JPS6311042B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の要約 原油と産出水と産出固形分と20体積％以下のガ
スとを含有する混合物を１重量％未満の水を含有
する油流と100ppm以下の油を含有する水流とに
分離する。混合物を濾過器に通して産出固型分を
除去し、次いで繊維状コアレツサ素子を備えるコ
アレツサ容器を通過させる。原油は、ガスを溶解
して粘度を減少させ、加圧下で運転して溶液中の
ガスによる発泡を阻止する。油流および水流を
夫々さらにコアレツサを介して通過させて清浄化
することもできる。濾過器は、油流または供給原
料混合物によつて連続的にバツクウオツシングす
ることができる。洗浄液は油流と合せられる。

この発明は、炭化水素油と水とを含有する混合
物の分離に関するものであり、殊に原油と産出水
との混合物の分離ならびにそのための装置に関す
るものである。

油田における原油の産出において、初期には油
は通常水分を実質的に含まないで産出される。し
かしながら、時間の経過と共に原油と共に産出す
る水の割合は通常増大し、ついには油を坑口から
パイプラインまたはタンカによつて輸送する前に
油を産出水から分離するのが望ましくなる。

油と水との分離のため、従来よりコアレツサと
して知られる分離機の使用が提案されている。例
えば、少量の水を航空燃料や舶用燃料から除去す
るため、また少量の油を廃水から分離するために
従来よりコアレツサが提案されている。

この発明の目的は、原油と産出水と産出固形分
とを含有する供給原料混合物を分離して実質上水
分が除去された油を得るための方法および装置を
提供するにある。

この発明によれば、容器内に配置されたコアレ
ツサ素子を備えるコアレツサを使用して原油と産
出水と産出固形分と約20体積％以下のガスとを含
有する混合物を水分が実質的に除去された油流と
100ppm以下の油を含有する水流とに分離する方
法は、 (a) 濾過器を介して混合物を通過させて混合物か
らコアレツサを閉塞させる固形分の実質的部分
を除去し、 (b) 濾過液をコアレツサを介して通過させて油相
と水相とを生成せしめかつ２相を分離して水分
が実質的に除去された油流と 100ppm以下の油を含有する水流とを形成するこ
とよりなる。

この方法は、 (1) コアレツサの運転条件を適当に制御して油流
の水分を１重量％未満にすること、もしくは (2) 油流の水分を１重量％より多くし、油流をも
う１つのコアレツサを介して通過せしめて水分
を１重量％以下に減少させることによつて効果
的に実施することができる 濾過前の混合物中の産出固形分は、 1000ppmまででもよく、通常５乃至1000ppmの範
囲である。濾過液は5ppm未満、好適には1ppm未
満を含有するのがよい。ガス量は通常10体積％未
満である。

油流は次工程（以下「油洗浄」という）におい
て処理されて0.1重量％以下の水を含有する油製
品と1000ppm以下の油を含有する水とを生成する
ことができる。

水流（上記の油洗浄からの水を付加してもよ
い）は同じく次工程（以下「水洗浄」という）に
おいて処理されて、15ppm以下の油を含有する水
製品と５重量％未満の水を含有する油とを生成す
ることができる。

この方法によつて分離される混合物は、ガスを
部分的に除去した原油、殊に10体積％以下のガス
と10乃至50重量％の水とを含有する原油であつて
もよい。原油が約10体積％を越えるガスを含有す
るとき、ガス分離工程を固形分除去用濾過に前置
してもよい。

混合物中のガスの存在は、コアレツサ内の分離
作用に逆効果を与えるように考えられるが、驚く
べきはことに、完全にはガス抜きをしていない原
油、例えば２乃至10体積％のガスを含有するもの
は処理できることを突止めた。

このガスに加えて、混合物は溶解したガスを通
常含有しており、その量は圧力に依存する。溶解
したガスは、混合物の粘度を減少させ分離を促進
するのでガスの実質量が溶解しているのが好適で
ある。濾過器およびコアレツサの適当な運転圧力
は30乃至1000Psigの範囲であり、好ましくは圧力
を適当にして分解ガスを溶存したままに保持す
る。濾過器とコアレツサとの内部の混合物温度
は、ワツクス分がある場合、ワツクス析出温度以
上であるのが好ましい。温度は35℃（95〓）以上
であるのが便利であり、油井を出た後に例えばタ
ンク内に貯留されて原油と水との混合物が冷却さ
れる場合、分離工程の前に加熱するのが望まし
い。

