NO328939B1 - Mobilt og automatisert vaeskebehandling for rensing av hydraulikkolje, hvis vanninnhold og renhet tilbakemeldes - Google Patents

Abstract

Oppfinnelsen angår et mobilt og automatisert væskebehandlingsanlegg for rensing av hydraulikkolje, hvis vanninnhold og renhet tilbakemeldes. Med et anlegg på et fartøy gjennomføres oljerensing mellom ulike brønn kompletteringsoperasjoner. Automatisk væskebehandling gjennomføres med kontinuerlig sirkulasjon i væskebehandlingstank (2) og prosessering i en lukket, vakuumert vannutskillingskrets (1) med oppvarming i en behandlingskolonne (8). En vannsensor (17A) gir kontinuerlig tilbakemelding til et styresystem (15) om vanninnhold i hydraulikkvæsken i væskebehandlingstanken (2). Kombinert rensing av olje og flusjing av rørsystemer gjennomføres ved at væskebehandlingstanken (2) er integrert med prosess utstyret og to lagringstanker (3,4) for hydraulikkolje. Enheten har en kombinert sirkulasjons- og transferkrets mellom tankene for filtrering av oljen og mulighet for ekstern flusjing. Enheten har luftopererte ventiler for å dirigere hydraulikkvæsken mellom tankene eller til ekstern flusjing. Sirkulasjons-og flusjepumpes (21) kapasitet reguleres med frekvens-styring av pumpens elektromotor (22). Sirkulasjonskretsen har måleinstrumenter for kontroll av hydraulikkoljens vann-og partikkelinnhold.

Description

MOBILT OG AUTOMATISERT VÆSKEBEHANDLINGSANLEGG FOR RENSING AV HYDRAULIKKOLJE, HVIS VANNINNHOLD OG RENHET TILBAKEMELDES

Oppfinnelsen angår et mobilt og automatisert væskebehandlingsanlegg for rensing av hydraulikkolje, hvis vanninnhold og renhet tilbakemeldes, som angitt i innledningen til det medfølgende krav 1.

Anlegget plasseres ombord på rigger eller brønnintervensjons-fartøy i forbindelse med undervanns brønnkomplettering eller brønnintervensjon. Anlegget kan også benyttes på land når man ønsker en effektiv rensing av større mengder hydraulikkolje.

JP 2002276619 A beskriver en vannutskillingsprosess i et større anlegg for automatisert vannutskilling, lagring av hydraulikkvæske og spyling av rørsystemer.

US 5858070 A beskriver et mobilt anlegg til rensing av hydraulikkvæske, spesielt hydraulikkvæske til fly med en automatisert vannutskiller for større anlegg for vannutskilling, lagring av hydraulikkvæske og spyling av rørsystemer.

US 5965029 Al beskriver et anlegg for prosessering av hydro-karboner fra oljeutvinning der prosessen er beregnet på å fjerne forurensninger i oljestrømmen. Spesielt er systemet innrettet på fjerning av tilbakeproduserte syrerester fra re-servoarstimulering.

Standard vannutskillere er normalt beregnet for verkstedbruk på land. Det har også blitt utviklet modeller som er sertifi-sert for bruk i sone med eksplosjonsfare ombord på fartøyer eller faste plattformer (ATEX godkjent). Vannutskillerne blir normalt brukt som selvstendige enheter, men det er kjent teknikk permanent å integrere kommersielt tilgjengelige vannutskillere i eksisterende hydraulikksysterner eller smøreolje-systemer for å fjerne vann fra mediet i en lagringstank ved at vannutskilleren blir knyttet til tanken via en ekstern krets. Hydraulikkolje med for høyt vanninnhold blir vanligvis sendt til land for videre behandling.

