KR100326678B1 - 액체/고체분리방법 - Google Patents

Abstract

오일로 피복된 모래 입자는 하우징(1)으로 부하된다. 유동화 유니트(3)는 하우징의 바닥을 향해 공급된다. 유동화 유니트는 입자를 유동화하고 오일과 모래 입자를 분리하는 하나 또는 그이상의 하이드로 사이클론(8, 14)과 같은 분리기에 하우징으로부터 그들을 배출한다. 피복된 입자는 일부 예비 분리를 제공하는 사이클론 분리기(50)를 경유하여 하우징(1)에 인가될 수 있다.

Description

액체/고체 분리방법

유정(oil well)으로부터 나온 유체는 고체 입자(이후, "모래" 로 언급됨)가 진입된 오일, 물 및 가스를 여러 비율로 포함한다. 이 혼합물은 중력 하에서 상부 가스 층, 중간 오일층 및 하부 물 층으로 침전이 일어나는 층 분리기로 통상 공급된다. 이들은 분리기로부터 분리 출구를 통해 이동된다. 모래는 탱크 중 물 층의 바닥으로 자연스럽게 가라앉고, 적지 않은 모래 입자가 오일로 피복되기 때문에 물 출구를 통해 배출시키게 되는 것을 허용하는 것은 바람직하지 못하고, 주변 환경으로 되돌아가는 물과 함께 이러한 피복된 입자를 배출하는 것은 받아들여지지 않는다. 결과적으로 피복된 모래 입자는 층 분리기의 바닥으로부터 회수되고, 하나의 방법에 따라서 물 중 오염된 입자를 부유시키도록 반대 방향으로 회전하는 날개가 고정된 용기로 공급되어, 입자의 동적 접촉을 일으키고, 고체 입자로부터 오일 피복을 기계적으로 벗겨낸다. 이어서 깨끗한 고체 입자는 주변 환경에 배출될 수 있으나, 운반체 물은 오일을 제거하기 위하여 통상 부유로 처리되어야만 한다. 이것은 예를 들면 해양 플렛폼(marine platform)과 같은 프리미엄이 붙어 비용이 비싸고 공간을 많이 차지하기 때문에 어려움이 있다.

오일-피복된 모래 입자를 정화하는 것이 필요한 다른 경우로는, 예를들면 오일이 유출되어 해변을 오염시키는 경우가 있다.

본 발명에 따라 오일로 피복된 입자로부터 오일을 분리하기 위한 방법은 출구를 갖고 하우징 외부로부터 압력 하에 물을 공급하도록 배열된 액체 공급 덕트와, 상기 액체 공급 덕트의 출구를 지나 돌출된 그것의 단부입구를 갖는 액체 공급 덕트 내의 배출 덕트를 갖고, 상기 배출 덕트는 분리기로 이르는 유동화 유니트를 포함하는 하우징 내로 피복된 입자를 부하하고; 액체 공급 덕트로 물을 공급하여 출구에서 소용돌이를 일으키는 것으로 이루어지고, 상기 소용돌이는 오일과 입자를 교란시켜 입자로부터 적어도 부분적으로 오일을 벗겨내고, 물에 진입된 오일과 모래 입자를 배출 덕트, 더 나아가 오일, 물, 고체 입자를 분리하는 분리기로 이동시킨다.

유동화 유니트는 모래 입자로부터 오일을 격렬하게 벗기는 소용돌이 와류를 일으키고, 또한 분리된 성분과 접촉하는 어느 가동부의 필요 없이 오일, 물 및 모래를 배출한다.

상기 방법은 예를 들면, 오일 유출 후 오염된 해변으로부터 모래를 정화하고 또는 진흙을 내버리기에 아무 문제없이 정화되도록 시추 진흙(drilling mud)을 정화하기 위해 사용될 수 있지만, 유정(油井)으로부터의 생산 유체(production fluid)의 성분을 분리하기 위한 3층 분리기중 침강된 오일-피복된 모래를 처리하는 데 특히 유용하다. 임의로, 생산 유체중 오염된 모래는 3층 분리기로 그것이 진입하기 이전에 생산 유체로부터 오염된 모래의 침강 후 상기 방법에 의해 처리될 수 있다. 이들 경우에, 유동화 유니트의 액체 공급 덕트에 공급되는 물을 층 분리기의 물 출구로부터 취하는 것이 바람직하다. 이것은 상기 물이 비교적 높은 온도로 유지되게 하여 모래 입자로부터 오일 피복을 벗기는 것을 촉진시키게 된다는 점에서 이점이 된다.

분리기는 오일이 실질적으로 분리되고, 상류에 나타나고, 물과 모래가 하류에 나타나도록 배열되는 원심분리기 또는 단일 하이드로사이클론 단(stage)을 포함한다. 그러나, 분리를 개선하기 위하여, 두 하이드로사이클론 단이 제공되는 것이 바람직하고, 실질적으로 상류에 나타난 오일과 물로부터 하류에 나타나는 모래를 실질적으로 분리하는 액체/고체 분리 하이드로사이클론인 첫 번째 하이드로사이클론 및 상류에 나타난 오일로부터 하류에 나타난 물을 실질적으로 분리하는 액체/액체 분리 하이드로사이클론인 두 번째 하이드로사이클론이 제공된다. 하이드로사이클론의 사용은 모래입자로부터 오일의 추가 문지름을 일으키도록 충분한 원심분리력을 일으킨다.