濾過の目的は、通常原油内に存在する産出固形
分、例えば砂粒、沈澱した塩、またはパイプのス
ケールを除去することであり、この固形分はコア
レツサを急速に閉塞させコアレツサにかかる圧力
差を上昇させる。

濾過の実施により、このような固形分の実質部
分を除去し、従つてコアレツサの運転寿命を適切
にし、例えば、コアレツサ内の素子の細孔寸法が
約50ミクロンの場合、濾過によつてこの寸法の細
孔を閉塞する固形分の実質的部分を効果的に除去
する。

固形分除去用濾過器は、例えばポリプロピレ
ン、ポリエステル繊維、またはポリアミド等の合
成素材のスクリーン、もしくはステンレス鋼のス
クリーンでもよい。代案として濾過器は砂等で構
成してもよく、濾過された固形分はバツクウオツ
シング等によつて除去可能であり、これによつて
濾過器を分解する手間が省ける。

濾過器内の流れは軸方向流でも半径方向流でも
よい。

濾過器の運転は次のようにして行なわれる。濾
過器の上流側圧力は1000Psigまでとし、濾過器の
圧力降下を40Psig以下、例えば、１乃至20Psigと
するのが便利であり、滞留時間は0.1乃至10分、
好ましくは0.3乃至２分とする。

濾過された固形分によつて濾過器に発生する圧
力降下が大きくなつた場合、または一定時間が経
過した場合、濾過器をバツクウオツシングしまた
は取り替えて濾過器に大きな圧力降下が発生する
のを回避する。

濾過器のバツクウオツシングは供給原料混合物
または油製品で行なうのが便利であり、洗浄液は
分離された油製品と合わせられる。バツクウオツ
シングは、濾過器の一部をバツクウオツシングす
ると同時に残部を介して順流を維持することによ
つて定期的にまたは連続的に実施してもよい。

さらに、本発明によれば、コアレツサ素子を有
する容器よりなり、原油と、１乃至50重量％の産
出水と、少量の産出固形分と、20体積％以下のガ
スとを含有する混合物を１重量％未満の水を含有
する油流と100ppm以下の油を含有する水流とに
分離するのに好適に使用され、前記産出固形分の
除去用濾過器を備え、この濾過器をコアレツサ容
器に連結して濾過した混合物を供給原料としてコ
アレツサ容器に通過させることからなる油と水と
を含有する混合物を油流と水流とに分離する装置
が提供される。

「コアレツサ」の用語は当業者に周知であり乳
濁液等の分散液内に発生し重力では容易に分離さ
れない小さな油滴または水滴を凝集させて分離を
促進する装置を意味する。

誤解を避けるため、「コアレツサ」の用語は原
油と水との混合物内の小滴を分離できないプレー
ト型分離機および静電式分離機は意味しない。

コアレツサ素子は、例えば、襞を付した紙、ガ
ラス繊維または他の繊維状材料で作成してもよ
く、混合物が半径方向に流れる環状にするのが便
利である。

素子の細孔寸法を適当に選択し、凝集が効果的
に起るために十分に小さく、濾過した原油内の固
形分によつて急速に閉塞される程には小さくない
ようにする。素子の細孔寸法は通常20乃至100ミ
クロンの範囲である。

細孔寸法とは、素子が特定の細孔寸法の粒子の
95％を捕捉することを意味する。従つて、20ミク
ロンの細孔寸法の素子は20ミクロンの粒子の95％
を捕捉する。

コアレツサの運転は、次のようにして行われ
る。すなわち、油相の滞留時間は0.1乃至５分、
好ましくは0.5乃至３分とする。コアレツサ素子
の上流側の圧力は、1000Psigまでとし、コアレツ
サ素子にかかる圧力降下は好ましくは100Psiであ
り、１乃至40Psiが便利である。

コアレツサを運転して、混合物の主成分（通常
は油）をコアレツサ素子の下流側で連続相にする
のが好適である。これの効果は、凝集した水滴が
コアレツサ素子を出て行く際に油相内を通過し重
力によつてコアレツサ容器底部に沈降する。コア
レツサ素子は、例えば、閉じ込められた固形分に
よつて圧力降下が大きくなつた場合、取り替えて
もよい。