Det er to typer hydraulikkvæske som vanligvis blir benyttet i undervanns markedet, nemlig vannbasert eller syntetisk, hy-drokarbonbasert hydraulikkvæske, der foreliggende oppfinnelse er beregnet på sistnevnte. Det er et vanlig problem at det trenger vann opp i kontrollinjene i de hydrauliske navle-strengene som blir benyttet til å kontrollere undervannsutstyr fra et fartøy. Slik vanninntrenging i hydraulikksystemer for undervannsutstyr fører til at væske må skiftes ut. I forbindelse med brønnkomplettering dumpes det store mengder hydraulikkvæske over på tanker ombord på riggen på grunn av vanninntrenging. Typisk dumpes 2000-3000 1 hydraulikkvæske i løpet av en brønnkomplettering på Ormen Lange-prosjektet (komplettering av 3-4 brønner). Hydraulikkvæsken sendes på land til destruksjon eller eventuell gjenvinning.

Hurtig væskebehandling vil være nødvendig for å kunne klar-gjøre hydraulikkvæsken for gjenbruk mellom brønnoperasjonene. Fordeler med dette er at: Man unngår å dumpe hydraulikkvæske til en verdi (2009) av opp mot NOK 250.000,- i forbindelse med en brønnkomp-lettering. Man har besparelser i forbindelse med innkjøp, logis- tikk, transport av ny hydraulikkvæske og transport av brukt hydraulikkvæske. Castrol har vært ledende på levering av denne type hydrau-likkvæsker. En egenskap ved disse er at de er konstruert for å holde mye vann oppløst i hydraulikkvæsken uten at det skilles ut fritt vann. En vanlig hydraulikkvæske av denne type er Castrol Brayco SV/200. Denne er i ferd med å bli erstattet av typen SV/B. • Hydraulikkvæsken tar opp 2000-3000 ppm før den er mettet, avhengig av temperatur. • Anbefalt maksimalt vanninnhold for bruk i kontrollsyste-mer er 1000 ppm. 500 ppm er maksimalt vanninnhold levert fra fabrikk. • Når væsken er såkalt "mettet", er det ingen synlige tegn. Ved høyere vanninnhold enn dette vil væsken emul-gere. Ifølge Castrol er det først ved omkring 10 % vanninnhold at man får utskilling av fritt vann. Vannutskilling vil også avhenge av størrelsen på vanndråpene i hydraulikkvæsken.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller å redusere i det minste en av ulempene ved kjent teknikk, eller i det minste å skaffe tilveie et nyttig alternativ til kjent teknikk.

Formålet oppnås ved trekk som er angitt i nedenstående be-skrivelse og i etterfølgende patentkrav.

Teknikken bak omsøkte oppfinnelse brukes for å automatisere fjerning av vann, partikler og salt fra syntetisk, hydrokar-bonbasert hydraulikkvæske, og det inngår en mobil behand-lingsenhet som plasseres ombord på et fartøy beregnet for un-dervannsoperasjoner eller eventuelt benyttes på land. Med fleksibel drift av og kontinuerlig og automatisert tilbakemelding fra systemet vil væskebehandlingen foretas mellom operasj onene.

Et prosessystem for den omsøkte væskebehandlingsenheten vil bestå av tre lagringstanker for hydraulikkolje, en transfer-og spylepumpe med tilhørende filter og en vannutskillingsen-het basert på bruk av varme og vakuum (eng: oil purifier), som blir integrert i den ene lagringstanken.

Dette utstyret forutsettes å ha en stor væskebehandlingskapasitet, og det er en målsetning å redusere personellbehovet til et minimum. Utstyret blir brukt i en forholdsvis kort pe-riode mellom operasjoner, der en stor mengde hydraulikkolje skal klargjøres for neste operasjon. Det er viktig at utstyret kan kjøres kontinuerlig med et minimum av tilsyn på grunn av begrenset tilgang på personell i en hektisk fase ombord på fartøyet. Utstyret har også en sekundærfunksjon ved at enhetens hydraulikkpumpe kan benyttes til gjennomspyling (eng.: flushing) av rørsystemer, navlestrenger (eng.: umbilical) eller undervanns, hydraulisk opererte verktøysysterner samtidig med at væskebehandlingsprosessen pågår, eller i perioder der enheten ikke blir brukt til rensing av hydraulikkolje.

