船用不同比重流體分離器的製作方法
2023-07-16 13:26:06 4
專利名稱:船用不同比重流體分離器的製作方法
本發明有關不同比重流體在海水運動環境中的分離。具體有關在海水運動下的油井中油和天然氣流體的分離。
由於對烴類和水的混合物的探索和開採的深度越來越增加，在海底的錨定的鑽井臺和採油臺已經達到了實際的限度。在深海中，不得不使用安裝在經受全部六種海水運動的浮動結構上的平臺。
井流組成成分的分離，必須在安裝在浮動結構上的船舶中進行，因此要經受海水的破壞力。對於所有的用於分離這些井流流體的傳統船舶都作了調查，以求在這種海洋環境中作改進。
雖然對本發明的範圍，減縮為有關油、氣井的操作，但也考慮了有各種不同比重的流體的其他混合物的較廣泛的方面。應記住的是烴類流體，在本技藝領域中的全部不同比重流體混合物中，是有代表性的。
井臺和船上安裝的加工設備，必須能在各種程度的海水運動中準確運轉。海上的最猛烈的風暴，只能延續30分鐘，但是能造成相當大的生產秩序的混亂(例如，把油溢出輸油管)，於是需把整個設備停止運轉。重新起動一套複雜設備可能需要八小時，在生產上和收入上是一筆相當大的損失。由於海上鑽井的重量和空間的問題，加工船舶必須很小，而且由於海水常發生風暴，所以必須能在風暴中運轉。解決這一系列困難因素的答案，是用船中的設計良好的內部設備。
1978年2月14日頒發給羅利(Neely E.Lowrie)的第4073，734號美國專利，揭示了一種分離海底油井中油，水和氣體的有效方法。雖然該1978年專利中的結構能有效分離兩態，但在海水運動下分離三態，便需要附加的結構。為了明了差別所在，1978年的專利中的說明，在本文中將予以引述。
從基本上講，1978年專利中提出了一種水平平臺或擋板，其長度基本上與船舶的水平長度相同。水平平臺或擋板的高度，大約即為分離器中預計油層和水層交接面的高度。水和一部分油從在中點位置上的腔室，進入水平臺下面的兩個隔室，每半個分離器中有一個隔室。水通過腔壁上的通入每一個隔室的孔，進入兩個隔室。進入兩個隔室的油，通過從擋板中穿過的垂直管，流回到水平擋板上方的存油中。水通過分離器每一端附近的兩個出口，從船中排出。油在分離器進口運端的水平擋板上面的一個垂直堤堰上流過後，從船中排出。
自從1978年專利頒發以來，對該專利的揭示作進一步研究、並且積累了其他的事實和經驗以後，說明還可以作相當多的改進。液體在水平平臺中心孔中湧進湧出，攏亂了油和水的重力分離過程。可以用附加結構，保持水平平臺下的充滿流體的隔室的良好隔絕。在本發明中，在分離器中利用了另一種結構裝置，消除1978年專利中的問題和缺陷。1978年專利中沒有適當考慮一個重要的因素，就是泡沫的降低和衰減這樣一個重要問題。
本發明考慮的是，把進行分離的液體，限制或盛放在安裝在海上平臺上的水平分離器容器的下部空間中，保持兩種液體之間的一個穩定交接面。
本發明還考慮到的，是在水平分離器容器的充滿液體的隔室中有一個油和水的交接面，以降低液體流動的速度和體積，在海水運動中，使重力分離的效率達到最大。
本發明的其他目的，優點和特點，普通技術人員，在考慮了說明書，後附的權利要求
和附圖後，便可明確了解。
附圖內容簡介如下
圖1是實施本發明的安裝在一個海上結構上的水平分離器容器剖視圖;
圖2是圖1中分離器向一極端傾斜的前視示意圖;
圖3與圖2相似的分離器，圖示向另一極端傾斜;
圖4是實施本發明的容納流體混合物的水平分離器容器剖視圖，混合物在容器的中心分離;
圖5是圖4中的分離器，向一端傾斜的前視示意圖;
圖6是與圖5相似，向另一極端傾斜的分離器;
圖7是實施本發明的水平分離器容器剖視圖，待分離的流體被分流，從容器的相對兩部進入;
圖8是圖7中分離器的前視示意圖，圖示向一極端傾斜;
