NO324410B1 - Kombinert avgassings- og flotasjonstank - Google Patents

Abstract

En kombinert avgassings- og flotasjonstank for separasjon av innløpsvann inneholdende vesentlige mengder olje og gass. En roterende strøm dannes i tanken som tvinger de lettere komponentene som olje og gassdråper mot den indre konsentriske sylindriske veggen der de koaleserer og stiger til væskeoverflaten og fjernes via uttaket (3) og de tyngre delene tvinges ned der de tunge partiklene synker til nedre delen der de kan fjernes som slam. Vannet tømmes ut via ett uttak i den nedre delen av tanken. Den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken er spesielt egnet for anvendelse i oljeproduksjon til sjøs for fjerning av olje og gass fra vannstrømmer før vannet returneres til havet.

Description

Oppfinnelsen område

Foreliggende oppfinnelse omhandler separasjon av en blanding omfattende vann, et ikke-vannblandbart fluid med en lavere tetthet enn vann og en gass inn i disse bestanddelene.

Oppfinnelsen omfatter spesielt en kombinert avgassings- og flotasjonstank som er spesielt egnet for anvendelse i separasjonsprosesser der en vannfase inneholdende olje og gas separeres inn i disse bestanddelene.

Oppfinnelsen er anvendbar innen et bredt spekter av industrier omfattende petroleumsindustri, inklusiv oljeleting og -produksjon, raffinering, transport, lagring, tank- og eller utstyrsrensing, osv.

Oppfinnelsens bakfirunn

Fremstilling av råolje i oljeindustrien omfatter pumping av en blanding av olje, gass og vann fra underjordiske reservoarer. Den innledende separasjonen finner sted ved brønn-hodet og råoljen, som fremdeles inneholder noe gass og vann, behandles for å fjerne ytterligere vann og gass før råoljen er klar for raffinering.

Ved offshore oljeproduksjon tømmes vannfasen som kommer fra separasjonen ved brønnhodet eller etterfølgende separatorer, vanligvis til sjøs etter rensing som omfatter en delvis fjerning av gass, olje, kjemikalier og andre urenheter. For tiden utføres denne rensingen med utstyr som olje/gass separatorer, flotasjonstanker, hydrosykloner og avgassingstanker, hvilket opptar vesentlig plass ved produksjonsplattformene.

Volumet av vann som medfølger oljen øker ofte med levetiden til oljefeltet og følgelig må kapasiteten til vannbehandling ofte økes for å behandle de økte vannmengdene.

Videre er det en generell bekymring for forurensninger forårsaket av offshore oljeproduksjon, spesielt der oljeproduksjonen finner sted i områder som ansees som miljøømfintlig, som arktiske strøk eller fiskeplasser. Det er en bekymring i oljeindustrien at kravet om vesentlig lavere oljeutslippsgrenser vil gjøre oljeproduksjonen fra flere kjente reservoarer ulønnsomme hvis de må være avhengig av dagens utstyr. Dermed ytes stor innsats i industrien og hos myndighetene for å finne lønnsomme måter å redusere oljeutslipp ved oljeproduksjon.

Det er begrenset med plass på offshore oljeplattformer. Derfor er det svært strenge begrensninger på plassen tilgjengelig for installasjon av nytt utstyr som kan være nød-vendig for å håndtere økte vannmengder, spesielt hvis en skal møte den stigende bekymringen for miljøet samt redusere forurensningen. En enda strengere begrensning vil oppleves som følge av etablering av oljeproduksjon på havbunnen.

Flere olje-gass-vannseparatorer er kjent fra tidligere teknikk. I US 4.424.068 beskrives en separator og fremgangsmåte for å separere en blanding av olje, gass og vann, som kan oppstå fra en oljebrønn som beskrevet. Separatoren er i form av et kar delt inn i separasjonskamre og utstyrt med et antall ledeplater og en dynamisk separator der den innstrømmende blandingen forandrer retning flere ganger. På tross av at separatoren har vær kjent i flere år har den ikke vært allment anvendt. I tillegg vil vedlikehold være tidkrevende ettersom separatoren omfatter flere kamre med mange deler og kan føre til kostbar stans i oljeproduksjonen.