この発明の好適な実施例によれば、原油と、１
乃至50重量％の産出水と、1000ppm以下の少量の
固形分と10体積％以上のガスとを含有する供給原
料混合物を分離して1.0％未満の水を含有する油
を生産する方法は、 (a) 混合物を分離機を介して通過させてガス量を
10体積％以下に減少させ、 (b) 混合物を濾過器を介して通過させて固形分を
除去し、この濾過器はバツクウオツシングによ
つて再生可能でありかつバツクウオツシングは
供給原料混合物で行い、しかも洗浄液を油製品
と合し、 (c) 粘度を減少させるために十分な量のガスを溶
存した濾過液を大気圧以上の圧力で運転するコ
アレツサを介して通過させてガスを溶存状態に
保持し、さらに凝集した水滴がコアレツサの下
流側で連続した油相内を通過して重力によつて
沈降することにより油相と水相とを生成し、２
相を分離して油流と100ppm以下の油を含有す
る水流とを形成し、 さらには (1) コアレツサの運転条件を適当に制御して油
流内の水分を１重量％未満にし、または (2) 油流内の水分を１重量％を越えさせ、油流
をもう１つのコアレツサを介して通過させて
水分を１重量％未満に減少させ、 (d) 水流をもう１つのコアレツサを介して通過さ
せて油を除去し油分を減少させて水製品を得る ことより成る。

この発明のもう１つの目的は、原油と１乃至50
重量％の産出水と少量の産出固形分と20体積％以
下のガスを含有する混合物を分離して１重量％以
下の水分を含有する油流と100ppm以下の油を含
有する水流とを生成する装置を提供することにあ
り、この装置は (a) 産出固形分を除去する濾過器と (b) 濾過した混合物を油流と水流とに分離する コアレツサ素子を備える容器とからなり、この
コアレツサ容器は濾過器に接続されて濾過された
混合物が供給原料としてコアレツサ容器へ送られ
る。

コアレツサ素子の細孔寸法は30乃至70ミクロン
の範囲に設定することができる。この装置は容器
内に配置した第２コアレツサ素子を備えて濾過さ
れた混合物を濾過器から分離し、この第２コアレ
ツサ容器は濾過器とおよび第１コアレツサ容器と
接続して第１コアレツサと直列にまたは並列に運
転することができる。

第２コアレツサ容器を第１コアレツサ容器に接
続して油流を供給原料として通過させることがで
き、第２コアレツサの細孔寸法は25乃至50ミクロ
ンである。

濾過器は、その一部をバツクウオツシングする
と同時に残部を介して順流を維持しかつバツクウ
オツシングを供給原料混合物の一部または油流で
実施し、バツクウオツシングされた物質をコアレ
ツサからの油流と結合することができる。

この発明を添付図面を参照して説明する。種々
の供給原料の成分は後述する通りである。

第１図において、原油は油―ガス分離機２へ送
られ、この分離機は発明者の同時出願である英国
特許願第27650／78号明細書および第42873／78号
明細書に記載の通りであり、この分離機からガス
抜きされた油は濾過器４へ送られて固形分が除去
される。代案として、分離機２は従来の重力式ガ
ス―油分離機でもよい。濾過器４は、ポリプロピ
レン濾過素子を備え、濾過器の１セグメントをバ
ツクフラツシングすると同時に濾過器の残部を介
して順流を維持する装置を有し、英国、ニユーベ
リー所在のザ プレンテイ グループ社（The
Plenty Group Limited）から市販されているも
のである。濾過された油は、次いで、約50ミクロ
ンの細孔寸法のガラス繊維のコアレツサ素子を備
えた容器６へ送られて主分離にかけられ、油流５
と水流７とになる。

第２図において、油流５は襞付紙またはガラス
繊維を有する油洗浄容器８に送られ、これより洗
浄された油製品１６と水流１８とが得られる。水
流１８は水流７へまたは水流１２へ送られる。水
流７は襞付紙またはガラス繊維のコアレツサ素子
を備えた水洗浄容器１０へ送られこれより洗浄さ
れた水流１２と油流１４とが得られる。油流１４
は容器１０へ流入する水流７と合せられる。