圖9與圖8相似，圖示分離器向另一極端傾斜。
在本發明的說明書中，「流體」一詞所指包括液態和氣態。油是一種流體;水是一種流體;更具體則稱之為液體。泡沫可以被稱為一種液體，雖然，更方準確地說，則可認為是氣泡在油中的結合。
在使用「混合物」一詞時，在本發明書中應理解為各種量的油，水，氣體和泡沫的結合。油，水和氣體，是利用本文所揭示屬於發明的系統所分離的最終產品。
氣泡水準作用(the spirit level)，是利用重力保持交接面水平的方法。流體表面永遠保持水平。在一個有標準的陸地上使用的內部設備容器中，氣泡水平作用可以完全自由移動。但假如把這容器放在一艘船上，那麼永恆的氣泡水準作用，就會使容器中的全部流體來回搖動，典型周期為15秒鐘。這樣造成大量的紊流，降低分離的質量。並且，交接面之間的大量垂直移動，使交接界而有接近出口嘴的危險。
內部構造(例如多孔板)有足夠的限制作用，足以減弱氣泡水準作用，能產生高速，把正在分離的流體混合。減弱氣泡水準作用的唯一方法，是把流體充滿。意思是設置一個隔室，其中兩種流體的一種，只有一個非常小的量，或者完全不存在。一個完全灌滿水的瓶子，可以作任何量的振動或加速，而不產生水的渦流。加工容器的充滿流體的隔室，必須能使流體連續流進和流出。本發明提出了一種高解析度流體充注，和無限制的加工流徑。
實施本發明的結構，安裝在一個水平伸展的圓柱形容器內。混合物盛放在分離器容器內，由擋板控制，擋板中有一塊基本平坦的水平伸展的板，可稱為「平臺」或擋板。隔室在平臺下，和容器下部共同形成。有一個或兩個「腔」，由從平臺伸到容器底的垂直板形成。垂直板和容器壁形成腔。
圖1，4和7都揭示水平伸展的圓柱形容器內，實施本發明的構造。每一個容器接受一股或多股含有各種比例的油，水，泡沫和天然氣的井流，其中包括有用的產品油和天然氣。每一個容器安裝在浮在海面上的鑽臺或船上。在鑽臺或船上造成的海水運動，傳遞到安裝在鑽臺或船上的分離器上。現不對全部六種海水運動作分析。為作本說明書中的敘述，圖2，3，5，6，8及9中僅認為俯仰運動是主要的運動。僅示出俯仰運動的影響，並深信藉此便能充分揭示本發明。
在每一個水平伸展的分離器容器中，有一個基本水平的平臺，與容器的水平軸線平行安裝。有一個隔室，在這平臺下面，由容器的下壁，和在平臺下側及容器內表面之間伸展的一個或多個基本垂直的板形成。垂直板和分離器端部之間的空間，形成一個腔，通過安裝在垂直板上的通孔中的一個或多個止逆閥，和隔室接通。隔室，單向閥即止逆閥，腔，體現本發明的主要元件。
對附圖敘述如下圖1揭示一個水平伸展的圓筒形容器1。把取得的油井產品通過進口3，引入端部2。把產品裡的天然氣，油和水分離，分別從容器1中取出。天然氣通過出口4，從容器的中心離開容器，分離的油通過出口5離開容器，水通過出口6取出。
實施本發明的結構接受到的油井產品，可能但也許不會含有相當量的泡沫。進入容器的產品的液體部分，沉降到一個基本平坦的水平平臺或擋板7的上表面上。然後液體流入容器一端的一個腔8裡。當然，在容器兩端各設一個容納液體的腔是可行的;在任一情況下，垂直線板9形成平臺7下面的隔室10，並和容器殼形成腔8。腔和隔室，通過垂直板9的孔中的止逆閥11及12連接。出口6從容器壁中通過，排出隔室10裡的水。油從隔室10通過出口5排出，天然氣通過出口4，從容器的頂部排出。止逆閥11及12把腔8和隔室10接通。兩個閥在垂直線上相對，高度是這樣假如在腔8中作兩態分離的話，那麼上閥12的高度，使油可以進入隔室10，閥11的高度使水可以進入隔室。兩個閥都是上逆閥，因為它們只容許液體從腔8流進隔室10，而防止液體從隔室回流進腔。因此，隔室10永遠充滿液體。此外，複式閥可保持流入隔室10的液體的理想流動形式。