US 4.364.833 beskriver en separator som omfatter en del inneholdende flere plater plassert horisontalt og parallelt for å gi koalesens av små oljedråper til større oljedråper, samt en andre del som inneholder flere plater plassert vertikalt og parallelt for å la de dannete større oljedråpene stige til toppen der de danner et oljelag som oppsamles. Siden separatoren inneholder et antall smale passasjer mellom de parallelle platene er disse passasjene utsatt for tilstopping av faststoff inneholdt i den inngående strømmen, som kan føre til stans for rensing.

US 3.797.203 beskriver en separator som inneholder flere koniske nettinger på overflaten av hvilket små oljedråper koaleserer til store oljedråper som stiger til toppen av separatoren der de kan oppsamles som en oljefase.

WO 99/20873 beskriver en sandfelle som kan plasseres på en oljebrønn for å fjerne tyngre partikler forut for videre behandling av råoljen. Innretningen har en munn mot en relativ smal del av tanken med en delkobling til en relative bred del av tanken for bunnfall av sand og tunge partikler.

På tross av antallet kjente olje-gass-vannseparatorer er det fortsatt behov for en forbedret olje-gass-vannseparator med bedre separasjon av fasene, som ikke behøver et stort areal, som kan kjøres kontinuerlig med lave vedlikeholdsbehov og som kan produseres og drives til moderat pris.

Kort beskrivelse av oppfinnelsen

Det er nå funnet at disse behovene kan oppnås ved å anvende en kombinert avgassings-og flotasjonstank omfattende en vesentlig sylindrisk vertikal tank (1), et tangentielt plassert inntak (2), minst et uttak (3) for gass og olje plassert i den øvre delen av tanken, et uttak (4) for vann plassert i den nedre delen av tanken og en indre konsentrisk sylindrisk vegg som danner en flotasjons- og avgassingssone mellom den indre konsentriske veggen og veggen til tanken i den øvre delen av tanken.

Det viser seg at den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til foreliggende oppfinnelse kan utføre den ønskede separasjonen av en olje/gassfase fra en vannfase med overraskende høy effektivitet. Ved anvendelse for vannbehandling i oljeproduksjon kan resterende olje og gass fjernes fra den utgående vannfasen for å gi et utslipp med veldig lavt hydrokarboninnhold samtidig med behovet svært moderat i forhold til mengden vann behandlet ettersom kapasiteten til tanken er svært høy.

I en foretrukket utførelsesform er den indre konsentriske sylindriske veggen formet som en indre sylinder plassert i den øvre delen av tanken hvilket etterlater et åpent rom mellom sylinderen og toppen av tanken, og videre omfatter en indre ledeskinne (11) plassert mellom tanken (1) og den indre sylinderen (10) som etterlater et åpent rom mellom den indre sylinderen (10) og den indre ledeskinnen (11), og en anordning for å etablere rolig strømning rundt vannuttaket (4).

I en annen foretrukket utførelsesform omfatter den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen en vesentlig sylindrisk tank (1), et tangentielt plassert inntak (2), et uttak (3) for gass og olje plassert i den øvre delen av tanken, et uttak (4) for vann plassert i hovedsak i midten av bunnen og en vesentlig konsentrisk plassert vertikal første ledeplate (5) som strekker seg fra toppen av tanken og etterlater en passasje for vann i den nedre delen av tanken og en passasje for gass i den øvre delen av tanken og en vesentlig konsentrisk, sylindrisk vertikal indre ledeplate (6) med en mindre diameter enn den første ledeplaten (5) og som strekker seg ut fra bunnen av tanken og etterlater en passasje i den øvre delen av tanken.

I en annen foretrukket utførelsesform er en filtreringsenhet, som en adsorpsjonsfilterenhet, tilkoblet utløpet fra den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken, hvori utførelsesform fører til en svært effektiv og høy fjerning hydrokarbon fra vannet.

Den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen er spesielt egnet for å behandle vannfasen som stammer fra brønnhodet eller fra etterfølgende separatorer før vannfasen slippes ut til sjøen ved offshore produksjonsanlegg.

Dermed gir anvendelse av den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i oljeproduksjon et annet foretrukket aspekt av oppfinnelsen.