第３図において、原油供給原料は線路２９を介
して油―ガス分離機２８に送られ、これよりガス
抜きされた原油は線路３０を介してバツクウオツ
シング可能な濾過器２６へ送られ、これより濾過
液は線路３６を介してコアレツサ容器２０へまた
は線路３８を介してコアレツサ容器２２へ送られ
る。２つの容器２０，２２は線路４４を介して並
列にまたは直列に作動するように配置される。分
離された油は、線路４２を介して容器２０からか
つ線路４８を介して容器２２から取出される。分
離された水は、線路４０を介して容器２０から取
出され、線路４６によつて容器２２から取出され
た水と合せられ、合した分離された水は線路５０
を介して油―水分離機２４へ送られ、これより洗
浄された水は線路５２を介して得られる。濾過器
２６は、線路３２を介して供給される。供給原料
によつてバツクウオツシングされ、バツクウオツ
シングされた物質は線路３４を介して線路４２内
の油製品へ送られる。線路５２内の水に溶解した
ガスは、排水する前にサイクロン（図示せず）内
で除去される。

油―ガス分離 油―ガス分離機への供給原料 60体積％のガス 10重量ppmの固形分 10重量％の水 を含有する原油 供給原料の温度は約120〓、圧力は約400Psig 油―ガス分離機からの生成物 ５体積％のガス 10重量ppmの固形分^* 10重量％の水 を含有する原油生成物Ａ ^*砂粒、沈澱した塩、パイプのスケールおよび
他の物質からなる固形分 固形分の濾過 濾過器への供給原料 生成物 Ａ 供給原料の温度は、約120〓、濾過器の注入口
側の圧力は約400Psig、滞留時間は約0.5分 濾過器からの生成物 ５体積％のガス １重量ppmの固形分 10重量％の水 を含有する原油生成物Ｂ コアレツサ コアレツサへの供給原料 生成物 Ｂ 供給原料の温度は約120〓、コアレツサ素子の
上流側圧力は約380Psig、油相のコアレツサ容器
内での滞留時間は１分、 コアレツサからの生成物 油流：５体積％のガス １重量ppmの固形分 1.0重量％の水 を含有する原油 水流：100ppmの油を含有する水 油洗浄 供給原料 上記の油流 滞留時間は約２分 生成物：５体積％のガス １重量ppmの固形分 0.1重量％の水 を含有する原油 15ppmの油を含有する水 水洗浄 供給原料：上記水流 滞留時間は１分 生成物：1.0重量％の水を含有する油15ppmの油
を含有する水 コアレツサ容器６（第２図）内と、並列運転の
容器２０と２２（第３図）内のコアレツサ素子の
細孔寸法は約50ミクロンであつた。当初の圧力降
下は約3Psiであり、徐々に増加して約20Psiにな
り、この時点で素子を交換した。油洗浄容器８は
（第２図）と容器２２（第３図）内のコアレツサ
素子は、容器２０と直列で使用する場合は、細孔
寸法が30乃至40ミクロンであつたが、水洗浄容器
１０（第２図）と容器２４（第３図）の細孔寸法
は約15ミクロンであつた。

この実施例において、コアレツサ素子の寿命は
約500時間であり、この時点で交換した。

上記実施例を、容器６内のコアレツサ素子の細
孔寸法を50ミクロン（μ）の代りに約１ミクロン
（μ）にして反復した。コアレツサ素子は閉塞し
圧力は増大して５ 1/2時間後に交換しなければな
らなかつた。濾過器４を使用せずにこの実施例を
反復した際に、コアレツサ素子は10分後に閉塞を
起した。

濾過器内の水の除去 もう１つの実施態様として、濾過器底部に分離
した相を形成する水を取出し、これによつて混合
物から除去する。この工程による利点は、供給原
料中の水分を10重量％から５重量％に減少させる
ことによつてコアレツサの負荷を減少させること
である。この水は水洗浄工程への供給原料に付加
される。