油和水形成交接面14，每種液體分別通過出口5和6排出。這些出口在隔室10裡的位置，使容器的俯仰對隔室的交接面有最少的攏動。從隔室10中的液體中析出的任何氣體，通過一根或兩根導管15及16上升，以便從出口4中抽出。再談一下通過進口3進入容器的井流，井流中可能有不同量的泡沫17，被帶到天然氣出口4。
如圖1所示，油和水在平臺7的上表面上流過。這樣在平臺7的平表面上流過，可預期泡沫有某種程度的衰減。把平臺7放在油和泡沫的交接面處，控制該交接面的氣泡水準作用。在平臺下面的少量氣體層，只產生最低量的流體運動，紊流，和交接面和垂直移動，平臺上面的薄油水層的情況也相同。隔室10中的油層和水層，無法流到圖2容器的右側，或者流到圖3中的容器的左側。隔室10裡的油層和水層不能把泡沫升高或排開。由於隔室10裡的油和水隔離，因此泡沫和氣體的交接面保持相對靜止。流體在隔室中的運動，不能把流體送到隔室的外面。幹泡沫在本身的重力作用下，相對於海水運動的典型15秒鐘周期，作緩慢的流動。因此泡沫層17平靜，並迅速衰減。
圖2及3揭示容器俯仰運動的兩個相對點。揭示了各種液體的液面，表示液體如何在俯仰狀況下分離，和如何從容器中抽出。
圖4，5及6對本發明作了揭示，在某種程度上重複了圖1，2及3。容器20有一個中部進口21，接受要求分離的流體混合物。有一個平臺或擋板22，在預期的相對於分離中的液體的交接面高度上水平伸展。在容器的兩端各形成有腔23及24，液體從平臺沉降到兩個腔內。垂直擋板25及26有止逆閥27，28，29及30，因而兩個腔中的液體都可以流入隔室31，而同時阻止液體從隔室回流入腔內，進口21把流體混合物向下引到平臺22的上表面上，估計到從進口21附近伸到平臺的垂直擋板32可以把液體平均分流，流入分別的腔內。擋板32不僅可以把進入的流體向平臺平均分流，而且在分離器容器的俯仰運動中，起減緩流體在平臺上流動的作用。混合物中析出的任何氣體，通過出口33及34排出容器20。隔室31裡的油和水的交接面35，在預期的俯仰運動中，也保持相對的穩定。至少交接面相當穩定，保證在俯仰運動中，出油口36永遠從隔室中的上部存液中抽油，而出口37從下部存液中抽水。出油口和出水口都放在容器中部附近，以便從隔室中抽油和水。垂直擋板25及26上的止逆閥27，28，29及30，保證流動向著腔室內，而不向外進行。在這結構形式中，初始時流體在平臺22的上表面上流動，有部分脫氣作用發生，因此防止了氣體和泡沫被液體攜帶，進入隔室31。
圖5及6中示出了液面高度，表示隔室31如何接受液體，防止流回腔內。這種安排又一次說明，在海水運動中，本發明可以產生交接面的穩定性，結果有較高的分離純度。
在圖7中，容器40有兩個進口41及42，接受待分離的流體混合物。在有的情況下，要求用兩個進口，在容器兩端各有一個。有一塊平臺或擋板43從兩個進口接受混合物，腔44及45在容器兩端，由垂直板46及47形成，完全如圖4所示。液體混合物從每一個腔，通過垂直板，流入平臺下面的一個隔室48。止回閥49，50，51及52，控制混合物從每一個腔單向流入隔室48。通過出口53及54的抽吸點，在容器長度的中點附近，如同圖1及4的情況。
圖8及圖9的液面高度，表示隔室48怎樣接受液體，和怎樣防止向腔回流。這樣，本發明便可在這結構中實施，實施結構與圖1及4相符。
根據上文所述，可見本發明確能取得一切上文中闡述的目標和目的，並且這器械還具備明顯而必然的其他優點。
可以理解到有某些特點和從屬的組合方法是可行的，並且不需要涉及其他的特點和從屬組合方法而使用。這些本發明中已考慮到並也屬於本發明的範圍。
由於本發明可以有許多可能的實施方案，不超出本發明的範圍外，因此，應理解到在本文中的一切闡述，或附圖中的一切所示，都應理解為一個舉例，並無制約意義。
權利要求