Kort beskrivelse av tegningene

Figur 1 er et skjematisk snitt gjennom en kombinert avgassings- og flotasjonstank i henhold til oppfinnelsen, Figur 2 er et skjematisk snitt gjennom en kombinert avgassings- og flotasjonstank i henhold til oppfinnelsen utstyrt med en sentral plassert netting (7) og et uttak for slam (8), som viser strømmen i tanken, Figur 3 er et skjematisk snitt gjennom en kombinert avgassings- og flotasjonstank i henhold til oppfinnelsen der en indre sylinder (10) er plassert vesentlig i den øvre delen av tanken, og etterlater et åpent rom mellom sylinderen og toppen av tanken, og strekker seg ca 2/3 nedover i tanken. Tanken er videre utstyrt med en inntaksledeskinne (11) og en horisontalt plassert plate (12) plassert i den nedre delen av tanken, som etterlater et åpent rom mellom platen og tankveggen, Figur 4 er en graf for forsøket som viser effektiviteten til den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen.

Detaljert beskrivelse av oppfinnelsen

Oppfinnelsen er basert på erkjennelse at flotasjon av oljedråper er vesentlig fremmet ved simultan stigning av gassbobler. Videre, mens det innstrømmende fluidet i tanken til foreliggende oppfinnelse føres inn i en oppadgående spiralbevegelse, antas det at de lettere bestanddelene, som olje dråper og gassbobler, tvinges til midten av tanken på grunn av rotasjonen inntil de møter den indre konsentriske sylindriske veggen der oljebobler og gassbobler koaleserer og stiger på grunn av lavere tetthet i forhold til det omkringliggende vannet.

Sand og andre tunge partikler som kan være fanget av innløpsblandingen tvinges samtidig mot tankveggen (1) og faller til bunnen.

Dermed dannes, i følge oppfinnelsen, en flotasjons og avgassingssone i rommet mellom tanken og den indre konsentriske sylindriske veggen i området fra inntaket og over.

Vanninntaket er plassert i hovedsak tangentielt for å sikre en roterende bevegelse av vannet i tanken.

Inntaket (2) for forurenset vann kan utstyres med en inntaksledeskinne (11). I denne forbindelse er en inntaksledeskinne en skinne plassert på tankveggen for å lede inntaksvannet inn i en oppadgående spiralstrøm. Inntaksledeskinnen kan være kort eller lang og strekke seg fra 30-330° av tankens omkrets, fortrinnsvis 90-300°, mer foretrukket 180-300°, og mest foretrukket ca 270°. Inntaksledeskinnen er plassert slik at det finnes et åpent rom mellom skinnen (11) og den indre konsentriske sylindriske veggen.

Inntaksvannet ledes langs skinnen til enden av skinnen der vannet fortsetter i et viftelignende mønster, der en del av vannet vil "resirkuleres" i en ny runde langs skinnen mens det resterende vannet unnslipper sirkuleringen. Resirkuleringsfraksjonen bestemmes i stor grad av skinnens helling. Gjennom eksperimenter er det bestemt at en egnet helling for skinnen er i området 5-15°, mer foretrukket 5-10°, og mest foretrukket ca 7°. Ved denne hellengen oppnås en egnet resirkulert fraksjon samtidig som strømmen ikke hindres i noen vesentlig grad.

Ved begrepet "inntaket utstyres med en ledeskinne" menes at inntaksledeskinnen plasseres slik at skinne møter inntaksvannet og fører inntaksvannet inn i en oppadgående spiralstrøm.

Vannuttaket plasseres i den nedre delen av tanken. Det foretrekkes å plassere uttaket på et sted der vannet strømmer rolig for å sikre at ingen olje- eller gassdråper fanges på grunn av høy strømningshastighet. En anordning for å etablere rolig strømning rundt uttaket kan besørges for å unngå fanging av oljedråper i den hurtige vannstrømmen. Der uttaket plasseres i hovedsak i midten av bunnen kan denne anordningen være utformet som en horisontal sirkelformet plate som etterlater et åpent rom mellom platen og tanken, eller den kan utformes som en nedadgående åpen ring som skjermer for uttaket der uttaket plasseres som et eller flere uttak i den nedre delen av tanksiden.

