NO20110993A1 - Skummeinnretning - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen gjelder en skummeinnretning for a fjerne substanser som har en tetthet lavere enn vann, spesielt olje, fra forurenset vann produsert ved petroleums- eller naturgassproduksjon. Skummeinnretningen i følge oppfinnelsen omfatter en avgassingstank som har et innløp for forurenset vann, et utløp for klaret vann i en avstand fra vanninnløpet, og et gassutløp med en plassering over vanninnløpet og vannutløpet. Videre omfatter oppfinnelsen en skummekant inne i avgassingstanken, som definerer et forutbestemt overflytnivå for væsken, en beholder tilpasset for å motta substanser som overflyter skummekanten og en styring for væskenivået tilpasset for å opprettholde væskenivået inne i avgassingstanken under skummekantens overflytnivå for væsken.

Description

Skummeinnretning

Oppfinnelsen gjelder en skummeinnretning for å fjerne substanser som har en tetthet lavere enn vann, spesielt olje, fra forurenset vann produsert ved petroleums- eller naturgassproduksjon.

Vann forurenset med små mengder olje, svevende faste stoff og/eller andre ikke-løselige substanser er ofte et biprodukt av industrielle operasjoner, spesielt produksjonen og raffineringen av råoljeog naturgass. Ved for eksempel offshore-produksjonen av råolje og naturgass, produserer mange brønner ikke bare olje eller gass, men også et visst kvantum vann (produsert vann) som blir reinjisert ned i hullet eller ført tilbake i sjøen etter at forurensningene er blitt fjernet.

For å fjerne restolje, naturgass og kondensater av denne, samt som svever flytende i vannet, er det kjent en skummeinnretning fra US 4 986 903, som har en avgassmgstank med stort volum, som gir tilstrekkelig lang oppholdstid for å fri-gjøre gass og substanser med lav tetthet svevende i vannet. Det forurensede vannet kommer inn i avgassingstanken gjennom et innløp, mens det klarete vannet går ut gjennom et utløp i en avstand fra innløpet. Gassen går ut av tanken gjennom et utløp med en plassering over vanninnløpet og vannutløpet.

Olje og substanser med lavere tetthet flyter på vannoverflaten og blir skummet av inn i en beholder ved hjelp av en skummekant som definerer et forutbestemt overflytnivå for væsken inne i tanken. For å redusere overflyten av vann mn i beholderen, holder en væskenivåstyring væskenivået under det forutbestemte overflytnivået definert av skummekanten.

Skummeinnretnmgen kjent fra US 4 986 903 skaffer tilveie en kontinuerlig skummeoperasjon, men det er vanskelig å styre væskenivået nøyaktig mot det forutbestemte overflytnivået for væsken definert ved høyden på skummekanten, fordi oljelaget som skal skummes av er relativt tynt og fordi tanken har en ten-dens til å bevege seg, især ved lokaliseringer offshore. En ytterligere vanskelig-het ved styringen av en kontinuerlig skummeoperasjon, stammer fra avvik i nivåmålinger.

Lignende skummeinnretninger er kjent fra EP 1 504 800 A2, US patent-nr. 5 543 043, 6 337 023 og 4 627 922 og US 2004/0256325 Al.

Et hovedformål med oppfinnelsen er å skaffe en skummeinnretning for å fjerne substanser som har en tetthet lavere enn vann, spesielt olje, fra forurenset vann produsert ved petroleums- eller naturgassproduksjon.

Skummeinnretningen i følge oppfinnelsen omfatter:

en avgassmgstank som har et innløp for forurenset vann, et utløp for klaret vann i en avstand fra vanninnløpet, og et gassutløp med en plassering over vanninn-løpet og vannutløpet;

en skummekant inne i avgassingstanken, som definerer et forutbestemt overflytnivå for væsken;

en beholder tilpasset for å motta substanser som overflyter skummekanten; og en styring for væskenivået tilpasset for å opprettholde væskenivået inne i avgassingstanken under skummekantens overflytnivå for væsken.

Oppfinnelsen erkarakterisert vedat det finnes en overvåkningsinnretnmg som detekterer strømmen av substanser inn i beholderen, og væskenivåstynngen er tilpasset for å senke nivået for produsert vann inne i avgassingstanken som en reaksjon på at overvåkningsinnretningen har detektert en strøm av substanser mn i beholderen.