1.一種在海水運動影響下，分離若干有不同比重的流體的分離的系統，系統包括下列各項一個水平伸展的圓筒形分離器容器(10)，有一進口接受若干有不同比重的流體，一個基本平坦的水平平臺/擋板(7)，在容器內的容器主長度上安裝，與容器軸線平行，從容器進口接受流體，散布到腔(8)中，腔(8)在容器的一端，由基本垂直的板(9)形成，板(9)和平臺密封，向下伸到容器的底部，有一個穿過容器壁的出口(4)的平臺的上方，排出比重較小的流體，其特徵如下有一個充滿液體的隔室(10)，在平臺的下側，和基本垂直的板及容器下壁之間形成，至少有一個止逆閥(11或12)，安裝在腔和隔室之間的垂直板的通孔中，使至少一種流體，從腔單向流入隔室，有一個通過平臺的出口導管(15，16)，把隔室和平臺上面的區域接通，把比重較小的流體，從隔室中排出，隔室長度中部附近的隔室出口(5，6)，用以排出分離後的有較大比重的流體。
2.如權利要求
第1項中之分離系統，其特徵為有不同比重的流體是油，水，天然氣泡沫。
3.一種在海水運動影響下，分離若干有不同比重的流體的分離系統，系統包括下列各項一個水平伸展的圓筒形分離器容器(20)，有一個中部進口(21)，接受若干有不同比重的流體，一個基本平坦的水平平臺/擋板(22)，安裝在容器的內部，伸展到離開容器兩端的一個預定距離以內，和容器軸線平行，接受並散布從進口進入的流體，至少有一個通過容器壁的出口在平臺的上方，排出比重最小的流體，其特徵如下在容器的一端，有一個由一個基本垂直的板形成的腔(23，24)，垂直板和平臺密封，向下伸到容器的底部，有一個隔室(31)，在平臺下側，和基本垂直的部分(25，26)，及容器下壁之間形成，至少有一個止逆閥(27，28，29，30)，安裝在每一個腔和隔室之間的基本垂直板上的通孔中，使至少一種流體，從每一個腔單向流入隔室中，在容器長度中部附近的隔室出口(36，37)，分離比重較大的流體。
4.如權利要求
第3項中之分離系統，其中有一個垂直擋板(32)從進口伸出，把通過進口流入的流體分流，在海水運動中起平臺上的流體的減速作用。
5.如權利要求
第3項中之分離系統，特徵為有不同比重的流體是油，水，天然氣和泡沫。
6.一種在海水運動影響下，分離若干有不同比重的流體的分離系統，系統包括下列各項一個水平伸展的圓筒形分離器容器，在每一端有一個進口(41，42)，接受若干有不同比重的流體，一個基本平坦的水平平臺/擋板(43)，安裝在容器的內部，伸展到離開容器兩端的一個預定距離以內，和容器軸線平行，接受並散布從進口進入的流體，其特徵如下在容器的一端，有一個由一個基本垂直的板形成的腔(44，45)，垂直板和平臺密封，向下伸到容器的底部，有一個隔室(48)，在平臺下側，和垂直板及容器下壁之間形成，有一個止逆閥(49，50，51，52)，安裝在每一個腔和隔室之間的基本垂直板上的通孔中，使至少一種流體，從每一個腔單向流入隔室中。
7.如權利要求
第6項中之分離系統，特徵為有不同比重的流體為油，水，天然氣和泡沫。
專利摘要
一種接受不同比重的流體混合物的，水平伸展的圓筒形容器(1)。分離器系統受到海水運動影響時，流體分離過程受到海水運動的最少量的擾動。混合物中的分離液體，由分離器下部中隔室(10)隔離海水運動。分離器有止逆閥(11，12)使隔室保持充滿流體。有一個平臺(7)在隔室上面形成，作液體穩定結構，從而可以把液體分別從分離器中抽取。
文檔編號B01D17/00GK86104684SQ86104684
公開日1987年1月14日 申請日期1986年7月11日
發明者尼利·尤金·勞裡, 米切爾·勞倫斯·魯克 申請人:國家容器公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan