステップであって、前記第２の圧力容器は、貨物船の上に配置されているようなステップと、
   前記第２の圧力容器の中の前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物が前記貨物船によって沿岸近くまで輸送されるステップと、
   前記第２の圧力容器の中の前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を前記貨物船から前記沿岸へ輸送するステップと
   を含むことを特徴とする方法。
2. 前記石油に汚染された掘りくずを分離するステップは、スクリーンを使用することを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記石油に汚染された掘りくずを分離するステップは、遠心分離機を使用することを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の圧力容器は、部分的に球面状に形成された上端部と、前記下部に設けられた円錐形部分の上に設けられた円筒状本体とを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記第１の圧力容器の中には低摩擦性のライニングが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の圧力容器は、最大で２０トンまでの前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を保持するように構成されているＩＳＯサイズのコンテナであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記管は前記第１の圧力容器及び前記第２の圧力容器から取り外せるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記管は可撓性を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
9. 前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を前記貨物船から沿岸へ輸送するステップは、
   第２の管の一端を前記第２の圧力容器の排出口に取り付けるステップと、
   前記第２の圧力容器の排出口から前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を前記第２の管へ排出する唯一の手段として、前記第２の圧力容器に圧縮された運搬用ガスを供給するステップと、
   前記第２の圧力容器の前記排出口から前記第２の管を通して前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を沿岸に配置されたタンクへ運搬するステップと
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
10. 前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を貨物船から沿岸へ輸送するステップは、前記第２の圧力容器を前記貨物船から移動させるステップと、前記第２の圧力容器を沿岸上に置くステップとを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
11. 前記第２の圧力容器は、ＩＳＯコンテナフレーム内に嵌合するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
12. 前記第１の圧力容器は、最大で８バールまでの前記圧縮された運搬用ガスにより加圧されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
13. 前記第１の圧力容器の前記排出口から前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物を排出する唯一の手段として前記第１の圧力容器に供給される前記圧縮された運搬用ガスは、７から８バールであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
14. 前記第１の圧力容器へ圧縮された運搬用ガスを供給するステップにおいて、前記分離された掘りくずあるいは石油残留物を含む混合物が、前記圧縮された運搬用ガスを供給することによって前記第１の圧力容器の前記排出口から質量流を生じながら排出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。

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