Avhengig av plasseringen av uttaket kan faststoff falle til bunn av tanken og danne bunnfall. Avsettingen av bunnfallet og faststoff i den nedre delen av tanken er lite fordelaktig ettersom separasjonskapasiteten til tanken kan bli redusert.

Hvis vannuttaket (4) plasseres på det laveste punktet i tanken kan det fallende faststoffet i hovedsaket fanges opp i vannet som strømmer ut og dermed fjernes, forutsatt at tanken ikke er utstyrt med ledeplater som strekker seg fra bunnen. Hvis vannuttaket er plassert på et sted som tillater avsetting av bunnfallet foretrekkes det at tanken utstyres med et uttak (8) for slam. Slamuttaket kan være utformet for kontinuerlig eller ikke-kontinuerlig fjerning av slam.

Et eller flere uttaket for olje og gass kan være tilstede. Hvis mer en et uttak for olje og gass er til stede fungerer et av disse uttakene som gassuttak og et annet som oljeuttak.

I forbindelse med foreliggende oppfinnelse betyr begrepet "vesentlig sylindrisk" at tanken er vesentlig sirkelformet og at toppen og bunnen av tanken er plant eller krummet. Ved anvendelse er tanken plassert slik at sylinderens akse er i hovedsak vertikal.

I en utførelsesform til oppfinnelsen som vist i figur 3, er den kombinerte flotasjons- og avgassingstanken utstyrt med en indre sylinder (10) plassert i den øvre delen av tanken hvilken gir et åpent rom mellom sylinderen og toppen av tanken, og videre omfatter en inntaksledeskinne (11) plassert mellom tanken (1) og den indre sylinderen (10) hvilken gir et åpent rom mellom inntaksledeskinnen og den indre sylinderen samt en horisontal sirkelformet plate (12) hvilket gir en passasje for vann mellom platen og tanken.

Den indre sylinderen (10) er plassert slik at det tillates passasje av olje, gass og vann over toppen av sylinderen. Sylinderen kan strekke seg ca halvveis til trefjerdedeler nedover i tanken, fortrinnsvis ca totredjedeler nedover tanken.

Forholdet mellom diameteren til den indre sylinderen og tanken kan velges mellom brede grenser slik at passasjen av vann ikke begrenses. Forholdet er fortrinnsvis valgt å være mellom 0,3 og 0,75, mer foretrukket 0,4 og 0,6 og mest foretrukket ca 0,5.

I en annen utførelsesform vist i figur 1 og figur 2 er tank (1) utstyrt med et inntak (2) plassert i den nedre delen av tanken. Inntaket (2) er plassert tangentielt, som forårsaker at inntaksvannet roterer i tanken som vist i figur 2. Denne rotasjonen danner en sentrifugalkraft som tvinger de lettere oljedråpene mot en ledeplate (5), hvor de koaleserer og danner større dråper som etter hvert stiger og samler seg på toppen av væsken mellom tankveggen og den første platen (5). Herfra fjernes oljen via et uttak for olje og gass (3).

Vannet tvinges ned under den første ledeplaten (5) og opp mellom den første ledeplaten og uttaket (4) og/eller den indre ledeplaten (6). Vannet stiger til et visst nivå, og utgår fra tanken via uttaket (4).

Ledeplatene er formet vesentlig som sylindere åpen i en ende og lukket i den andre enden ved tankens topp eller bunn.

Den første ledeplaten (5) strekker seg fra toppen av tanken og kan være plassert så den danner en åpning mellom den første ledeplaten (5) og toppen av tanken. Den første ledeplaten (5) kan være formet med en enhetlig diameter langs den totale høyden til ledeplaten, eller den kan være formet med en større diameter i den nedre enden for å gi væsken maksimal rotasjonshastighet i inntakssonen.

Den indre ledeplaten (6) strekker seg fra tankbunnen og er i en utførelsesform formet ved en forlengelse av vannuttaket (4). I den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen fungerer den indre ledeplaten (6) som et overløp for tanken og avgjør vannivået til tanken. Den indre ledeplaten (6) kan være formet av uttaksrøret (4) forlenget til det ønskete vannivået.