고체/액체 분리 하이드로사이클론의 효능은 하이드로사이클론 입구에 공급되는 슬러리의 밀도에 따라 좌우된다. 특별한 유동화 유니트를 사용하는 본 발명은 유동화 유니트의 배출 덕트를 통하여 배출되는 슬러리의 밀도가 유동화 유니트의 변수를 미세하게 조정함에 의해 정밀하게 조절될 수 있기 때문에 분리기 중 고체/액체 분리 하이드로사이클론의 효능을 최대화하는데 특히 적합하다. 특별한 시스템을 위해 주어지거나 또는 변화 조건들을 조절하도록 조정할 수 있는 특별한 변수는 유동화 유니트의 액체 공급 덕트에 공급되는 물의 압력/흐름이고, 유동화 유니트의 액체 공급 덕트의 출구 및 배출 덕트의 입구의 축상 분리이다.

본 발명의 하나의 개념은 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 장치를 포함하고, 상기 장치는 오일 피복된 모래 입자를 위한 입구를 갖는 하우징으로 이루어지고, 상기 하우징은 출구를 갖고 하우징 외부로부터 압력 하에 물을 공급하도록 배열된 액체 공급 덕트와, 상기 액체 공급 덕트의 출구를 지나 돌출된 그것의 단부 입구를 갖는 상기 액체 공급 덕트 내의 배출 덕트를 갖는 유동화-유니트를 포함하고, 상기 배출 덕트는 액체/고체 분리 하이드로사이클론과 액체/액체 분리 하이드로사이클론에 이르는 상류 출구로 구성된 분리기에 이르게 된다.

본 발명의 다른 개념은 본 발명에 따른 상기 방법을 실행하기 위한 장치를 포함하고, 상기 장치는 오일 피복된 모래 입자를 위한 입구를 갖는 하우징으로 이루어지고, 상기 하우징은 출구를 갖고 하우징 외부로부터 압력하에 물을 공급하도록 배열된 액체 공급 덕트와, 상기 액체 공급 덕트의 출구를 지나 돌출된 그것의 단부 입구를 갖는 상기 액체 공급 덕트 내의 배출 덕트를 갖는 유동화 유니트를 포함하고, 상기 배출 덕트는 분리기와 하우징으로부터 나온 상류가 이르는 3층 분리기에 이른다. 이 장치는 생산 유체가 3층 분리기로 진입하기 이전에 이를 처리하는 방법에 사용하기에 적합하다. 분리기는 원심분리기 또는 고체/액체 하이드로사이클론 일 수 있고, 상류는 3층 분리기에 이르게 된다. 3층 분리기로부터 나온 물은 유동화 유니트의 액체 공급 덕트에 공급될 수 있다. 하우징 내에 모래의 침강을 개선하기 위하여, 오일 피복된 모래 입자를 위한 입구는 사이클론 입구, 하우징의 하부로 일부 회합된 유체를 갖는 모래를 배출하는 하류 및 하우징의 상부로 실질적으로 모래가 없는 오일 및 물을 배출하는 상류에 이르는 것이 바람직하다.

이 배열은 모래 입자를 함유하는 생산 유체와 같은 고체 입자 및 유체 성분을 함유하는 혼합물로부터 고체 입자를 분리하기 위한 분리기로 한정될 수 있는 본 발명의 독립된 개념을 형성한다. 상기 분리기는 혼합물을 위한 입구와 하우징의 상부와 회합되는 분리된 유체 출구를 가는 하우징; 혼합물이 하우징의 상부 유체의 배출을 위한 상류를 갖고 하우징의 하부에 고체 입자 및 일부 유체의 배출을 위한 하류를 갖는 사이클론 분리기 중에서 소용돌이를 일으키도록 사이클론 분리기에 이르는 혼합물을 위한 입구; 및 출구를 갖고 하우징의 외부로부터 압력하 액체를 공급하게 배열된 액체 공급 덕트와, 액체 공급 덕트의 출구를 지나 돌출된 그것의 단부 입구를 갖는 액체 공급 덕트 내에 배출 덕트를 갖는 하우징의 하부와 회합된 유동화 유니트로 이루어진다.

다수의 배플은 사이클론 분리기의 하류로부터 배출되는 모든 유체를 위한 하우징의 상부에 뒤틀린 경로를 제공하도록 하우징에 제공될 수 있고, 이것은 사이클론 분리기의 하류로부터 배출되는 어느 고체 입자도 하우징의 상부에 도달하는 것을 방지한다. 만일 혼합물이 예를 들면 사이클론 분리기중 가스 코어를 형성하는 생산 유체인 경우, 이것은 사이클론 분리기 축에 위치된 가스 상류 출구를 제공하는데 유리하게 된다.

임의로, 분리기의 하우징은 압력 용기로 형성되고, 사이클론 분리기는 적어도 하나의 하이드로사이클론이고, 유동화 유니트를 포함하는 압력용기의 밀폐된 하류 체임버로 배출하는 하류 출구 또는 출구들이 제공된다.

