KR101672014B1 - 상 분리 장치 - Google Patents

Abstract

상 분리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치는, 기액 분리 탱크, 및 이러한 기액 분리 탱크의 내부로 연장되며, 일단이 기액 분리 탱크 내부에 수용된 리퀴드(liquid)에 잠기도록 결합되는 기액 공급 배관을 포함하되, 기액 공급 배관에는 기액 공급 배관의 내부와 외부 간의 수위가 동일하게 유지되도록 복수의 유로구멍이 구비된다.

Description

상 분리 장치{PHASE SEPARATION APPARATUS}

본 발명은 상 분리 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 오일이나 가스 유정으로부터 뽑아 올린 유정 유체(well fluid)에서 원유와 가스를 분리하기 위해서, 유정 유체에 포함되어 있는 혼합물간의 비중차이를 이용하여 분리시키는 방법이 사용된다. 상기 혼합물 간의 비중 차에 의한 상 분리 효율을 증대시키기 위해, 유정 유체에 전류를 가하여 혼합물 간에 전기적 평형을 깨뜨려 응결을 유도하고, 이 과정에서 발생하는 미세기포에 의해 응결, 응집된 물질을 부상시키는 방법이 적용되어 사용되기도 한다.

그러나, 상술한 바와 같이 혼합물간의 비중차를 이용하여 유정 유체를 상 분리하는 방법은, 시간이 많이 소요되며 효율을 높이기 위해 유체 저장 공간을 넓게 확보해야 하는 문제가 있다.

관련한 기술로는 한국 등록특허 제10-1489584호 (2015.01.28, 다공성 유수분리막 및 이를 이용한 기름 분리 방법과 장치)가 있다.

본 발명의 실시예들은 기액 혼합 유체의 상 분리 효율을 향상시킬 수 있는 상 분리 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기액 분리 탱크; 및 상기 기액 분리 탱크의 내부로 연장되며, 일단이 상기 기액 분리 탱크 내부에 수용된 리퀴드(liquid)에 잠기도록 결합되는 기액 공급 배관을 포함하되, 상기 기액 공급 배관에는 상기 기액 공급 배관의 내부와 외부 간의 수위가 동일하게 유지되도록 복수의 유로구멍이 구비되는 상 분리 장치가 제공된다.

상기 복수의 유로구멍 각각의 사이즈는 상기 기액 공급 배관의 상측에서 하측으로 갈수록 관경이 확장될 수 있다.

상기 복수의 유로구멍은 가상의 기준점을 중심으로 기 설정된 각도로 경사지게 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 기액 혼합 유체의 상 분리 효율을 향상시킬 수 있는 상 분리 장치를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치의 구성을 확대한 것으로 기액 혼합 유체의 상 분리 과정을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치에서 기액 공급 배관을 도시한 사시도이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 상 분리 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

본 발명의 실시예에 따른 상 분리 장치는, 유입관(110)으로부터 연장되는 기액 공급 배관(200) 및 상기 기액 공급 배관(200)에 구비된 복수의 유로구멍(210)을 통해서, 기액 분리 탱크(100)내로 유입되는 기액 혼합 유체(GL: 예를 들어, 유정 유체)로부터 가스(G)와 리퀴드(L)를 선별적으로 상 분리시킴으로써 기액 혼합 유체의 상 분리 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치의 구성을 확대한 것으로, 기액 혼합 유체의 상 분리 과정을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치에서 기액 공급 배관을 도시한 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상 분리 장치는, 기액 분리 탱크(100); 및 상기 기액 분리 탱크(100)의 내부로 연장되며, 일단이 상기 기액 분리 탱크(100) 내부에 수용된 리퀴드(liquid, L)에 잠기도록 결합되는 기액 공급 배관(200)을 포함한다. 또한, 상기 기액 공급 배관(200)에는 상기 기액 공급 배관(200)의 내부와 외부 간의 수위가 동일하게 유지되도록 복수의 유로구멍(210)이 구비된다.

먼저, 기액 분리 탱크(100)는 오일이나 가스 유정으로부터 뽑아 올린 유정 유체(well fluid), 즉 기액 혼합 유체(GL)로부터 원유와 가스를 분리하기 위한 것으로, 상기 기액 혼합 유체(GL)로부터 상 분리된 물질을 내부에 수용할 수 있다. 여기서, 상기 기액 혼합 유체(GL)로부터 상 분리된 물질은 가스(G), 리퀴드(L)를 포함할 수 있으며, 리퀴드(L)는 물(W)과 기름(O)을 포함할 수 있다.

기액 분리 탱크(100)에는 유입관(110)와 배출관(120, 130)이 구비될 수 있으며, 본 실시예에 따른 기액 공급 배관(200)은 유입관(110)으로부터 연장되도록 구현될 수 있다. 즉, 유입관(110)과 기액 공급 배관(200)은 일체화된 구성으로 이루어질 수 있다.

도 2를 참조하면, 기액 공급 배관(200)는 기액 분리 탱크(100)의 내부로 연장되어, 그 일단이 기액 분리 탱크(100)의 내부에 수용된 리퀴드(L)에 잠기도록 설치된다. 이 경우, 기액 공급 배관(200)에 구비된 복수의 유로구멍(210)은, 상기 기액 공급 배관(200)의 내부에 수용된 리퀴드(L)와 외부에 수용된 리퀴드(L) 간의 수위가 동일하게 유지되도록 조절하는 역할을 할 수 있다.

이러한 구조에 따르면, 기액 공급 배관(200)을 통해 유입된 기액 혼합 유체(GL)는, 기액 분리 탱크(100) 내부로 바로 유입되는 것이 아니라, 기액 공급 배관(200) 내에 기설정된 수위로 채워진 리퀴드(L)의 수면에 먼저 충돌하도록 유도됨으로써, 외부로부터 공급되는 기액 혼합 유체(GL)가 이미 기분리된 상태의 탱크 내 가스(G) 또는 리퀴드(L)와 다시 접촉하여 혼합되는 경우를 최소화할 수 있다.

이때, 기액 공급 배관(200) 내부의 압력은 배관 외부의 압력보다 상대적으로 높게 유지될 수 있는데, 이는 오일 또는 가스 유정으로부터 뽑아 올려진 기액 혼합 유체(GL)가 상대적으로 높은 압력 상태로 기액 분리 탱크(100)로 공급되기 때문이다.

따라서, 기액 공급 배관(200) 내에 기설정된 수위로 채워진 리퀴드(L)는, 기액 공급 배관(200) 외부의 리퀴드(L)와 혼합되는 경우가 최소화되도록 유지될 수 있다.

한편, 외부로부터 공급된 기액 혼합 유체(GL)는, 기액 공급 배관(200) 내의 리퀴드(L) 수면에 충돌함으로써, 가스(G)와 리퀴드(L)로의 상 분리가 1차적으로 발생할 수 있다. 이렇게 상 분리된 가스(G)와 리퀴드(L)는, 각각 그에 상응하는 유로구멍(210)을 통해 기액 분리 탱크(100) 내로 유입될 수 있다. 도 2를 참조하면, 기액 공급 배관(200) 내의 리퀴드(L) 수면을 기준으로, 수면 상측에 위치한 유로구멍(210)은 가스(G)를 통과시킬 수 있고, 수면 하측에 위치한 유로구멍(210)은 리퀴드(L)를 통과시킬 수 있다.

한편, 기액 공급 배관(200) 내의 압력이 그 외부의 압력보다 상대적으로 높게 유지됨으로써, 기액 분리 탱크(100) 내의 기분리된 가스(G) 또는 리퀴드(L)가 기액 공급 배관(200) 내부로 역류하는 것을 방지할 수 있는데, 이때 기액 공급 배관(200) 내의 상대적으로 높은 압력으로 인해 배관 내부의 리퀴드(L) 수위가 배관 외부의 리퀴드(L) 수위보다 낮아지는 문제가 있다.

만약 배관 내부의 리퀴드(L) 수위가 배관 외부의 리퀴드(L) 수위보다 낮아지게 되면, 배관 외부의 리퀴드(L) 수위보다 낮은 위치에 있는 유로구멍(210)을 통해 가스(G)가 기액 공급 배관(200)을 통과할 수 있고, 그로 인해 상기 가스(G)가 배관 외부의 리퀴드(L), 즉 기분리된 상태의 리퀴드(L)가 다신 혼합되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서, 기액 공급 배관(200) 내에 수용된 리퀴드(L)와 배관 외부의 리퀴드(L) 간의 수위가 동일하게 유지되도록 하는 것이 매우 중요하다.

본 실시예에 따르면, 기액 공급 배관(200)에 구비된 복수의 유로구멍(210)은, 상기 기액 공급 배관(200)의 내부에 수용된 리퀴드(L)와 외부에 수용된 리퀴드(L) 간의 수위가 동일하게 유지되도록 조절하는 역할을 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 복수의 유로구멍(210) 각각의 사이즈는 기액 공급 배관(200)의 상측에서 하측으로 갈수록 각각의 관경이 확장되는 형태로 이루어질 수 있다. 이 경우, 내부에서 외부로 배출되는 상 분리 상태의 가스(G) 또는 리퀴드(L)의 유속과 유동량 등을 제어함으로써 내외부 간의 수위차를 줄일 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 복수의 유로구멍(210)의 관경이 기액 공급 배관(200)의 상측에서 하측으로 갈수록 확장되는 형태를 가짐으로써, 기액 공급 배관(200)의 내부 수압이 배관 외부의 수압과 일정한 범위 내에서 동일하도록 조절할 수 있고, 그 결과 배관 내부의 리퀴드(L) 수위를 배관 외부의 리퀴드(L) 수위에 맞출 수 있다.

또한, 비록 본 실시예에서 도시되지는 않았으나, 각각의 유로구멍(210)은 가상의 기준점을 중심으로 소정의 경사각이 형성되도록 경사지게 구성될 수 있다. 이 경우에도, 내부에서 외부로 배출되는 상 분리 상태의 가스(G) 또는 리퀴드(L)의 유속 또는 배출량 등을 제어함으로써 내외부 간의 수위차를 줄일 수 있다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 상 분리 장치는, 상술한 기액 공급 배관(200) 및 상기 기액 공급 배관(200)에 구비된 복수의 유로구멍(210)을 통해서, 기액 분리 탱크(100)내로 유입되는 기액 혼합 유체(GL)로부터 가스(G)와 리퀴드(L)를 선별적으로 상 분리시킴으로써 기액 혼합 유체의 상 분리 효율을 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.

GL: 기액 혼합 유체 G: 가스
L: 리퀴드 1000: 상 분리 장치
100: 기액 분리 탱크 110: 유입관
200: 기액 공급 배관 210: 유로구멍
300: 개폐부 310: 덮개
320: 동력부

Claims (3)

1. 기액 분리 탱크; 및
   상기 기액 분리 탱크의 내부로 연장되며, 일단이 상기 기액 분리 탱크 내부에 수용된 리퀴드(liquid)에 잠기도록 결합되는 기액 공급 배관을 포함하되,
   상기 기액 공급 배관에는 상기 기액 공급 배관의 내부와 외부 간의 수위가 동일하게 유지되도록 복수의 유로구멍이 구비되는 상 분리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 유로구멍 각각의 사이즈는 상기 기액 공급 배관의 상측에서 하측으로 갈수록 관경이 확장되는 상 분리 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 유로구멍은 가상의 기준점을 중심으로 기 설정된 각도로 경사지게 형성되는 상 분리 장치.

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