ATEX-godkjente rensere som er tilgjengelig i markedet og er egnet for en slik oppgave, er eksempelvis NOR-Purifier PEX-03 som er beregnet på bruk i eksplosjonsfårlig område (sone 1, temperaturklasse T3). For å oppnå tilstrekkelig væskebehandlingskapasitet vil man typisk måtte benytte minimum to enheter i parallell, hver med en væskebehandlingskapasitet på 180-600 l/t, avhengig av vanninnholdet i oljen.

Bruk av standard vannutskillere i en slik anvendelse gir flere begrensninger;

Det er ønskelig med en vannutskiller med høyere kapasitet enn det som oppnås for standard enheter.

Standard vannutskillere er ikke tilpasset en slik sys-temanvendelse. Det er ønskelig med en høyere grad av au-tomatisering av væskebehandlingsprosessen enn det man kan oppnå ved å bruke standardutstyr i en slik anvendelse .

Dette er primært automatisk måling av vanninnhold i oljen og dens renhet, samt en intelligent styring av væskebehandlingsprosessen med tilbakemelding fra instrumenter i prosessen.

Standard vannutskillere er basert på manuell operasjon, og de er kompakt bygget, slik at det er vanskelig å introdusere ny instrumentering og funksjonalitet. Omsøkte løsning har fordeler både med hensyn til effektivitet og mulighet for å automatisere driften: • Tilgjengelige vannutskillere er ikke laget for intensiv væskebehandling av store volumer, og man må bruke flere enheter for å dekke kapasitetsbehovet. Det vil være mer kostnadseffektivt med en enkelt vannutskiller som er tilpasset kapasitetsbehovet. Den løsningen som er tenkt brukt, vil være en effektiv prosess med tanke på vannutskilling ettersom man enkelt kan sirkulere væsken kontinuerlig i en felles krets med vakuum. • Prosessen vil være mer kontrollerbar enn i en standard purifier-løsning. Dette kommer av at behandlingskolonnen knyttes til tanken i en felles krets under vakuum, noe som gjør at man lettere kan unngå skumming, hvilket er en utfordring med kjent teknikk. • Automatisk kontroll av vanninnhold og renhet av oljen er ikke integrert i vanlige vannutskillere, og man baserer seg på manuell prøvetaking, mens foreliggende oppfinnelse har installert en vannsensor for kontinuerlig måling av vanninnhold i tanken for vannutskillingsprosessen, og en vannsensor og en partikkelmåler blir i tillegg installert på sirkulasjonskretsen mellom tankene.

Foreliggende søknad vedrører et mobilt og automatisert væske-behandl ingsanlegg for rensing av hydraulikkolje, hvis vanninnhold og renhet tilbakemeldes, og anlegget er kjennetegnet ved de i etterfølgende patentkravs fremsatte karakteristik-ker.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket utførelsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegning som viser et skjematisk væskebehandlingsanlegg med følgende komponenter:

1 Vannutskiller

2 Tank for rensing av forurenset olje med instrumentering og ventilarrangement.

2A Nivåmåler høyt nivå

2B Nivåmåler lavt nivå

2C Nivåglass

2D Punkt for prøvetaking fra tank

2E Ekstern påfylling

2F 3-veis ventil påfylling

2G Påfyllingsventil

2H Isolasjonsventil

21 Påfyllingsfilter

3 Tank for lagring av olje med instrumentering og

ventilarrangement

3A Nivåmåler høyt nivå

3B Nivåmåler lavt nivå

3C Nivåglass

3D Varmeelement

3E Pustefilter med silikagel

3F Overløp med tilbakeslagsventil

3G Prøvetaking eller drenering

4 Tank for lagring av olje med instrumentering og

ventilarrangement

4A Nivåmåler høyt nivå

4B Nivåmåler lavt nivå

4C Nivåglass

4D Varmeelement

4E Pustefilter med silikagel

4F Overløp med tilbakeslagsventil

4G Prøvetaking og drenering

5 Matepumpe for vannutskillingsprosess

6 Sirkulasjonsfilter

7 Varmeelement med termostat og dren

8 Oljebehandlingskolonne

9 Kjøler - radiator

10 Kjølevifte

11 Kondenser med dampfelle

12 Dren for utskilt vann

13 Vakuumpumpe med gassfilter og vakuum eksosutløp

14 Inntak av atmosfærisk fastluftdyse

15 Styresystem

15A Sensor inngangssignaler

15B Luftsignaler for ventilaktuatorer 16 Trykkmåler på pumpeutgang

16A Manometer

16B Trykktransmitter

17 Vannmålere

17A Vannmåler på væskebehandlingstank 17B Vannmåler på transferkrets

17C Vannsensor på påfyllingslinje for tilkopling av

håndholdt monitor

18 Partikkelteller på sirkulasjons-/transferkrets 19A-H Luftstyrte ventiler for sirkulasjons-/transferkrets

20A/20B Eksterne tilkoplingspunkter med isolasjonsventiler på henholdsvis sug og utgang for transfer- og spylepumpe

21 Transfer- og spylepumpe

22 Frekvensstyrt elektrisk motor for transfer- og spylepumpe

23 Sikkerhetsventil étter transfer- og spylepumpe

24 Grovt sugefilter

25A/25B Filter for spyle- og transferfunksjon 26A/26B Isolasjonsventiler oppstrøms av filter 27A/27B Isolasjonsventiler nedstrøms av filter 28A/28B Avblødningsventiler for skifte av filterelement og prøvetaking

Væskebehandlingsanlegget har tre tanker 2, 3, 4 for hydraulikkolje, og en vannutskillingskrets 1 er knyttet til den ene tanken 2 i et lukket system satt under vakuum. Tanken 2 har en påfyllingslinje med en ekstern kopling 2E, tilhørende ventiler 2F, 2G, 2H og et påfyllingsfilter 21. En vannsensor 17C koples opp mot en håndholdt monitor (ikke vist). Når vanninnholdet i oljen er meget høyt, dirigeres oljen over til en ekstern tank eller oljefat (ikke vist) via treveisventilen 2F. Når oljen har et vanninnhold som er hensiktsmessig for gjenvinning/fjerning av vann, styres påfyllingen over til væskebehandlingstanken 2.

De to lagertankene 3 og 4 benyttes valgfritt til å lagre ren eller forurenset olje. Tankene 2, 3, 4 blir utstyrt med nivå-instrumentering. Lagertankene 3 og 4 blir utstyrt med varmeelement 3D, henholdsvis 4D, pustefilter 3E, henholdsvis 4E, overløp med tilbakeslagsventil 3F, henholdsvis 4F og ventil 3G, henholdsvis 4G i bunn av tankene 3, 4 for prøvetaking eller drenering. Vannutskillingstanken 2 blir også utrustet med et punkt 2D for prøvetaking.

Den forurensede hydraulikkoljen i vannutskillingstanken 2 holdes i kontinuerlig sirkulasjon ved hjelp av en pumpe 5 som inngår i den lukkede vannutskillingskretsen 1, og den er også innrettet til å kunne suge olje ut av tanken 2 via et filter 6 til et varmeelement 7, der oljen varmes opp før den går videre til behandlingskolonnen 8. Vannet i oljen går over til vanndamp som trekkes ut av væskebehandlingskolonnen 8 og går via en dampkjøler 9 med vifte 10 videre til en kondenser 11 med dampfelle for drenering av utskilt vann 12 fra oljen. Salt skilles ut med vannet og/eller blåses ut via vakuum ek-sosutløp 13. Behandlet olje går fra bunnen av behandlingskolonnen 8 tilbake til vannutskillingstanken 2. Atmosfærisk luft tas inn til behandlingskolonnen 8 via et filter og en strupning 14.