만일 압력 용기 내에 하나 이상의 하이드로사이클론의 뱅크(bank)가 있는 경우, 용기로의 혼합물을 위한 입구는 입구 체임버 내로 열릴 수 있고, 하이드로사이클론의 상류 출구는 상류 체임버 내로 열릴 수 있고, 상기 입구 및 상류 체임버는 서로서로 및 하류 체임버로부터 밀봉된다.

그것의 특성에 의해, 상기 하이드로사이클론은 그것의 입구로부터 그것의 상류 및 하류 출구로 압력 강하를 제공하고, 고체/액체 분리 사이클론중에서 상류 출구로의 압력 강하는 통상 입구 및 하류 체임버 사이에서 보다 더 크게된다. 결과적으로, 본 발명의 바람직한 개념에 따르면, 상기 하류 체임버의 상부는 하류 체임버 내로 하이드로사이클론 하류를 통해 운반되는 모든 가스 또는 오일이 흐르고, 용기로부터 나온 유체를 위한 상류 출구를 떠나는 유체에 의해 진입되도록 용기로부터 나온 상류 출구에 연결된다.

상기 생산 유체 입구 압력과 상기 상류 체임버중에 얻어지는 상기 압력 사이의 압력 강하의 또 다른 장점은 입구 압력에 의해 유동화 유니트를 가동함에 의해 얻어질 수 있고, 즉, 혼합물의 측면 스트림이 유동화 유니트를 가동하도록 용기에 정렬된 혼합물 입구에 유동화 유니트의 공급 덕트를 연결함에 의해 얻어질 수 있다. 이 방식에서, 혼합물 중 초과 압력의 작은 비율이 어떠한 분리 압력원의 필요성 없이 유동화 유니트를 가동하는 것으로 사용된다.

본 발명의 임의의 개념에 적합하게 사용되는 유형의 유동화 유니트는 우리의 기출원된 US-A-4978251, 4952099 중에 기재되어 있다. 유동화 유니트는 하우징 탈압축의 필요성 없이 한번에 입자를 제거할 수 있다.

본 발명의 임의의 개념의 유동화 유니트는 액체 공급 덕트 및 아랫방향으로 열리는 배출 덕트에 의해 위치될 수 있다. 임의로, 유동화 유니트는 액체 공급 덕트 및 위쪽 방향으로 열리는 배출 덕트에 의해 위치될 수 있다. 이 경우에, 사용되지 않는 액체 공급 덕트 사이에 갭은 밀폐되는 것이 바람직하다. 상기 갭은 비스듬하게 닫혀질 수 있는 밸브에 의해 닫혀질 수 있고, 액체 공급 덕트중 액체에 의해 강제로 열릴 수 있고, 또는 갭을 닫기 위해 배출 덕트에 대해 이동가능하게 되는 액체 공급 덕트에 의해 강제로 열릴 수 있다.

본 발명의 임의의 개념에서, 액체 공급 덕트의 출구에서 액체의 소용돌이는 액체 공급 덕트 중 경사진 날개 및/또는 액체 공급 덕트 출구의 실린더형 체임버 상류에 접하는 입구를 갖는 액체 공급 덕트에 의해 일어날 수 있다.

본 발명의 임의의 개념에 의해 사용되는 유동화 유니트에서 제트 펌프가 배출 덕트 중 압력을 상승시키기 위하여 배출 덕트에 제공될 수 있다. 배출 덕트가 사이클론 분리기에 이르는 경우, 제트 펌프에 공급되는 액체는 사이클론 분리기에 의해 요구되는 액체/고체 비율로 조절하도록 조절될 수 있다.

본 발명의 임의의 개념에서, 모래 입자로부터 오일의 문지름을 더욱 강화하기 위하여, 화학 약품이 유동화 유니트의 액체 공급 덕트에 공급되는 액체에 첨가될 수 있다.

본 발명의 임의의 개념에서, 다양한 모래 부하를 조정하기 위하여, 하우징 중 모래의 양은 예를 들면, 모래의 수준을 감지하는 진동프로브, 또는 모래의 질량을 감지하는 부하셀(load cell)을 사용하여 감지될 수 있고, 이로 인해 유동화 유니트는 하우징 내에 모래의 양이 문턱 값에 도달하는 경우 조작될 수 있다.

본 발명의 임의의 개념에 의해 연마 입자를 제거함에 따라, 값비싼 상류 스트림 장치 및 밸브들을 마모 손상으로부터 보호한다.

이하, 본 발명의 방법을 사용하는 시스템의 실례를 수반된 도면과 함께 설명한다.

제 1도는 첫 번째 시스템의 개략적인 도면이고,

제 2도는 층 분리기로부터 모래의 오일을 제거하기 위해 사용되는 첫번째 시스템의 개략적인 도면이고,

제 3도는 층 분리기에 모래의 오일을 제거하기 위해 사용되는 첫 번째 시스템의 변형예 시스템의 개략적인 도면이고,

제 4도는 제 3도에 나타낸 변형예인 모래 트랩을 포함하는 하우징의 축단면도이고,

제 5도는 제 3도에 나타낸 변형예인 모래 트랩을 포함하는 하우징의 축단면도이다.