Det foretrekkes at vannivået er forutbestemt til samme nivå som uttaket for olje og gass (3) for å oppnå en kontinuerlig fjerning av olje og gass fra tanken og unngå akkumule-ringer som kan føre til redusert kapasitet for separasjon.

Ytterligere ledeplater kan settes inn mellom den første ledeplaten (5) og den indre ledeplaten (6), som fortrinnsvis er plassert for å strekke seg vekselvis fra toppen og bunnen av tanken. Slike ledeplater vil tvinge vannet til å gjennomgå ekstra omganger opp og ned tanken, som tillater større frigjøring av gass fra vannfasen.

Hver ledeplate er plassert i hovedsak konsentrisk med tanken, og bør utformes for å tillate passasje av gassen i den øvre enden.

Tanken kjøres ved lavt trykk for å frigjøre gassen fra vannfasen. Vel lavt trykk menes et trykk under 10 bar, som mindre enn 5 bar eller til og med ved atmosfærisk trykk. Ved slik lav trykk vil det meste av gassen danne bobler i sonen rundt inntaket (inntakssonen) og vil, slik som oljedråpene, tvinges til den første ledeplaten (5) der de stiger til toppen av tanken hvor gassen utgår via olje- og gassuttaket.

Dannelsen og stigning av gassbobler i inntakssonen etterligninger effekten fra tradisjonelle flotasjonstanker der stigning av bobler med tilsatt luft fører til en forbedring av separasjon av olje fra blandingen. Uten å ønske å være bundet ved teorien, antas det at bobledannelse og etterfølgende stigning av dannete bobler i inntakssonen til den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken ifølge oppfinnelsen bidrar til den observerte, overraskende høye, separasjonseffektiviteten.

På grunn av den gunstige effekten av de stigende boblene kan det til og med være gunstig å injisere ytterligere gass i det forurensede vannet før innføring i den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken, hvis mengden gass i vannet er lavt. Det ligger innenfor kompetansen til en fagperson å bestemme den optimale mengden gass i en gitt forurenset vannkilde og å bestemme om gassinjisering kan være gunstig for å oppnå ønsket opprensing.

Den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken kan utstyres med en netting for å fjerne finpartikler, som asfaltener, fra utløpet. Nettingen kan plasseres helt i tanken som en sentral sylindrisk netting (7) og danne en tube rundt uttaket (4), den kan monteres direkte på uttaket eller plasseres som en separat enhet utenfor tanken koblet til uttaket.

I en utførelsesform er den indre ledeplaten (6) formet av nettingen (7), hvori vannivået bestemmes ved strømningshastigheten gjennom nettingen (7).

Nettingen er fremstilt som konvensjonelle nettinger med kjente materialer og utforminger for nettinger, som kjent av fagpersoner.

I tilfeller der en kombinert avgassings- og flotasjonstank er utstyrt med en indre ledeplate (6) og en sentral sylindrisk netting (7), er tanken beleilig utstyrt met et uttak for fjerning av materialet som tilbakeholdes på nettingen (ikke vist i figurene) plassert i bunnen ved siden av utløpet (4).

Fagpersoner vil forstå at den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen kan anvendes for to-, tre- eller firefaseseparasjoner der fasene kan velges fra: vann, olje, gass og faststoff, der minst en av fasene er væske ved driftsbetingelsene.

Dimensjonene til den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken kan velges avhengig av mengden vann som skal behandles. Det er funnet under drift at oppholdstiden i tanken for en væske som skal behandles kan være mellom 5 og 300 sekunder, fortrinnsvis 5 til 150 sekunder, mer foretrukket 10 til 60 sekunder og enda mer foretrukket 10 til 40 sekunder. En spesielt foretrukket oppholdstid er ca 20 sekunder.

Et effektivt flotasjonsvolum for den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen kan beregnes som volumet av rommet definert av tanken (1) og høyden på væsken i tanken. Basert på oppholdstiden kan kapasiteten til tanken beregnes, for eksempel en tank med et effektivt flotasjonsvolum på 1 m<3> og en oppholdstid for væske på 20 sekunder har en kapasitet på 180 m<3> per time.

Forholdet mellom tankhøyden og -diameteren kan velges innen brede områder, fortrinnsvis i området 1:1 til 4:1, mer foretrukket fra 1:1 til 2:1.

Det ligger innenfor kompetansen til en fagperson å velge materialer for bygging av tanken basert på de faktiske betingelsene for den tiltenkte anvendelsen, som væskemengde som skal behandles, væskesammensetningen, trykk, væsketemperatur og tilstedeværelse av mulige korrosive kjemikalier i hvilke som helst av fasene i blandingen.

På grunn av utformingen av den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken er alle overflatene vertikale eller har minst en bratt helling eller er utsatt for en hurtig strøm-ning, som forhindrer avsetting av faststoff, med unntak av flatene i delene som har som formål å samle opp partikkelmaterie og slam, hvilke deler også fortrinnsvis har uttak for fjerning av disse materialene. Videre er finnes ingen smale passasjer i tanken. Følgelig er det ikke noe område i den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen som er utsatt for tilstopping ved faststoff. Derfor kan den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken kjøres kontinuerlig uten eller med kun et minimum behov for vedlikehold. Det nødvendige vedlikeholdet, som utbytting av en sylindrisk netting hvis til stede, kan lett utføres fra toppen av tanken, som fortrinnsvis er bygget for å være avtakbar. Dermed er den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen bemerkelsesverdi slitesterk, dvs. den kan kjøres over lengre perioder uten stans, og de få stansene som kan være nødvendig for vedlikeholde kan være korte.

Den høye kapasiteten kombinert med liten plassbehov og slitestyrken til den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen gjør den spesielt egnet for anvendelse ved offshore oljeanlegg som oljeplattformer. Den er videre også velegnet for anvendelse i oljeproduksjonsanlegg på havbunnen, da en slik plassering har plassbegrensninger som kan være enda strengere enn tradisjonelle oljeplattformer og kapasiteten for vedlikehold kan være lavere.

Tilsetningsstoffer som flokkuleringsmidler kan også tilsettes vannet før innføring til den kombinerte avgassings- flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen for å forbedre renseeffektiviteten.

Ved drift av den kombinerte avgassings- flotasjonstanken i henhold til oppfinnelsen er oljeinnholdet i en olje/vannblanding regelmessig redusert til 20 mg/l eller mindre når utgangspunktet er fra flere hundre mg/l, for eksempel 200 til 800 mg/l

Fullskalaforsøk (mer enn 150 m<3>/time) har vist at oljeinnholdet kan reduseres fra flere tusen ppm ned til ca 10 ppm og etterlate vannet vesentlig gassfri.

I en foretrukket utførelsesform anvendes den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken sammen med en filtreringsenhet, fortrinnsvis av typen adsorpsjon/absorpsjon, der filtreringsenheten kan ytterligere redusere oljeinnholdet i ut-løpsvannet. En spesielt godt egnet filtreringsenhet for en slik kombinasjon er filtreringsenheten bekjentgjort i European Patent Application No. 00610080.4. Ved å begynne med en olje/gass/vann-blanding som inneholder 400 til 800 mg hydrokarboner per liter, kan en reduksjon av hydrokarboner til mindre enn 20 mg/l etter den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken og en ytterligere reduksjon til 5 mg/l eller mindre etter filtreringsenheten regelmessig oppnås, mens høy gjennomstrømning holdes.

Selv om den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken er beskrevet i hovedsak med hensyn til anvendelser i oljeproduksjon er ikke oppfinnelsen begrenset til slike anvendelser, men kan også anvendes innen et bredt spekter av industrier der separasjon av en væskeblanding av vann, en væske uløselig i vann og en gass finner sted.

Oppfinnelsen beskrives ved eksempel som ikke bør anses som begrensende for oppfinnelsen.

Eksempler

Eksempel 1

En kombinert avgassings- og flotasjonstank i henhold til figur 2, med en diameter på 500 mm og en høyde på 1200 mm og et effektivt flotasjonsvolum på 125 liter, ble testet på et vannfaseutløp fra en annentrinnsoljeseparator fra en kommersiell oljeplattform. Prøvevannet inneholdt forskjellige mengder olje og gass i området ca 50 til 200 mg hydrokarbon per liter. Inntaket varierte mellom 1,8 og 9,5 m<3>/time.