Væsken sirkuleres kontinuerlig gjennom vannutskillingstanken 2 og behandlingskolonnen 8. En vannsensor 17A er integrert i tanken 2 og gir kontinuerlig tilbakemelding til et styresystem 15 om vanninnholdet i hydraulikkvæsken på tanken 2.

Styresystemet 15 med brukergrensesnitt brukes til å kontrollere vannutskillingsfunksjonen 1, sirkulasjonspumpen 21 samt de luftopererte ventilene 19 som har signalinnganger 15A fra nivåmålerne 2A, 2B, 3A, 3B og 4A, 4B på tankene 2, 3, 4, trykktransmitteren 16B, en vannsensor 17B og en partikkelmåler 18 i transferkretsen.

Systemet blir utrustet med fjernopererte ventiler 19A-H som gir stor fleksibilitet for sirkulasjon av innholdet i tanken 2, 3, 4, overføring av olje mellom tankene 2, 3, 4 og eksterne lagringstanker (ikke vist), samt utpumping i forbindelse med spyling av eksternt utstyr. Ventilene betjenes med luftopererte aktuatorer som får tilførsel av styreluft 15B fra styresystemet 15. Transfersystemet har eksterne tilkoplingspunkter med avstengingsventiler 20A, 20B. Systemet er utstyrt med en pumpe 21 med elektrisk motor 22 for overføring av olje mellom tankene for gjennomspyling av eksterne hydraulikksystemer/-utstyr via ventilene 19D, 2OB i perioder når systemet ikke blir benyttet til rensing av hydraulikkvæske, eventuelt samtidig med at det benyttes for rensing av hydraulikkvæske. Kapasiteten reguleres via frekvensstyring av elektromotoren 22. Trykkmåling etter pumpen 21 blir gjort med et manometer 16A og en trykktransmitter for pumpestyring 16B.

En sikkerhetsventil 23 for sikring mot overtrykk installeres etter pumpen 21. Spyle- og sirkulasjonskretsen har et grovt sugefilter 24 og utstyres med et dobbelt sett partikkelfiltre 25 A, 25B med isolasjonsventiler oppstrøms 26A, 26B og ned-strøms 27A, 27B av spyle- og sirkulasjonsfilteret 25A, 25B. Ventiler 28A, 28B monteres ved hvert filter for avblødning i forbindelse med skifte av filter. Disse fungerer også for prøvetaking.

Claims (1)

1. Mobilt og automatisert væskebehandlingsanlegg for rensing av hydraulikkolje hvis vanninnhold og renhet tilbakemeldes, karakterisert ved at med et væskebehandlingsanlegg plassert ombord på et fartøy gjennomføres hydraulikkoljerensing mellom ulike brønn-kompletteringsoperasjoner, idet

automatisk væskebehandling gjennomføres med kontinuerlig sirkulasjon i en væskebehandlingstank (2) og prosessering i en lukket, vakuumert vannutskillingskrets (1) med oppvarming i en behandlingskolonne (8),

en vannsensor (17A) gir kontinuerlig tilbakemelding til et styresystem (15) om vanninnhold i hydraulikkvæsken i væskebehandlingstanken (2),

kombinert rensing av hydraulikkolje og spyling av rørsystemer gjennomføres ved at enhetens væskebehandlingstank (2) er integrert med prosessutstyret og to lagringstanker (3,4) for hydraulikkolje,

enheten har en kombinert sirkulasjons- og transferkrets mellom tankene (2, 3, 4) for filtrering av oljen og mulighet for ekstern spyling,

enheten har luftopererte ventiler (19A-H) for å dirigere hydraulikkvæsken mellom tankene (2, 3, 4) eller til ekstern spyling,

en transfer- og spylepumpes (21) kapasitet reguleres med frekvensstyring av pumpens (21) elektromotor (22), og

transferkretsen har måleinstrumenter (17, 17A, 17B, 17C, 18) for kontroll av hydraulikkoljens vann-og partikkelinnhold.