제 1도에서, 하우징(1)은 오일로 오염된 모래를 위한 입구(2)를 갖는다.

유동화 유니트(3)는 하우징(1) 내에 제공된다. 상기 유니트는 액체 공급 덕트(5)에 의해 물이 공급되는 액체 출구(4)를 갖는다. 액체 공급 덕트(5)에 액체 출구(4)로부터 배출되는 액체를 소용돌이 치게 하기 위한 경사진 날개(도시하지 않음)와 같은 수단이 제공된다. 배출 덕트(6)는 액체 공급 덕트(5) 내에 동축상으로 위치된다. 배출 덕트(6)는 액체 출구(4)를 자나 돌출된 입구(7)에서 종결된다.

배출 덕트(6)는 그것의 상류(10)에서의 오일 및 물로부터 그것의 하류(9)에서의 모래를 분리하기 위하여 배열되는 첫 번째 하이드로사이클론 단(8)에 이른다.하이드로사이클론 단(8)은 폴리프로필렌 또는 세라믹 물질로 전형적으로 구성된 하나 또는 그 이상의 고체/액체 하이드로사이클론을 갖는다. 하류(9)로부터의 모래는 노즐(12)을 통해 배출될 수 있는 콘테이너(11)로 배출된다. 과량의 물은 두 번째 노즐(13)을 통해 배수될 수 있다. 첫 번째 하이드로사이클론(8)의 상류(10)로부터의 오일 및 물은 하류(15)에서의 물이 상류(16)에서의 오일로부터 분리되는 두 번째 하이드로사이클론단(14)에 공급된다. 두 번째 하이드로사이클론 단(14)은 GB 2221408호에 기재된 유형의 하나 또는 그 이상의 액체/액체 하이드로사이클론을 갖는다. 하이드사이클론(8, 14)은 고 침식 위치(high erosion potential)의 점에서 세라믹 성분에 의해 고정될 수 있다.

상류(16)로부터 나온 오일은 일부 물을 여전히 함유하게 된다. 따라서, 상기 오일은 첫 번째 체임버(18) 및 두 번째 체임버(19)를 갖는 탱크(17)에 공급된다. 첫 번째 체임버는 밸브(21)로 흐름이 조절되는 물 배출 라인(20)을 갖는다. 두 번째 체임버(19)는 오일 배출 라인(22)을 갖는다. 상류 라인(23)은 하우징(1)으로부터 탱크(17)의 첫 번째 체임버(18)에 이르게 된다.

물 재생 시스템(24)은 노즐(13), 하류(15) 및 물 배출 라인(20)으로부터 물을 받고, 유동화 유니트(3)의 액체 공급 덕트로 그것을 끌어올리는 펌프(25)를 제공한다.

사용시, 오일로 오염된 모래 입자는 입구(2)를 통해 하우징(1)으로 부하된다. 하우징(1)에 오염된 모래가 충분히 있으면, 유동화 유니트(3)는 활성화된다. 이것은 액체 공급 덕트(5)에 압력하에서 물을 공급하는 것을 포함한다. 물은 액체출구(4)를 떠나면서 소용돌이를 일으킴으로써 배출 덕트(6)의 입구(7) 아래를 향하여 세차(precessing) 소용돌이 코어(core)를 일으킨다. 세차 소용돌이 코어는 코어의 영향이 미치는 대역에서 오염된 모래를 유동화 및 혼합하는 격렬한 맥동력을 일으킨다. 혼합 작용은 모래로부터 오일 피복의 일부 또는 전부를 문질러 떨어뜨리기 위하여 충분한 에너지로 모래 입자가 서로 접촉하도록 한다. 전형적으로, 유동화 유니트(3)에 공급되는 물의 약 절반은 물의 나머지가 배출 모래 대신에 하우징(1)중에 남아있는 동안 모래 입자를 가지고 배출 덕트(6)를 통해 배출된다. 상기 액체 공급 덕트(5)에 적합한 화학약품의 첨가는 이 세정 작용을 촉진한다. 상기 세차 소용돌이 코어는 물중에 진입된 모래 및 오일이 배출 덕트(6)를 통해 하우징으로부터 배출되게 한다.

배출 덕트(6)로부터 나온 오일, 모래 및 물은 상기 모래가 하류에 나타나는 오일 및 물로부터 분리되는 곳인 첫 번째 하이드로사이클론 단(8)에 도달한다. 오일과 물은 상류(10)에 나타나고, 물이 하류에 나타나고 오일은 탱크(17)의 첫 번째 체임버(18)의 상류(16)을 통해 배출되는 두 번째 하이드로사이클론 단(14)에 도달한다. 상기 밸브(21)는 첫 번째 체임버(18)에서 유체가 두 번째 체임버(19)로 흐르도록 오일의 상층을 허용하기 위한 수준에 도달할 때까지 닫혀있다. 상기 밸브(21)는 첫 번째 체임버(18) 내에 물-오일의 접촉위치를 감지하는 조절수준을 사용하여 자동적으로 조절될 수 있다. 상기 두 번째 체임버(19)중에서 오일은 회수를 위한 라인(22)을 통해 배출된다. 상기 첫 번째 체임버(18)로부터 나온 물은 밸브(21)의 열림에 따라 라인(20)을 통해 배출되고, 펌프(25)에 의해 가동되는 물 재생시스템(24)을 통해 유동화 유니트(3)의 액체 공급 덕트(5)에 공급될 수 있다.

제 2도는 3층 분리기로부터 추출된 오일-제거 모래에 사용되는 제 1도의 시스템을 나타낸다. 이러한 층 분리기는 모래로 오염된 유정으로부터 유체를 분리하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 모래는 분리기(26)의 바닥에 침강되는 경향이 있어, 이로 인해 부피가 눈에 띄게 감소하고 3층 분리기의 일부가 막히게 된다. 제거되는 모래는 오일로 오염되게 한다.

층 분리기(26)는 통상적인 가스(27), 오일(28), 물(29) 출구를 갖는다. 추가로, 하우징(1)에 이르는 출구(30)는 탱크의 바닥에 침강되어진 오염된 모래를 위해 제공된다. 출구(30)를 통과하는 모래 및 오일을 분출하기위해 층 분리기(26)로 물을 허용하는 물 입구(31)는 펌프에 연결된다.

부하 셀(33)은 하우징(1)의 함유물의 질량을 감지하고 하우징(1)중 모래의 양을 나타내는 조절기(34)로 신호를 출력한다. 부하 셀(33)은 하우징(1) 내에 모래의 수준을 감지하도록 하우징(1) 내에 진동 프로브 센서로 동등하게 대체될 수 있다.

조절기(34)는 첫 번째 흐름 센서(35) 및 두 번째 흐름 센서(36)로부터 추가적인 신호를 받고, 이것은 시스템 중 변칙 흐름 조건을 감지하고, 기재되는 방식으로 다수의 밸브, 펌프(32) 및 화학적인 투여 유니트(37)로 신호를 보낸다. 시스템의 나머지는 제 1도에 기재한 바와 같다.

사용되는 유동화 유니트의 크기와 그것을 실행하는 시간의 길이는 오일 내에 모래의 함량에 좌우한다. 예를 들면, 모래 부하가 경량(0.5톤/일이하)인 오일 분야에서 25mm 내경을 갖는 입구(7)를 갖는 유동화 유니트는 일주일에 약 2시간 동안 통상 실행될 수 있다. 모래 부하가 중간(20톤/일까지)인 경우, 동일한 유동화 유니트가 하루에 12시간 동안 통상 실행된다. 모래 부하가 중량(20톤/일 이상)인 경우, 50 또는 75mm 내경을 갖는 입구(7)의 유동화 유니트가 하루에 12시간까지 실행될 수 있다.

층 분리기(26)로부터 모래를 제거하기 위하여, 펌프는 하우징(1) 내로 출구(30)를 통하여 층 분리기(26)의 바닥으로부터 오염된 모래를 분출하도록 라인(31)을 통해 물을 끌어올리기 위해 첫 번째 속도로 가동된다. 무거운 모래는 하우징(1)의 바닥에 가라앉고, 반면에 오일성 물은 폐수 통, 또는 추가 처리를 위해 상류 라인(23)을 통해 상류로 흐른다. 하우징(1)은 모래로 채워지고, 오일성 물이 교체되므로서, 전체 질량은 증가한다. 증가한 질량은 부하 셀(33)에 의해 감지되고, 또는 모래의 증가 수준이 진동프로브에 의해 감지되고, 및 상기 양이 문턱 값에 도달하는 경우, 상기 조절기(34)는 유동화 조작이 종결되도록 펌프(32)로부터 층 분리기(26)로 물의 공급을 차단한다. 이어서 펌프(32)는 유동화 유니트(3)의 액체 공급 덕트(5)로 물을 끌어올리기 위해 첫 번째 속도보다 낮은 두 번째 속도로 가동된다. 이것은 하우징(1)으로부터 오염된 모래를 세정하고, 제거할 수 있게 하고, 제 1도에 기재된 바와 같이 분리되게 한다. 모래 부하가 특별하게 경량인 경우, 그 양은 문턱 값에 도달하지 않을 수 있고, 이 경우, 유동화 조작은 타이머에 의해 종결되게 된다.

유동화 유니트(3)가 하우징(1)으로부터 모래를 배출함으로써, 하우징내에 모래의 양은 값이 하우징 내에 모래가 존재하지 않는 표시를 감지할 때까지 떨어지고, 그 지점에서 시스템 분리기(26)의 정화가 다시 요구될 때까지 닫혀지게 된다.

제 2도에 나타낸 이중(double) 하이드로사이클론 단(8, 14) 대신에, 오일이 상류에 나타나고 물과 모래가 하류에 나타나는 단일 하이드로사이클론 단계를 사용하는 것이 가능하다.

제 3도는 대량의 모래, 예를 들면 0.1mm 이상의 직경을 갖는 입자를 3층 분리기로 그것이 진입하기 이전에 유정의 생산 유체로부터 제거하기 위한 시스템을 나타낸다. 이 시스템은 단일 하이드로사이클론 단 만을 나타내고 있지만, 상류가 탱크 대신에 3층 분리기의 입구에 이르는 것만 제외하고 제 1도에 나타난 것과 유사한 시스템을 포함한다.

유정(oil well)으로부터 나온 생산 유체는 하우징(1)중에서 모래 트랩(38)을 진입한다. 오염된 모래는 하우징 바닥에 가라앉고, 반면에 생산유체의 액체 부분은 3층 분리기(26)의 입구에 이르는 상류(23)을 통하여 하우징(1)으로부터 위로 흐른다. 감지기(39)는 하우징중에서 모래의 수준이 예정된 수준으로 도달하는 경우를 감지하고, 상기 유동화 유니트(3)는 제 1도를 참조하여 설명한 바와 같은 동일한 방식으로 조작된다. 유동화 유니트(3)의 배출 덕트(6)는 상류(42)에 나타나는 오일과 일부 물로부터 하류(41)에 나타나는 모래와 물을 분리하는 첫 번째 하이드로사이클론(40)에 이르게 된다. 하류(41)로부터 나온 정제 모래와 물은 내보내지기 전에 탈가스 단(43)에 도달한다. 상류(42)로부터 나온 오일과 물은 3층 분리기(26)의 입구로 다시 펌프된다.

3층 분리기(26)의 물 출구(29)로부터 취해진 물은 액체/액체 하이드로사이클론(44)에 공급되고, 하류(45)로부터 나온 정제된 물은 화학약품 투여 유니트(37)로부터 적당한 화학약품이 공급되어진 후, 액체 공급 덕트에 공급된다. 유동화 유니트(3)가 가동되지 못하는 경우, 적합한 밸브의 조작은 하류(45)로부터 나온 물이 액체 공급 덕트(5)에 공급되지 못하는 것을 보장하지만, 대신에 탈가스 단(46)에 도달한 후 내보내진다. 물 성분을 함유하는 오일은 하이드로사이클론(44)의 출구(47)로부터 배출되고, 3층 분리기(26)의 입구에 펌프된다.

상기 유동화 유니트(3)와 동일하게 조작되는 두 번째 유동화 유니트(48)는 3층 분리기(26)의 바닥의 트랩(49)중에 제공된다. 이 유니트(48)는 상기한 유동화 유니트(3)와 같은 동일한 방식으로 조작하고, 통상 닫혀진 동안, 또는 어떤 이유를 위해 모래가 하우징(1)으로부터 3층 분리기(26) 내로 운반되는 경우 3층 분리기(26)을 정화하기 위해 사용된다. 두 번째 유동화 유니트(48)에 의해 제거되는 오염된 모래는 상기 첫 번째 유니트(3)와 동일한 방식으로 처리된다.

상기 모래 트랩(38)의 변형예를 제 4도에 나타낸다. 이것을 상기 실예에서 나타낸 바와 같이 유동화 유니트(3) 및 상류 라인(23)을 갖는 하우징 (1)을 나타낸다.

생산 유체를 위한 입구(2)는 생산 유체가 소용돌이를 일으키도록 사이클론 분리기(50)에 접하여 이르게 된다. 사이클론 분리기(50)는 오일, 가스 및 일부 물을 위한 상류(51)를 갖는다. 두 번째 상류(52)는 사이클론 분리기(50)의 축의 코어에서 형성하는 가스를 위해 제공된다. 쵸크 밸브(53)는 가스의 출구를 조절한다.이 가스는 많이 젖게 될 수 있으므로, 가스 플레어에 고정되기 이전에 액체를 제거하기 위하여 가스 탈수소화 장치를 요구하게 된다. 제거된 임의의 액체는 3층 분리기(26)로 송출된다. 사이클론 분리기의 하류(54)는 하우징(1)의 하부를 향하는 일부 물, 오일 및 가스와 함께 모래의 대부분을 배출한다. 배플(55)은 모래를 분배하고, 하우징(1)의 하단부 둘레에 사이클론 분리기(50)중 소용돌이 작용에 의해 외부를 향해 떨어진다, 일련의 또 다른 배플(55)은 상류(54)로부터 나온 임의의 물, 오일 또는 가스가 하우징(1)의 선단에 되돌아 흐르는 것을 통해 비틀림 경로를 일으킨다. 이 비틀림 경로는 모래가 하우징의 선단에 이주하는 것을 방해한다.

나타난 바와 같이 압력 용기(1)는 출구(23)를 갖는 상류 체임버(60)로부터의 벽면(58 및 59)에 의해 밀봉되는 입구 체임버로 이르는 생산 유체를 위한 입구(2) 및 하류 체임버(61)를 갖는다. 상기 벽면(58 및 59)에 의한 지지되는 것은 단지 두 개로 나타낸 하이드로사이클론(62)의 뱅크이다. 각각은 체임버(57)로 열리는 그것의 입구(63), 체임버(60)내로 배출하는 그것의 상류 출구(64), 체임버(61) 내로 배출하는 그것의 하류 출구(65)를 갖는다. 하이드로사이클론(62)은 일차적으로 유체로부터 모래를 분리하기 위해 고안되고, 대부분의 유체는 상류 체임버(60)로 및 출구(23)의 밖으로 통과하고, 반면 물, 오일 및 가스를 포함한 일부의 유체를 갖는 대부분의 모래는 모래가 체임버(61)의 바닥에 가라앉는 하류 체임버(61)로 통과한다. 여기서 이것은 제 4도에 나타난 바와 유사한 유동화 유니트(3)의 수단에 의해 연속적으로 또는 간헐적으로 배출될 수 있다. 상기 입구(2)에 공급되는 첫 번째 생산 유체는 주 라인(66)을 경유한다. 가지 라인(67)은 이 라인을 출발로 하여, 유동화 유니트를 가동하기 위하여 조절 밸브(68)를 경유하는 액체 공급 덕트(5)에 연결된다.

불가피하게 일부 가스 및 오일은 하류 체임버(61)의 선단에서 수집되고, 이 체임버가 출구 체임버(60) 및 출구(23)에서 얻어지는 것보다 약간 높은 압력이 되어서, 이것은 라인(70)을 경유해서 출구(23)을 떠나는 주출구라인(71)에 연결된 출구(69)를 통해 제거될 수 있다. 이 경로에서 체임버(61)는 경량 유체, 중량 유체, 특히 유동화 유니트(3)로부터의 배출 덕트(7)를 통해 배출되는 물을 정화할 수 있다.

Claims (29)

1. 피복된 입자의 슬러리를, 출구(4)를 갖고 하우징 외부로부터 압력하에서 물이 공급될 수 있게 배열된 액체 공급 덕트(5)와, 그의 단부에 입구(7)를 갖는 액체 공급 덕트 내에 배출 덕트(6)를 갖고, 상기 배출 덕트는 분리기(8, 14, 17, 40)에 이르게 되는 유동화 유니트(3)를 포함하는 하우징(1)으로 부하하고; 슬러리 밀도에 따라서 액체 공급 덕트와 배출 덕트의 입구의 축상 분리를 선택하고; 슬러리 밀도에 따라서 액체 공급 덕트로 주입된 물의 유속을 결정하고; 및 물을 액체 공급 덕트에 공급하여 이것이 출구에서 소용돌이를 일으키게 되는 것으로 이루어지고, 여기서 소용돌이는 입자로부터 적어도 부분적으로 오일이 벗겨지고, 물에 포함된 오일과 입자가 배출 덕트로, 더 나아가 오일, 물 및 고체 입자를 분리하는 분리기로 이동되도록 오일과 입자를 교란시키는 것인 오일로 피복된 입자들로부터 오일을 분리하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 분리기는 상류(42)에 나타나는 오일과 물로부터 하류(41)에 나타나는 모래와 물을 실질적으로 분리하는 단일 액체/고체 하이드로사이클론 단(40)으로 이루어지는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 분리기는 두 개의 하이드로사이클론단(8', 14)으로 이루어지고, 첫 번째는 상류(10)에 나타나는 오일과 물로부터 하류(9)에 나타나는모래를 실질적으로 분리하는 액체/고체 분리 하이드로사이클론(8)이고, 두 번째 상류(16)에 나타나는 오일로부터 하류(15)에 나타나는 물을 실질적으로 분리하는 액체/액체 분리 하이드로사이클론(14)인 방법.
4. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 출구에서의 소용돌이는 액체 공급 덕트(5)중의 경사진 날개에 의해 일어나는 것인 방법.
5. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 출구에서의 소용돌이는 액체 공급 덕트 출구의 실린더형 체임버 상류로 접하는 입구를 갖는 액체 공급 덕트(5)에 의해 일어나는 것인 방법.
6. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 화학약품이 유동화 유니트의 액체 공급 덕트(5)에 공급되는 물에 첨가되는 것인 방법.
7. 제 1항 내지 제 3항중 어느 하나의 항에 있어서, 하우징(1)중의 입자의 양은 감지되고, 유동화 유니트(3)는 입자의 양이 문턱값에 도달하는 경우 작동되는 것인 방법.
8. 오일 피복된 모래 입자를 위한 입구(2)를 갖는 하우징(1)으로 이루어지고, 상기 하우징은 출구(4)를 갖고 하우징 외부로부터 압력하에서 물이 공급될 수 있게배열된 액체 공급 덕트(5)와 그의 단부에 입구(7)을 갖는 액체 공급 덕트내의 배출 덕트(6)을 갖는 유동화 유니트를 포함하고, 상기 배출 덕트는 액체/고체 분리 하이드로사이클론(8)과 액체/액체 분리 하이드로사이클론(14)에 이르는 상류 출구로 이루어진 분리기(8,14)에 이르게 되는 것인 제 3항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치.
9. 오일 피복된 모래 입자를 위한 입구(2)를 갖는 하우징(1)으로 이루어지고, 상기 하우징은 출구(4)를 갖고 하우징 외부로부터 압력하물이 공급되도록 배열된 액체 공급 덕트(5)와, 그의 단부에 입구(7)를 갖고 액체 공급 덕트내에 배출 덕트(6)을 갖는 유동화 유니트(3)을 포함하고, 상기 배출 덕트는 분리기(40) 및 하우징으로부터 나온 상류가 이르게 되는 3층 분리기(26)에 이르는 것인 제 28항에 따른 방법을 실행하기 위한 장치.
10. 제 9항에 있어서, 상기 삼상 분리기(26)으로부터 나온 물이 유동화 유니트(3)의 액체 공급 덕트(5)에 공급되는 것인 장치.
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서, 오일 피복된 모래 입자를 위한 입구(2)는 사이클론 분리기(50, 62), 하우징(1)의 저부로 유체와 회합된 일부를 갖는 모래를 배출하는 하류(54, 65) 및 하우징의 상부로 실질적으로 모래가 없는 오일과 물을 배출하는 상류(51, 64)에 이르게 되는 것인 장치.
12. 제 8항에 있어서, 액체 공급 덕트(5)와 배출 덕트(6) 사이의 갭은 유동화 유니트(3)가 사용되지 않는 경우 닫혀지는 것인 장치.
13. 제 8항에 있어서, 제트 펌프가 배출 덕트(6)에서 압력을 밀어올리기 위해 제공되는 것인 장치.
14. 제 8항에 있어서, 배출 덕트(6)의 입구(7)가 액체 공급 덕트(5)의 출구(4) 위로 돌출하는 것인 장치.
15. 혼합물을 위한 입구(2)와 하우징의 상부와 회합된 분리된 유체 출구(23)를 갖는 하우징(1): 하우징의 상부에 유체의 배출을 위한 상류(51, 64)와 하우징의 저부에 고체 입자와 일부의 유체를 배출하기 위한 하류(54, 65)를 갖는 사이클론 분리기에서 혼합물이 소용돌이를 일으키도록하는 사이클론 분리기(50, 62)에 이르는 혼합물을 위한 입구; 출구(4)를 갖고 하우징 외부로부터 압력하 액체를 공급하도록 배열된 액체 공급 덕트(5)와 그의 단부에 입구(7)을 갖는 액체 공급 덕트내의 배출 덕트(6)을 갖는 하우징의 저부와 회합된 유동화 유니트(3)로 이루어진 고체 입자 및 유체성분을 포함한 혼합물로부터 고체 입자를 분리하기 위한 분리기.
16. 제 15항에 있어서, 다수의 배플(55, 56)이 사이클론 분리기(50)의 하류(54)로부터 배출된 모든 유체를 위한 하우징의 상부에 뒤틀린 경로를 제공하도록 하우징(1)에 제공되고, 이것은 사이클론 분리기의 하류로부터 배출된 어느 고체 물질도 하우징의 상부로 도달되는 것을 막는 것인 분리기.
17. 제 15항 또는 제 16항에 있어서, 가스 상류 출구(52)는 사이클론 분리기(50)의 축에 제공되는 것인 분리기.
18. 제 15항에 있어서, 상기 하우징(1)은 압력 용기이고, 사이클론 분리기는 적어도 하나의 하이드로사이클론(62)이고, 유동화 유니트(3)를 포함하는 압력 용기의 닫혀진 하류 체임버(61)로 배출하는 하류 출구 또는 출구(65)가 제공되는 것인 분리기.
19. 제 18항에 있어서, 다수의 하이드로사이클론이 있고. 혼합물을 위한 생산 유체 입구(2)가 열리게 되면 입구 체임버(57)로 들어가고, 하이드로사이클론(62)의 상류 출구(64)가 열리게 되면 상류 체임버(60)로 들어가고, 상기 입구 및 상류 체임버는 서로서로 및 하류 채임버(61)로부터 밀봉되는 것인 분리기.
20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서, 하류 체임버(61)의 상부는 하이드로사이클론 하류(65)를 통해, 하류 체임버(61)로 운반된 모든 가스 또는 오일이 흐르고 분리된 유체 출구(23)를 나오는 유체에 의해 진입되도록 용기(1)로부터 상류출구(69)에 연결되는 것인 분리기.
21. 제 18항 또는 제 19항에 있어서, 상기 유동화 유니트(3)의 공급 덕트(5)는 혼합물의 측면 흐름이 유동화 유니트를 가동하도록 생산 유체입구(2)에 연결되는 것인 분리기.
22. 제 15항에 있어서 액체 공급 덕트(5)를 나오는 액체가 소용돌이를 일으키는 것인 분리기.
23. 제 22항에 있어서, 상기 소용돌이는 액체 공급 덕트(5)중의 경사진 날개에 의해 일어나는 것인 분리기.
24. 제 22항에 있어서, 상기 소용돌이는 액체 공급 덕트 출구의 실리더형 체임버 상류에 접하는 입구를 갖는 액체 공급 덕트(5)에 의해 일어나는 것인 분리기.
25. 제 15항에 있어서, 화학약품이 유동화 유니트(3)의 액체 공급 덕트(5)에 공급되는 액체에 첨가되는 것인 분리기.
26. 제 15항에 있어서, 센서가 하우징(1)에서 입자의 양을 감지하기 위해 제공되고, 여기서 유동화 유니트(3)는 입자의 양이 문턱값에 도달하는 경우 작동되는 것인 분리기.
27. 제 15항에 있어서, 액체 공급 덕트(5)와 배출 덕트(6) 사이의 갭은 유동화 유니트(3)가 사용되지 않는 경우 닫혀질 수 있는 것인 분리기.
28. 제 15항에 있어서 , 제프 펌프는 배출 덕트(6)에서 압력을 밀어올리기 위해 제공되는 것인 분리기.
29. 제 15항에 있어서, 배출 덕트(6)의 입구는 액체 공급 덕트(5)의 출구(5) 위로 돌출하는 것인 분리기.