解乳化剤の使用 次の夫々の条件下で２つの実施例を実施した。
１つは解乳化剤を全く添加せずに、１つは商標名
トレトライトDC964として市販されている解乳化
剤を30ppm添加して実施した。解乳化剤無添加の
場合、コアレツサからの油流の水分は4.0重量％
であり、解乳化剤添加の場合、この数値は0.4重
量％であつた。この２実施例において、コアレツ
サ素子の細孔寸法は20ミクロン（μ）であり、濾
過器の注入口での圧力は41Psigであり、コアレツ
サの注入口では33Psigであり、コアレツサの流出
口では30Psigであつた。運転温度は120〓であつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの方法のフローを示すブロツク図で
ありガスが濾過および主分離の前に原油と水との
混合物から除去される状態を示し、第２図は固形
分分離に後続する油洗浄および水洗浄段階を示す
詳細なフローブロツク図であり、第３図は濾過器
のバツクウオツシングおよびコアレツサの並列配
置を示す詳細なフローブロツク図である。 ２…油―ガス分離機、４…濾過器、５…油流、
６…容器、７…水流、８…油洗浄容器、１０…水
洗浄容器、１２…水流、１４…油流、１６…油製
品、１８…水流、２０，２２…容器、２４…油―
水分離機、２６…濾過器、２８…油―ガス分離
機、２９，３０，３２，３４，３６，３８，４
０，４２，４４，４６，４８，５０，５２…線
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 油と水とを含有する供給混合物を容器内に配
   置されたコアレツサ部材に通過させることからな
   り、前記供給混合物は原油と、生成水と、生成固
   形物と、20容量％までのガスとを含有すると共
   に、さらに供給混合物の粘度を低下させるのに十
   分な量の溶解したガスをも含有し、この混合物を
   最初に濾過器２６に通してコアレツサ２０を閉塞
   させる固形分の実質的部分を混合物から除去し、
   濾液をコアレツサ２０に通過させて油相と水相と
   を生成せしめ、２相を分離して水が実質的に除去
   された油流と100ppm以下の油を含有する水流と
   を形成し、コアレツサ２０の運転条件を油流中の
   水分を１重量％未満にするよう制御するか、また
   は油流中の水分が１重量％以上である場合はこの
   油流を他のコアレツサ２２に通過させて水分を１
   重量％未満となし、 前記各操作を大気圧よりも高い圧力下で行つて
   前記溶解ガスを液中に保持することを特徴とする
   油と水とを含有する供給混合物を油流と水流とに
   分離する方法。 ２ コアレツサ２０を操作して、凝集した水滴が
   コアレツサ部材の下流側で連続した油相内を通過
   し重力によつて容器底部に沈降して水相を形成す
   るようにすることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ３ 濾過器２６を操作して水を油から分離させ、
   水を分離相として濾過器２６から取出してコアレ
   ツサ２０に移す水の量を減少させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。 ４ 固形物を除去する濾過器２６は逆洗操作によ
   つて再生可能であり、濾過器２６の逆洗操作を供
   給混合物または油流によつて行い、洗浄液を油流
   と合することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   乃至第３項のいずれかに記載の方法。 ５ コアレツサ部材を有する容器からなり、原油
   と１乃至50重量％の生成水と少量の生成固形物と
   20容量％までのガスとを含有する混合物を、１重
   量％未満の水を含有する油流と100ppm以下の油
   を含有する水流とに分離するのに使用され、かつ
   前記生成固形物を除去する濾過器２６を備え、こ
   の濾過器をコアレツサ容器２０に連結して濾液混
   合物を供給物としてコアレツサ容器２０へ移送す
   る手段と、濾過器に対する圧力を工程全体に維持
   する手段とをさらに備えたことを特徴とする油と
   水とを含有する混合物を油流と水流とに分離する
   装置。 ６ コアレツサ部材の細孔寸法が30乃至70ミクロ
   ンであることを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の装置。 ７ 容器２２内に位置する第２コアレツサ部材を
   備えて濾過器２６からの濾過された混合物を分離
   し、この第２コアレツサ容器２２を濾過器２６お
   よび第１コアレツサ容器２０と連結して、前記第
   １コアレツサ２０に対し直列もしくは並列にして
   操作することを特徴とする特許請求の範囲第５項
   記載の装置。 ８ 第２コアレツサ容器２２を第１コアレツサ容
   器２０に連結して油流を供給物として移送し、こ
   の第２コアレツサは細孔寸法が20乃至50ミクロン
   の部材を備えることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の装置。 ９ 濾過器２６は、その一部を逆洗すると同時に
   その残部に対する前進流を維持しかつ供給混合物
   または油流の一部で逆洗を行い、逆洗液をコアレ
   ツサ２０からの油流と合する手段を備えることを
   特徴とする特許請求の範囲第５項記載の装置。