Vannutløpet inneholdt ca 20 mg hydrokarbon per liter eller mindre, under 20 mg/l for mesteparten av forsøkene. Renseeffektiviteten beregnet som prosent hydrokarbon fjernet var mellom 80 og 90 % for mesteparten av forsøket.

De faktiske data vises i figur 4, som er en graf som viser konsentrasjoner av hydrokarboner i inntaks- og utløpsstrømmen til den kombinerte avgassings- og flotasjonstanken målt ved regelmessige intervaller under forsøket.

Eksempel 2

En kombinert avgassings- og flotasjonstank ble utformet i hovedsak som vist i figur 3 med følgende dimensjoner:

Og den indre sylinderen strekker seg ca to tredjedeler nedover tanken.

Denne kombinerte avgassings- og flotasjonstanken ble kjørt i fullskala med et inntak på 150m<3>/time.

Anlegget ble kjørt kontinuerlig uten stans i mer enn 6 måneder med et vanninntak forurenset med ca 200 til 600 ppm hydrokarbonholdig olje og gass og et uttak inneholdende 5 til 10 ppm.

Dette forsøket bekrefter den høye gjennomstrømningen med høy renseeffektivitet vesentlig uten behov for periodisk vedlikeholdsstans.

Claims (29)

1. Kombinert avgassings- og flotasjonstank omfattende en vesentlig sylindrisk vertikal tank (1) et tangentielt plassert inntak (2), minst et uttak (3) for gass og olje i den øvre delen av tanken, et uttak (4) for vann plassert i den nedre delen av tanken, og en indre konsentrisk sylindrisk vegg som danner en flotasjons- og avgassingssone mellom den indre konsentriske veggen og tankveggen i den øvre delen av tanken, hvor den konsentriske sylindriske veggen er formet som en indre sylinder (10) plassert i den øvre delen av tanken som etterlater et åpent rom mellom sylinderen og toppen av tanken, og videre omfatter en inntaksledeskinne (11) plassert mellom tanken (1) og den indre sylinderen (10) som etterlater et åpent rom mellom den indre sylinderen (10) og inntaksledeskinnen (11), og en anordning for å opprette en rolig strømning rundt vannuttaket (4).

2. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge krav 1 hvor den indre sylinderen strekker seg ca to tredjedeler nedover i tanken.

3. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge kravene 1-2 hvor inntaksledeskinnen har en oppadgående helling på ca 7°.

4. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge hvilke som helst av kravene 1-3, hvor anordningen for å opprette en rolig strømning rundt vannuttaket (4) er formet som en horisontal sirkelformet plate(12) eller som en nedadgående åpen ring rundt vannuttaket (4).

5. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge krav 1 omfattende en vesentlig sylindrisk vertikal tank (1) et tangentielt plassert inntak (2), et uttak (3) for gass og olje i den øvre delen av tanken, et uttak (4) for vann plassert vesentlig i midten av bunnen, og minst en vesentlig konsentrisk plassert vertikal første ledeplate (5) som strekker seg fra toppen av tanken og etterlater en passasje for vann i den nedre delen av tanken og en passasje for gass i den øvre delen av tanken og minst en vesentlig konsentrisk, sylindrisk vertikal ledeplate (6) med mindre diameter enn den minst ene ledeplaten (5) og som strekker seg fra bunnen av tanken og etterlater en passasje i den øvre delen av tanken, og som videre omfatter en inntaksledeskinne (11) plassert i forbindelse med inntaket (2) som etterlater et åpent rom mellom inntaksledeskinnen (11) og den første ledeplaten (5).

6. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge krav 5 hvori den indre ledeplaten (6) danner en forlengelse av vannuttaket (4).

7. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge kravene 5-6 som videre omfatter en netting for å holde igjen partikkelmaterie.

8. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge krav 7 hvori den indre ledeplaten (6) er formet som en vertikal sylindrisk netting (7).

9. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge kravene 7-8, som videre omfatter et uttak for faststoff gjenholdt av nettingen (7).

10. Kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge hvilke som helst av kravene 1-11, som videre omfatter et uttak (8) for slam plassert i den nederste delen av tanken.

11. Anvendelse av en kombinert avgassings- og flotasjonstank ifølge hvilke som helst av kravene 1 - 12 for separasjon av hydrokarbonholdig olje og gass fra vann.

12. Anvendelse ifølge krav 11 hvor ytterligere gass injiseres i inntaksvannet omfattende hydrokarbonholdig olje og gass før det føres inn i tanken.

13. Anvendelse ifølge kravene 11-12 hvor et flokkuleringsmiddel injiseres inn i inntaksvannet før det føres inn i tanken.

14. Anvendelse ifølge kravene 11 -13 i oljeproduksjon ved havnivå eller på havbunnen.

15. Anvendelse ifølge kravene 11 - 14 i kombinasjon med en filtreringsenhet koblet til tankens vannuttak (4).

16. Anvendelse ifølge kravene 14 eller 15 for behandling av vann hvorfra en hovedandel av olje og gass er tidligere blitt fjernet ved konvensjonelle teknikker.

17. Fremgangsmåte for faseseparasjon av en blanding av minst to faser omfattende trinnene: a) å føre blandingen til en tank gjennom et innløp; b) å lede den inngående blandingen inn i en vesentlig oppadgående spiralmessig bevegelse mellom tanken og en indre overveiende sylindrisk vegg; c) å separere fasene i en flotasjons- og avgassingssone dannet i rommet mellom tankveggen og den indre overveiende sylindriske vegg d) å ta ut minst en fase gjennom minst et utløp i en nedre del av tanken; e) å ta ut minst en andre fase gjennom minst et utløp over innløpet til tanken; og hvori tanken drives ved et lavt trykk på mindre enn 10 bar og fasene blir valgt ut fra en gruppe omfattende: vann, olje, gass og faststoffmaterialer, hvor minst en av fasene er væske under driftsbetingelsene.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17 hvori fasene er olje, vann og gass.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17 hvori minst en fase er vann og minst en annen fase er olje og gass.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, hvori blandingen av minst to faser omfatter vann, et ikke vannblandbart fluid som har en lavere densitet enn vann og en gass, og hvori gass og fluid som har en lavere densitet enn vann er utløp i den øvre delen av tanken; og vann og eventuelt faststoffer er utløp i den nedre delen av tanken; nevnte lave trykk på mindre enn 10 bar tillater gass å unnslippe vannfasen og danne gassbobler, nevnte gassbobler forhøyer separasjonen fra ikke-vannblandbare fluid som har en lavere densitet enn vann fra blandingen.

21. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 20, hvori den oppadgående spiralmessige bevegelsen er regulert ved en innløps lederskovl.

22. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 21, hvori oppholdstiden i tanken er mellom 5 til 300 sek.

23. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 22, hvori trykket er under 5 bar.

24. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 23, hvori ytterligere gass blir injisert inn i blandingen.

25. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 24, hvori nevnte ikke-vannblandbare fluid som har en lavere densitet enn vann er et hydrokarbon, fortrinnsvis olje.

26. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 25, hvori tanken er en kombinert avgassings- og rotasjonstank omfattende en vesentlig sylinderisk vertikal tank (1), et tangensielt arrangert innløp (2), minst et utløp (3) for gass og olje i den øvre delen av tanken, et utløp (4) for vann plassert i den nedre delen av tanken, og en indre konsentrisk sylinderisk vegg som danner en flotasjons- og avgassingssone mellom nevnte indre konsentriske vegg og tankveggen i den øvre delen av tanken, hvor den konsentriske sylinderiske veggen blir dannet som en indre sylinder (10) plassert i den øvre delen av tanken, og lar bli igjen et åpent rom mellom nevnte sylinder og toppen av tanken, og videre omfattende en innløps ledeskovl (11) plassert mellom tanken (1) og den indre sylinder (10) og lar det være igjen et åpent rom mellom den indre sylinderen (10) og innløps ledeskovlen (11), og måter for å etablere en rolig strømming rundt vannutløpet (4) for vannet.

27. Bruk av fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 26 for rensing av vann.

28. Bruk ifølge krav 27 for rensing av vann for hydrokarboner, fortrinnsvis for olje.

29. Bruk av fremgangsmåten ifølge et hvilket som helst av kravene 17 til 26 for å rense vann fra et oljeproduserende anlegg.