Oppfinnelsen fremskaffer en satsvis skummeprosess. Under avgassingen av det produserte vannet, er væskenivået inne i avgassingstanken godt under skummekantens overflytnivå for væsken. Ved en beslutning om å starte skummeoperasjonen, hever væskenivåstynngen væskenivået nært opp til, men under skummekantens overflytnivå, slik at det ikke er noen kontinuerlig overflyt mot beholderen. Hvis overvåkningsinnretningen detekterer overflyt av substanser inn i beholderen, senker væskenivåstynngen væskenivået inne i avgassingstanken slik at kun en sats av substanser passerer skummekanten. Deretter hever væskenivåstynngen igjen væskenivået nært opp til, men under overflytnivået for å skumme av en ny sats av substanser. Siden satsene blir skummet i en sekvens, blir vanskelighetene som oppstår som et resultat av beholderbevegelser og avvik i nivåmålinger redusert og skummingseffektiviteten forbedret.

Det er et problem å styre væskenivået i avgassingstanken til det samme nivået som skummekanten. Slik det kan være lett å forstå, kan overvåkningen av en endring i nivået i den separate beholderen bli brukt til å oppdage når væske flyter over skummekanten, dvs. væsken har nådd høyden på skummekanten, og å bruke denne informasjonen til å styre væskenivået i avgassingstanken.

I en foretrukket utførelsesform, er væskenivåstynngen tilpasset for å opprettholde væskenivået på et første nivå under avgassingsoperasjonen, og er videre for en skummeoperasjon, tilpasset for å heve væskenivået til en andre nivå høy-ere enn det første nivået, men under det forutbestemte overflytnivået for væsken, nevnt ovenfor. Væskenivåstynngen reagerer på overvåkningsinnretningen ved å senke væskenivået til det andre nivået, dersom overvåkningsinnretningen detekterer en strøm av substanser mn i beholderen. Overvåkningsinnretningen kan detektere en strøm av substanser direkte på skummekanten, men omfatter fortrinnsvis en sensor som reagerer på nivået av substanser inne i beholderen for å detektere en endring i nivået ved innstrømning av substanser. Nivåsensoren kan ha en hvilken som helst konstruksjon, inkludert en mekanisk flottør for å føle væskenivået, men er fortrinnsvis en berørmgsfri sensor, spesielt en sensor av radar-type.

I en foretrukket utførelsesform, er overvåkningsinnretningen videre brukt til å styre tømming av beholderen. Overvåkningsinnretningen reagerer på nivåsensoren for å detektere et forutbestemt minimumsnivå og et forutbestemt maksimumsnivå for substanser inne i beholderen og er tilpasset for å styre et subs-tansutløp i beholderen slik at et virkelig substansnivå blir opprettholdt mellom minimums- og maksimumsnivået inne i beholderen. Substansutløpet finne fortrinnsvis i bunnen av beholderen. Skummekanten er fortrinnsvis tilkoblet beholderen via en styrbar ventil, og substansutløpet i beholderen er utstyrt med en styrbar tømmeventil. De styrbare ventilene reagerer på overvåkningsinnretningen, som vekselvis åpner og lukker ventilene for å skifte mellom skummings- og tømmmgsoperasjon.

For å hjelpe til ved tømming av beholderen, kan væskenivået inne i avgassingstanken bh senket ytterligere hvis en innstrømning til beholderen fra skummekanten blir detektert i tilfelle et forutbestemt høyt nivå av substanser inne i beholderen, for eksempel det forutbestemte maksimumsnivået nevnt ovenfor, blir nådd. På denne måten blir ytterligere innstrømning til beholderen stoppet inntil tøm-ming av beholderen ned til minimumsnivået er utført.

Beholderen er fortrinnsvis plassert omtrent på samme nivå som avgassingstanken. For å forsterke innstrømningen fra skummekanten ved å øke det hydrosta-tiske nivået for oppdemmingen ved skummekanten, kan den separate beholderen eller i det minste bunndelen av den, selvfølgelig plasseres på et lavere nivå enn avgassingstanken.

Ved en foretrukket utførelsesform, er skummekanten utformet som en skum-merbøtte, koblet via en væskeledning til en del av beholderens bunndel. Hvis nødvendig kan væsken i skummerbøtten bli tømt ut i en satssekvens via den separate beholderen til et eget sted, for eksempel et lukket avløp eller en av-brennmgsfakkel. Dette kan være nødvendig for å detektere overløp inn i den separate beholderen ved den neste skummeoperasjonssatsen.

Å koble skummerbøtten til bunnedelen av beholderen gir en gasstett tetning mellom skummerbøtten og beholderen. Skummeaksjonen stopper automatisk hvis væskenivået inne i beholderen når overflytnivået for skummerbøtten. Beholderen kan være integrert i avgassingstanken, men er fortrinnsvis en tank som er plassert separat og eksternt i forhold til avgassingstanken, slik at avgassmgs-tanker med kjent teknikk kan brukes uten ombygning. Tanken har fortrinnsvis form av et rør med vertikal utstrekning.

Forbiblåsmg av gass som finnes ved skummeinnretnmger med kjent teknikk som har en mottaksbeholder for substanser integrert i avgassingstanken, er et stort problem ved slike innretninger, da forbiblåsmg av gass gjennom skummeren forstyrrer skummingen. For å hindre forbiblåsing av gass, spesielt ved en utfø-relsesform hvor beholderen er plassert separat og eksternt i forhold til avgassingstanken, strekker en øvre del av beholderen seg over væskeoverløpnivået for skummekanten og er koblet til en øvre del av avgassingstanken eller gassut-løpet fra den via et gassutjevningsrør. Gass oppsamlet i den øvre delen av beholderen kan slippes tilbake til avgassmgstankens gassrom over væskenivået i denne.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet mer i detalj og ved hjelp av eksemp-ler med referanse til den tilhørende tegningen, hvor:

Fig. 1 viser skjematisk en skummeinnretning i følge oppfinnelsen.

Figur 1 viser skjematisk en skummeinnretning for å fjerne olje fra forurenset vann produsert ved petroleum- eller naturgassproduksjon. Innretningen omfatter en sylindrisk tank 1 med stort volum, som har et innløp 3 for produsert vann forurenset med olje og/eller faste partikler, og et utløp 5 for klaret vann i en avstand fra innløpet 3 i bunnområdet på avgassingstanken 1 som har en horisontal utstrekning. I et toppområde i tanken 1, over vanninnløpet 3 og vannutløpet 5, finnes det et gassutløp 7. Gass innblandet i det produserte vannet og/eller olje samt faste partikler svevende i det produserte vannet blir separert fra vann på grunn av tyngdekraft og oppdrift. Gass frigjort fra det produserte vannet forlater tanken 1 gjennom gassutløpet 7, mens klaret vann løper ut av tanken 1 gjennom vannutløpet 5. En væskenivåstyring 9 som aktiverer en styrbar ventil 11 tilknyttet vannutløpet 5 opprettholder væskenivået inne i tanken 1 under avgassingsoperasjonen på et forutbestemt nivå 13, som en reaksjon på en nivåsensor 15 som detekterer væskenivåets vikelige høyde. Nivåsensoren 15 kan være av en hvilken som helst kjent konstruksjon, inkludert en sensor av flottørtype, men er fortrinnsvis en sensor av radar-type.

For å skumme av olje og andre substanser som har en lavere tetthet enn vann, finnes det en skummerbøtte 17 inne i tanken 1. Skummerbøtten 17 er plassert over det forutbestemte avgassmgsnivået 13, men under toppen på tanken 1. Skummekanthøyden for skummerbøttenl7 bestemmer et forutbestemt væskeo-verflytnivå som angitt ved 19. Eksternt og fortrinnsvis separat fra avgassingstanken 1, er det plassert det en rørtank 21 med en vertikal utstrekning, slik at bunnen 23 av tanken er plassert under overflytnivået 19 og en topp av tanken er plassert over overflytnivået 19. Skummebøtten 17 er koblet via et rør eller en ledning 27 til en inngang 29 i bunnen av tanken 21. Olje og substanser som flyter over den øvre kanten av skummerbøtten 17 løper inn i tanken 21 gjennom røret 27 og blir samlet opp i denne. Toppen 25 på tanken 21 er koblet via et gassutjevningsrør 31 til gassutløpet 7, og tillater ventilering av gass i den øvre delen av tanken 21 til gassutgangen 7. Utjevn i ngsrøret kan selvfølgelig også kobles til den øvre delen av selve avgassingstanken 1.

Fig. 1 viser tanken 21 omtrent på samme nivå som avgassingstanken 1. For å forsterke innstrømningen fra skummerbøtten 17 til tanken 21, kan bunnen 23 på tanken 21 plasseres på et lavere nivå enn avgassingstanken for å øke det hydro-statiske nivået for skummerbøtten 17 i forhold til bunne 23 og for å øke kapasi-teten til tanken 21.

For å opprettholde væskenivået for olje og substanser oppsamlet i tanken 21 mellom et minimumsnivå 33 og et maksimumsnivå 35, styrer en styring 37 en styrbar innløpsventil 41 plassert i røret 27 mellom skummerbøtten 17 og inngangen 29 som en reaksjon på en nivåsensor 39, og styrer videre en styrbar tømmeventil 43 i et tømmerør 45 som er avgrenet fra inngangen 29. I utførel-sesformen i figur 1, er rørene 27 og 45 begge koblet til den samme inngangen 29. Rørene kan selvfølgelig være koblet til separate innganger i bunnen 23 på tanken 21. Hvis styringen 37 detekterer at væskenivået i tanken 21 har nådd et forutbestemt høyt nivå mens den videre detekterer en innstrømning inn i tanken 21 fra skummerbøtten 17, senker væskenivåstynngen 9 som en reaksjon på styringen 37 væskenivået inne i avgassingstanken 1 for å stoppe innstrømningen til tanken 21 øyeblikkelig.

Det er et problem å styre væskenivået i avgassings- og skummmgstanker med kjent teknikk til det samme nivået som skummerbøtten. Det er en fordel med skummemnretningen i følge oppfinnelsen at nivåstyrmgen for tanken 21 kan brukes til å identifisere væskeoverstrømming ved skummerbøtten 17, dvs. når væsken har nådd opp til høyden på skummekanten 19.

Under en vanlig avgassingsoperasjon, styrer styringen 9 ventilen 11 slik at væskenivået inne i avgassingstanken 1 blir opprettholdt på væskenivået 13, godt under overflytnivået 19 for skummerbøtten 17. Væskenivået 13 er valgt for å skaffe tilstrekkelig rom over væskenivået slik at avgassingstanken 1 kan håndte-re en støtvis strømning eller andre strømningshendelser.

For å initialisere skummeoperasjonen åpner styringen 37 inngangsventilen 41 og lukker tømmeventilen 43. Videre øker styringen 9 væskenivået til et maksimumsnivå 47 litt under der forutbestemte overflytnivået 19 for skummerbøtten 17. Fortrinnsvis blir hastigheten som væskenivået økes med mor maksimumsnivået 47, redusert under den siste tilnærmingen til maksimumsnivået 47.

Så lenge væskenivået i avgassingstanken 1 er under overflytnivået 19, forblir væskenivået i tanken 21 konstant. Hvis laget av olje og flytende substanser stiger over overflytnivået 19, vil olje strømme inn i tanken 21 slik at oljenivået i tanken 21 begynner å øke, noe som vil bli detektert av sensoren 39. Når dette skjer, vil styringen 9, som reagerer på styringen 37 og dermed på nivåsensoren 39, senke væskenivået i avgassingstanken 1 under overflytnivået 19 til maksimumsnivået 47 for å stoppe innstrømningen av oljesatsen inn i tanken 21. Olje-satsene blir skummet i en sekvens inntil væskenivået i tanken 21 når maksimumsnivået 35, hvorpå styringen 37, som reagerer på nivåsensoren 39, lukker innløpsventilen 41 og åpner tømmeventilen 43 inntil væskenivået er sunket til minimumsnivået 33. Deretter lukker styringen 37 tømmeventilen 43 og åpner innløpsventilen 43 igjen, for å gjenta en satsvis skumming hvis det er nødven-dig. Sekvensen for skumming av oljesatser og tømming av anken 21, vil bli gjentatt så mange ganger det er nødvendig. Når skummingen er avsluttet, blir væskenivået i avgassingstanken 1 redusert til det normale væskenivået for avgassingsoperasjonen. Hvis nødvendig kan væsken i skummerbøtten 17 bli tømt ut via tanken 21 til et eget sted, for eksempel et lukket avløp eller en avbren-ningsfakkel, også i en satssekvens. Dette kan være nødvendig for å detektere overløp inn i tanken 21 ved den neste skummeoperasjonssatsen.

Maksimumsnivået 35 i tanken 21 er valgt til å være litt under overflytnivået 19. Hvis væskenivået i tanken 21 av noen grunn stiger opp til overflytnivået 19, vil skummeoperasjonen stoppe automatisk.

Røret 27 danner en gasstetning av vannlåstype mellom avgassingstanken og tanken 21. Gassutjevningsrøret 31 slipper gassen fra over væskenivået i tanken 21 til gassutløpet 7 eller gassrommet inne i avgassingstanken 1, og forhindrer derved forbiblåsmg av gass gjennom skummerbøtten 17 for å hindre reduksjon i skummingseffektiviteten.

Claims (10)

1. Skummeinnretning for å fjerne substanser som har en tetthet lavere enn vann, spesielt olje, fra forurenset vann produsert ved petroleums- eller naturgassproduksjon, der innretningen omfatter: en avgassingstank (1) som har et innløp (3) for forurenset vann, et utløp (5) for klaret vann i en avstand fra vanninnløpet (3), og et gassutløp (7) med en plassering over vanninnløpet (3) og vannutløpet (5), en skummekant (17) inne i avgassingstanken (1), som definerer et forutbestemt overflytnivå for væsken (19), en beholder (21) tilpasset for å motta substanser som overflyter skummekanten (17), og en væskenivåstyrmg (9) tilpasset for å opprettholde væskenivået inne i avgassingstanken (1) under skummekantens (17) forutbestemte overflytnivå (19) for væsken, karakterisert vedat det finnes en overvåkningsinnretning (37, 39) som detekterer strømmen av substanser inn i beholderen (21), og at væskenivåstynngen (9) er tilpasset for å senke nivået for produsert vann inne i avgassingstanken (1) som en reaksjon på at overvåkningsinnretningen (37, 39) har detektert en strøm av substanser inn i beholderen (21).

2. Skummeinnretning i følge krav 1, hvor væskenivåstynngen (9) er tilpasset for å opprettholde væskenivået på et første nivå (13) under avgassingsoperasjonen, og er videre for en skummeoperasjon, tilpasset for å heve væskenivået til en andre nivå (47) høyere enn det første nivået (13), men under det forutbestemte overflytnivået (19) for væsken, og hvor væskenivåstynngen (9) reagerer på overvåkningsinnretningen (37, 39) ved å senke væskenivået til det andre nivået (47), dersom overvåkningsinnretningen (37, 39) detekterer en strøm av substanser inn i beholderen (21).

3. Skummeinnretning i følge ett av kravene 1 eller 2, hvor overvåkningsinnretningen (37, 39) omfatter en nivåsensor (39) som reagerer på nivået for substansene inne i beholderen (21) for å detektere en endring i nivået ved innstrømning av substanser.

4. Skummeinnretning i følge krav 3, hvor Overvåkningsinnretningen (37, 39) reagerer på nivåsensoren (39) for å detektere et forutbestemt minimumsnivå (33) og et forutbestemt maksimumsnivå (35) for substanser inne i beholderen (21) og er tilpasset for å styre et substansutløp (45) i beholderen (21) slik at et virkelig substansnivå blir opprettholdt mellom minimums- (33) og maksimumsnivået (35) inne i beholderen (21).

5. Skummeinnretning i følge krav 4, hvor skummekanten (17) fortrinnsvis er tilkoblet beholderen (21) via en styrbar ventil (41) tilpasset for å stenge overflyt av substanser fra skummekanten (17) til beholderen (21), og substansutløpet (45) i beholderen (21) er utstyrt med en styrbar tømmeventil (43), og hvor de styrbare ventilene (41, 43) reage-på overvåkningsinnretningen (37).

6. Skummeinnretning i følge hvilket som helst av kravene 3 til 5, hvor nivåsensoren (39) er en sensor av radar-type som reagerer på substansnivået inne i beholderen (21).

7. Skummeinnretning i følge hvilket som helst av kravene 1 til 6, hvor skummekanten (17) utformet som en skummerbøtte, koblet via en væskeledning (27) til en del av beholderens (21) bunndel (23).

8. Skummeinnretning i følge hvilket som helst av kravene 1 til 7, hvor beholderen (21) er en tank som er plassert separat og eksternt i forhold til avgassingstanken (1).

9. Skummeinnretning i følge krav 8, hvor en øvre del av tanken (21) er over skummekantens (17) overflytnivå (19) for væsken.

10. Skummeinnretning i følge ett av kravene 8 eller 9, hvor en øvre del av tanken (21) er koblet til en øvre del av avgassingstanken (1) eller gassutløpet (7) for denne, via et gassutjevningsrør (31).