(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
油で被覆された粒子から油を分離する方法であって、
出口（４）を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクト（５）と、その末端に入口（７）を有し分離器（８、14、17、40）に通じる液体供給ダクト内の排出ダクト（６）とを有する流動化装置（３）を含むハウジング（１）内に被覆された粒子のスラリーを供給し；
スラリーの比重に応じて液体供給ダクトと排出ダクトの入口との軸方向分離を選択し；
スラリーの比重に応じて液体供給ダク下に供給される水の流量を選択し；かつ液体供給ダクトに水を供給して、水が油および砂粒子を撹乱して油が粒子から少なくとも部分的に引き離される渦巻きを生じさせ、かつ水が水中に運ばれる油および粒子を排出ダクト中引いては分離器に移動させるようにその出口において水の渦巻きを生じさせ、該分離器において油、水および固体粒子が分離される、ことから構成される方法。
【請求項２】
分離器が単一の液体／固体ヒドロサイクロン段階（40）から構成され、該段階は実質的に上部流出口（42）に向かう油および水から下部流出口（41）に向かう砂および水を分離する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
分離器が２個のヒドロサイクロン段階（８、14）から構成され、その第１は液体／固体分離ヒドロサイクロン（８）であり、実質的に上部流出口（10）に向かう油および水から下部流出口（９）へ向かう砂を分離し、その第２は液体／液体分離ヒドロサイクローン（14）であり、実質的に上部流出口（16）に向かう油から下部流出口（15）に向かう水を分離する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
出口における渦巻きは液体供給ダクト（５）内の傾いた翼板により生じる、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
出口における渦巻きは、液体供給ダクト出口上流の円筒状チャンバーへの接線方向入口を有する液体供給装置（５）により生じる、請求項１〜３の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
流動化装置の液体供給ダクト（５）に供給される水に薬品類が添加される、請求項１〜５の何れか１項に記載の方法。
【請求項７】
ハウジング（１）内の粒子の量が感知され、流動化装置（３）は粒子の量がある闇値に達するとぎに作動する、請求項請求項１〜６の何れか１項に記載の方法。
【請求項８】
請求項３に記載の方法を実行するための装置であって、
油で被覆された砂粒子のための入口（２）を有するハウジング（１）から構成され、該ハウジングは出口（４）を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクト（５）と、その末端に入口（７）を有する液体供給ダクト内の排出ダクト（６）とを有する流動化装置（３）を含み、該排出ダクトは液体／固体分離ヒドロサイクロン（８）から構成される分離器１（８、14）に通じ、該ヒドロサイクロンの上部流出出口は液体／液体分離ヒドロサイクロン（14）に通じる、装置。
【請求項９】
請求項１〜７の何れか１項に記載の方法を実行するための装置であって、
油で被覆された砂粒子のための入口（２）を有するハウジング（１）であって、該ハウジングは出口（４）を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクト（５）と、その末端に入口（７）を有する液体供給ダクト内の排出ダクト（６）とを  有する流動化装置（３），を含み、該排出ダクトは分離器（40）に通じるものとハウジングからの上部流出口（23）が通じる３相分離器とから構成される、装置。
【請求項１０】
３相分離器（26）からの水が流動化装置（３）の液体供給ダクト（５）へ供給される、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
油で被覆された砂粒子のための入口（２）がサイクロン分離器（50、62）に通じ、該分離器の下部流出口（54、65）がハウジング（１）の下部に  幾分かの付随流体を伴う砂を排出し、該分離器の上部流出口（51、64）がハウジングの上部へ実質的に砂を含まない油および水を排出する、請求項９または10記載の装置。
【請求項１２】
液体供給ダクト（５）と排出ダクト（６）との間の隙間は流動化装置が使用されないとき閑鎖可能である、請求項８〜11の何れか１項に記載の装置。
【請求項１３】
排出ダクト（６）内の圧力を上昇させるようにジェットポンプが備えられる、請求項８〜12の何れか１項に記載の装置。
【請求項１４】
液体排出ダクト（６）の入口（７）が液体供給ダクト（５）の出口（４）を越え突出することを特徴とする請求項８〜13のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１５】
砂粒子および流体成分を含有する混合物から砂粒子を分離するための分離器であって、
混合物の入口（２）とハウジングの上部に設けられる分離された流体の出口（23）とを有するハウジング；
混合物がサイクロン分離器内で渦巻きを生じるようにサイクロン分離器（50、62）に通じる混合物の入口、該サイクロン分離器はハウジングの上部への流体の排出のための上部流出口（51、64）と、ハウジングの下部への砂粒子および幾分かの流体の排出のための下部流出口（54、65）とを有し；および、
ハウジングの下部に設けられ、出口（４）を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクト（５）と、その末端に入口（７）を有する液体供給ダクト内の排出ダクト（６）とを有する流動化装置（３）、とから構成される、分離器。
【請求項１６】
複数のバッフル（55、56）がハウジング（１）内に備えられてサイクロン分離器（50）の下部流出口（54）から排出される流体のためのハウジングの上部への曲がりくねった通路を提供し、該バッフルはサイクロン分離器の下部流出口から排出される固体粒子がハウジングの上部へ達することを防止する、請求項15記載の分離器。
【請求項１７】
サイクロン分離器（50）の軸上にガスの上部流出出口（52）が設けられる、請求項15または16記載の分離器。
【請求項１８】
ハウジング（１）が圧力容器であり；サイクロン分離器が少なくとも１個のヒドロサイクロン（62）であり、該ヒドロサイクロンの下部流出出口（65）が圧力容器の閉鎖された下部流出チャンバー（61）内に排出し、該チャンバー内には流動化装置（３）が設けられる、請求項15記載の分離器。
【請求項１９】
複数のヒドロサイクロン（62）を有し、混合物用の産出流体入口（２）が入口チャンバー（57）内に開口し、ヒドロサイクロン（62）の上部流出出口（64）が上部流出チャンバー（60）内に開口し、該入口および上部流出チャンバーは互いに且つ下部流出チャンバー（61）からシールされている、請求項18記載の分離器。
【請求項２０】
下部流出チャンバー（61）の上部が、ヒドロサイクロンの下部流出口（65）を介して下部チャンバー（６）内に運ばれるガスまたは油が分離した流体の出口（23）を離れる流体に向かって流れそれにより運ばれるように、容器（１）からの上部流出出口（69）に接続される、請求項18または19記載の分離器。
【請求項２１】
流動化装置（３）の供給ダクト（５）は、混合物の流れが流動化装置を駆動するように産出流体の入口（２）へ接続される、請求項18〜20の何れか１項に記載の分離器。
【請求項２２】
液体供給ダクト（５）を離れる液体が渦巻きを生じさせる、請求項15〜21の何れか１項に記載の分離器。
【請求項２３】
渦巻きは液体供給ダクト（５）内の傾いた翼板により生じる、請求項22記載の分離器。
【請求項２４】
渦巻きは、液体供給ダクト出口上流の円筒状チャンバーへの接線方向入口を有する液体供給装置（５）により生じる、請求項22記載の分離器。
【請求項２５】
流動化装置（３）の液体供給ダクト（５）に供給される水に薬品類が添加される、請求項15〜24の何れか１項に記載の分離器。
【請求項２６】
ハウジング（１）内の粒子の量を感知するセンサが備えられ、それにより、流動化装置（３）は粒子量がある閥値に達するときに作動する、請求項15〜25の何れか１項に記載の分離器。
【請求項２７】
液体供給ダクト（５）と排出ダクト（６）との間の隙間は流動化装置（３）が使用されないとき閉鎖可能である、請求項15〜26の何れか１項に記載の分離器。
【請求項２８】
排出ダクト（６）の圧力を上昇させるようにジェットポンプが備えられる、請求項15〜27の何れか１項に記載の分離器。
【請求項２９】
液体排出ダクト（６）の入口（７）が液体供給ダクト（５）の出口（４）を越え突出することを特徴とする請求項15〜28のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
油井からの産出流体は、種々の割合の油、水およびガスを含み、その中には固体粒子（以下、「砂」という）が運ばれている。この混合物は通常相分離器へ供給され、そこでは重力下の沈下が生じ上部気層、中間の油層および下部水層となる。これらは、分離出口を介して分離器から除去される。砂は当然タンク内の水層の底に沈殿し、これが水出口を介して排出されることは望ましくないであろう。すなわち、少なからず砂粒子は油で被覆されるであろうし環境へ水と共にこのような被覆粒子を排出することは許容され得ないであろうからである。結果的に、この砂粒子は相分離器の底から回収され、１つの方法により、反対方向に回転し水中に混濁した粒子を懸濁する羽根車を取り付けた容器に供給され、粒子の動的な接触を生じさせ、それが固体粒子から油状被覆物を機械的に取り去る。次いで、清浄な固体粒子は環境へ排出されるであろうが、キャリアの水は、油を除去するように通常浮選により処理されなければならない。これはコスト的に困難で、例えば、海上の甲板では貴重な空間を取ることになる。
油で被覆された砂粒子を洗浄にすることが必要となる他の状況、例えば、油流出が海岸を汚濁する場合もある。
発明の要旨
本発明により、
油で被覆された粒子から油を分離する方法であって、
出口を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクトと、その末端に液体供給ダクトの出口を越えて突出する入口を有し分離器に通じる液体供給ダクト内の排出ダクトとを有する流動化装置を含むハウジング内に被覆された粒子を供給し；
液体供給ダクトに水を供給して、水が油および砂粒子を撹乱して油が粒子から少なくとも部分的に引き離され、かつ水が水中に運ばれる油および砂粒子を排出ダクト中引いては分離器に移動させるようにその出口において水の渦巻きを生じさせ、該分離器において油、水および固体粒子が分離される、ことから構成される方法が提供される。
流動化装置は、砂粒子から油を激しく引き離し、また分離した成分と接触する移動部品を必要とせずに油、水および砂を排出する渦巻きを生じさせる。
本方法は、例えば、油流出の後汚濁された海岸の砂を洗浄するために用いられ、その結果汚泥は廃棄されるのに十分清浄となるが、特に、油井からの産出流体の成分を分離するための３相分離器内に沈殿した油で被覆された砂を処理するのに有用である。代わりに、産出流体中の混濁砂は、３相分離器へ入れる前に産出流体から混濁砂を沈下させた後本方法により処理することもできる。これらの場合、流動化装置の液体供給ダクトへ供給される水は相分離器の出口から取ることが好ましい。これは、水が未だ比較的高い温度にあって砂粒子からの油被覆物の剥離を促進するであろうという利点を有している。
分離器は、油が実質的に分離されて上部流出口に向かい水および油が下部流出口に向かうように装置される遠心分離器または単一のヒドロサイクロン（hydrocyclone）段階を含むことができる。しかしながら、分離を改善するには、２つのヒドロサイクロン段階が設けられることが好ましく、その第１のものは上部流出口に向かう油および水から下部流出口に向かう砂を実質的に分離する液体／固体分離ヒドロサイクロンであり、その第２のものは上部流出口に向かう油から下部流出口に向かう水を実質的に分離する液体／液体分離ヒドロサイクロンである。ヒドロサイクロンの使用は、砂粒子から油をさらに引き離すのに十分な遠心分離力を生じさせる。
固体／液体分離ヒドロサイクロンの効率は、ヒドロサイクロン入口に供給されるスラリーの比重に極めて依存している。特別の流動化装置を利用する本発明では、分離器内の固体／液体分離ヒドロサイクロンの効率を最大化するのに特に適している。なぜなら、流動化装置の排出ダクトを通じるスラリーの比重は、流動化装置のパラメータ類を細かく調整することにより正確に制御することができるからである。特殊なシステム用にプリセットされるか、または変化する条件に適応するように調節可能である特殊なパラメータ類は、流動化装置の液体供給ダクトに供給される水の圧力／流量並びに液体供給ダクトの出口および流動化装置の排出ダクトの入口の軸方向の分離である。
本発明の一側面は、
本発明の方法を実行するための装置であって、
油で被覆された砂粒子のための入口を有するハウジングから構成され、該ハウジングは出口を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクトと、その末端に液体供給ダクトの出口を越えて突出する入口を有する液体供給ダクト内の排出ダクトとを有する流動化装置を含み、該排出ダクトは液体／固体分離ヒドロサイクロンから構成される分離器に通じ、該ヒドロサイクロンの上部流出出口は液体／液体分離ヒドロサイクロンに通じる、装置を含む。
さらに、本発明の側面は、
本発明の方法を実行するための装置であって、
油で被覆された砂粒子のための入口を有するハウジングであって、該ハウジングは出口を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクトと、その末端に液体供給ダクトの出口を越えて突出する入口を有する液体供給ダクト内の排出ダクトとを有する流動化装置を含み、該排出ダクトは分離器に通じるものと；ハウジングからの上部流出口が通じる３相分離器とから構成される、装置を含む。
この装置は３相分離器に入れる前に産出流体を処理する方法に用いるのに適している。分離器はその上部流出口が３相分離器に通じる遠心分離器または固体／液体ヒドロサイクロンですることができる。ハウジング内の砂の沈下を改善するには、油で被覆された砂粒子の入口がサイクロン分離器に通じることが好ましく、その下部流出口はハウジングの下部へ幾分かの付随する流体を伴う砂を排出し、かつその上部流出口はハウジングの上部へ砂を実質的に含まない油および水を排出する。
この装置は本発明の独立した側面を形成し、該側面は、
砂粒子および流体成分を含有する混合物から砂粒子を分離するための分離器であって、
混合物の入口とハウジングの上部に設けられる分離された流体の出口とを有するハウジング；
混合物がサイクロン分離器内で渦巻きを生じるようにサイクロン分離器に通じる混合物の入口、該サイクロン分離器はハウジングの上部への流体の排出のための上部流出口と、ハウジングの下部への砂粒子および幾分かの流体の排出のための下部流出口とを有し；および、
ハウジングの下部に設けられ、出口を有しハウジングの外部から加圧下の水を供給されるように装置される液体供給ダクトと、その末端に液体供給ダクトの出口を越えて突出する入口を有する液体供給ダクト内の排出ダクトとを有する流動化装置、とから構成される、分離器として規定され得る。
複数のバッフル（baffles）がハウジング内に備えられ、サイクロン分離器の上部流出口から排出される流体のためのハウジングの上部への曲がりくねった通路を提供することができ、該バッフルは、サイクロン分離器の下部流出口から排出される固体粒子がハウジングの上部に到達するのを防止する。もし混合物が、例えば、サイクロン分離器内にガス核を形成する産出流体である場合には、サイクロン分離器の軸上に配置されるガス上部流出出口を設けることが有利である。
選択的に、分離器のハウジングは圧力容器として形成され、サイクロン分離器は少なくとも１個のヒドロサイクロンであり、その上部流出口は圧力容器の閉鎖された下部流出チャンバー内に排出し、そのチャンバー内には流動化装置が備えられる。
もし圧力容器内に１以上の１列のヒドロサイクロンがあれば、該容器への混合物の入口は入口チャンバー内に開口し、ヒドロサイクロンの上部流出出口は上部流出チャンバー内に開口し、該入口および上部流出チャンバーは互いにかつ下部流出チャンバーからシールすることができる。
その本質により、ヒドロサイクロンはその入口からその下部流出口および上部流出口の出口への圧力降下を与え、固体／液体分離サイクロン内の上部流出出口に対する圧力降下は通常入口と下部流出チャンバーとの間のものより大きい。結果として、かつ、本発明の好ましい側面により、下部流出チャンバーの上部は、下部流出チャンバー内へヒドロサイクロン下部流出口を介して運ばれるガスまたは油が容器からの流体のための上部流出出口を離れる流体へ向かって流れそれにより運ばれるように、容器からの上部流出出口に接続される。
産出流体の入口圧と下部流出チャンバー内で得られる圧力との間の圧力降下の更なる利点は、入口圧で流動化装置を駆動する、すなわち、流動化装置の供給ダクトを容器への混合物入口流路へ接続してその結果混合物の部分流が流動化装置を駆動するようにすることにより得ることができる。この方法では、低い割合の混合物の過剰な圧力が、何らかの分離の圧力源を必要とせずに流動化装置を駆動する点で消費される。
本発明の何れかの側面における使用に適切なタイプの流動化装置は、我々の先行する米国特許第4978251号、第4952099号および第4992006号に開示される。この流動化装置はハウジングを減圧することを必要とせずに、流路上の粒子を除去することができる。
本発明の何れかの側面の流動化装置は、下方に開口する液体供給ダクトおよび排出ダクトに適応することができる。選択的に、流動化装置は上方に開口する液体供給ダクトおよび排出ダクトに適応することもできる。この場合、流動化装置が使用されない場合、液体供給ダクトと排出ダクトとの間の隙間を閉鎖することが好ましい。この隙間は、閉鎖するようにバイアスされ液体供給ダクト内の液体により開放するように強制され得る弁、または隙間を閉鎖するように排出ダクトに対して移動可能な液体供給ダクトにより閉鎖することができる。
本発明の何れかの側面において、液体供給ダクトの出口における液体の渦巻きは、液体供給ダクト内の傾いた翼板、および／または液体供給ダクト出口の上流の円筒状チャンバー内への接線方向の入口を有する液体供給ダクトにより生じさせることができる。
本発明の何れかの側面で用いられる流動化装置において、排出ダクト内の圧力を上昇させるために排出ダクト上にジェットポンプを設けることができる。排出ダクトがサイクロン分離器に通じている場合、ジェットポンプに供給される液体は制御されて、サイクロン分離器により要求される値まで液体／固体比率を制御することができる。
本発明の何れかの側面において、砂粒子からの油の剥離を更に向上させるために、流動化装置の液体供給装置へ供給される液体に薬品類を添加してもよい。
本発明の何れかの側面において、種々の砂粒子に適応するために、ハウジング内の砂の量は例えば、砂のレベルを感知する振動探針、または砂の重量を感知する荷重セルを使用して感知し、その結果ハウジング内の砂の量がある閾値に達するとき流動化装置を作動させることができる。
本発明の何れかの側面によって研磨性の粒子を除去することにより、高価な上流の装置および弁が研磨の損傷から保護される。
【図面の簡単な説明】
本発明の方法を用いる実施例は添付図面を参照して説明されるであろう。
図１は第１のシステムの概要図であり、
図２は第１のシステムが相分離器からの砂の油を除くために用いられるシステムの概要図であり、
図３は第１のシステムの変形が相分離器への砂の油を除くために用いられるシステムの概要図であり、
図４は図３に示されるものの変形である砂トラップを含むハウジングの軸断面図であり、
図５は図３に示されるものの変形である砂トラップを含むハウジングの軸断面図である。
実施例
図１において、ハウジング１は油と混濁した砂のための入口２を有する。
流動化装置３はハウジング１内に設けられる。この装置は液体供給ダクト５により水を供給される液体出口４を有する。液体供給ダクト５は液体出口から排出される液体を渦巻かせるための傾いた翼板（図示されず）のような手段を備える。排出ダクト６は液体供給ダクト５内に配置され、それと軸共通である。排出ダクト６は液体出口４を越えて突出する入口７で終端する。
排出ダクト６は、その下部流出口９で油から砂を、その上部流出口10で水を分離するように配置される第１のヒドロサイクロン（hydrocyclone）段階８に導かれる。ヒドロサイクロン段階８は一般的にはポリプロピレンまたはセラミック材料で構成される１またはそれ以上のヒドロサイクロンを有する。下部流出口９からの砂は容器11内に排出され、そこからノズル12を介して廃棄され得る。過剰の水は第２のノズル13を介してドレインされ得る。第１のヒドロサイクロン８の上部流出口10からの油および水は第２のヒドロサイクロン段階14へ供給され、ここで下部流出口15の水が上部流出口16の油と分離される。第２のヒドロサイクロン段階14は英国特許第2221408号に記載されたタイプの１またはそれ以上の液体／液体ヒドロサイクロンを有する。ヒドロサイクロン８、14は高い腐食能力の点でセラミック部品を備えてもよい。
上部流出口16からの油は尚いくらかの水を含有するであろう。そのため、それは第１のチャンバー18と第２のチャンバー19とを有するタンク17に供給される。第１のチャンバー18は水排出路20を有し、ここを通じる流れは弁21により制御される。第２のチャンバー19は油排出路22を有する。上部流出路23はハウジング１からタンク17の第１のチャンバー18へ導かれる。
水リサイクルシステム24はポンプ25を備え、このポンプ25はノズル13、下部流出口15および水排出路20からの水を受け入れて流動化装置３の液体供給ダクトへ送給する。
使用において、油で混濁した砂粒子は入口２を介してハウジング１内に供給される。ハウジング１内に充分な混濁砂がある場合、流動化装置３は作動する。これは、液体供給ダクト５へ加圧下の水を供給することを伴う。水は液体出口４を離れるとき渦巻きを生じ、それにより排出ダクト６の入口７の直下に摂動する渦巻き中心を生じさせる。摂動する渦巻き中心は強い脈動力を生じさせ、それは該中心の影響域内の混濁砂を流動化し且つ混合する。この混合動作で、砂粒子が充分なエネルギーで互いに接触して砂から幾らかまたは全ての油被覆物が洗い落とされる。一般的には、流動化装置３へ供給される水の約半分は、砂粒子を伴い排出ダクト６を介して排出され、一方残りの水は排出砂の代わりにハウジング１内に残留する。液体供給ダクト５への適当な薬品の添加はこの洗い落とし動作を容易にする。摂動する渦巻き中心は、水中を運ばれる砂および油を排出ダクト６を介してハウジングから排出させる。
排出ダクト６からの油、砂および水は第１のヒドロサイクロン段階８に向かい、ここで砂は油および水から分離されて下部流出口９に向かう。油および水は上部流出口10へ向かい、第２のヒドロサイクロン段階14に向かう。そこで、水は下部流出口15に向かい、油は上部流出口16を介してタンク17の第１のチャンバー18に排出される。弁21は、第１のチャンバー18内の流体が油の上層が第２のチャンバー19に流入することを許容するあるレベルに達するまで閉鎖され続ける。弁21は、第１のチャンバー18内の水ー油界面の位置を検知するレベル制御を使用して自動的に作動させることができる。第２のチャンバー19内の油は回収用の流路22を介して排出される。第１のチャンバー18からの水は弁21の開放時に流路20を介して排出され、ポンプ25により駆動されて水リサイクルシステム24を介して流動化装置３の液体供給ダクト５に供給される。
図２は３相分離器26から抽出された砂の油除去を行うために使用される図１のシステムを示す。このような相分離器は砂で混濁している油井からの流体を分離するのに用いることができる。砂は分離器26の底に沈下して、それにより有効体積を低下させ相分離器の出入口を詰まらせる傾向がある。除去される砂は油と混濁するであろう。
相分離器26は従来の気体、油および水の各出口27、28、29を有する。加えて、ハウジング１に通じる出口30がタンクの底に沈下した混濁砂用に備えられる。出口30を介して砂および油を押し流すように相分離器26内に給水することを許容する水入口31はポンプ32に接続される。
荷重セル（cell）33はハウジング１の内容物の重量を検知し、ハウジング１内の砂の量を指示する信号を制御器34へ出力する。荷重セル33はハウジング１内の振動探針センサで等価に置き換えられてハウジング１内の砂のレベルを検知することができるであろう。
制御器34は、システム内の異常な流量状態を検知する第１および第２の流量センサ35、36からの付加的信号を受け取り、複数の弁、ポンプ32および前述の方式の薬品投入装置へ信号を送る。システムの残りは図１に関して説明される通りである。
使用される流動化装置のサイズとそれが運転される時間の長さとは油内の砂の含有量に依存する。例えば、砂の量が少ない（0.5トン／日以下）油田の場合には、一般的に25mm口径の入口７を有する流動化装置が１週間に約２時間運転され得る。砂の量が中位（20トン／日まで）の場合には、一般的に同一の流動化装置が１日に12時間運転される。砂の量が多い（20トン／日以上）場合には、50または75mm口径の入口７を有する流動化装置が１日に12時間まで運転されるかもしれない。
相分離器26から砂を除去するために、ポンプは第１の速度で運転されて流路31を介して水を送給し、相分離器26の底から出口30を介してハウジング１内に混濁砂を押し出す。重い砂はハウジング１の底に沈み、一方油状水は排水路23を介してこぼれ水タンクまたは更なる処理へ排水される。ハウジング１が砂で満たされ油状水が除去されると、全体重量は増加する。増加する重量は荷重セル33により感知されるか、または砂の増加レベルが振動探針により感知され、その量が閾値に達するとき、制御器34は、押し出し操作が終了するようにポンプ32から相分離器26への水の供給を停止する。次いで、ポンプ32は第１の速度より低い第２の速度で運転され、流動化装置３の液体供給ダクト５へ水を送給する。これは混濁砂をこすり洗いしてハウジング１から除去し且つ図１に関して述べられたように分離する。もし砂の量が例外的に少ないならば、その量は閾値に到達しないかもしれないが、その場合には押し出し操作はタイマーにより終了するであろう。
流動化装置３がハウジング１から砂を排出するとき、ハウジング内の砂の量は、ハウジング内に砂が存在しないことを指示するある値が検知されるまで減少するだろう。その値の時点でシステムは分離器26の洗浄が再び要求されるまで中止されるであろう。
図２に示される二重のヒドロサイクロン段階８、14の代わりに、単一のヒドロサイクロンを用いることが可能であり、該ヒドロサイクロンでは油は上部流出口へ向かい、砂は下部流出口へ向かう。
図３は、３相分離器に入る前に、砂、例えば、0.1mm以上の直径を有する粒子の塊を油井の産出流体から除去するためのシステムを示す。このシステムは、単一のヒドロサイクロン段階を有するようにのみ示されるが、図１に示されるものと同様のシステムを含み、その上部流出口はタンクの代わりに３相分離器の入口へ導かれる。
油井からの産出流体はハウジング１内の砂トラップ（trap）38へ入る。混濁砂はハウジングの底へ沈下し、一方産出流体の液体部分は３相分離器26の入口に通じる上部流出路23を介してハウジング１から排水される。検知器39はハウジング１内の砂のレベルが所定レベルであるときと検知し、流動化装置３は図１に関して述べられたものと同一の方式で操作される。流動化装置３の排出ダクト６は第１のヒドロサイクロン40に通じ、そこでは、下部流出口41に向かう油、水を上部流出口42に向かう油、幾らかの水から分離する。下部流出口41からの清浄な砂および水は捨てる前に脱気段階43を経る。上部流出口42からの油および水は３相分離器26の入口へ送給される。
３相分離器26の水出口29から得られる水は液体／液体ヒドロサイクロン44に供給され、下部流出口45からの清浄水は、薬品投入装置37から適当な薬品を供給された後、液体供給ダクトへ供給される。もし流動化装置３が運転されていなければ、適当な弁操作は、下部流出口45からの水が液体供給ダクト５へ供給されないがその代わりに脱気段階46を経た後捨てられることを保証する。水成分を含む油はヒドロサイクロン47の出口から排出され、３相分離器26の入口に送給される。
前述した流動化装置３と同じ方法で操作される第２の流動化装置48は、３相分離器26の底のトラップ49内に設けられる。この装置48は前述の流動化装置３と同じ方法で操作され、通常の中断の間、またはある理由で砂がハウジング１から３相分離器26内に運ばれた場合に、３相分離器26を洗浄するのに用いられる。第２の流動化装置48により除去される混濁砂は第１の流動化装置３と同一の方法で処理される。
砂トラップ38の変形例は図４に示される。これは前出の実施例に示されたような流動化装置３と排水路23とを有するハウジング１を示す。
産出流体の入口２は、産出流体が渦巻きを生じないようにサイクロン分離器50に対して接線方向に導かれる。サイクロン分離器50は油、ガスおよび幾らかの水のための上部流出口51を有する。第２の上部流出口52はサイクロン分離器50の軸に核を形成するガス用に設けられる。閉止弁53はガスの出口を制御する。このガスは可成り湿っており、それ故ガスが燃え上がり始める前に液体を除去するガス脱水装置を要求する。除去された液体は３相分離器26へ送られる。
サイクロン分離器の下部流出口54は、ハウジング１の低部へ向かって幾らかの水、油およびガスと共に大部分の砂を排出する。バッフル（baffle）55は砂をハウジング１の低部の周りに分布させ、砂がサイクロン分離器50内の渦巻き作用により外側に投げられる。更に一連のバッフル56は曲がりくねった流路を形成し、該流路を介して下部流出口54から幾らかの水、油またはガスがハウジング１の上部に流れる。この曲がりくねった流路は砂がハウジングの上部に移動するのを防止する。
図５に示されるように、圧力容器１は産出流体を入口チャンバー57に導くための入口２を有し、入口チャンバー57は出口23を有する上部流出チャンバー60と下部流出チャンバー61とから壁58、59によりシールされる。壁58、59により支持されるのは１列のヒドロサイクロン62（その内２個だけが図示されている）である。各ヒドロサイクロンはチャンバー57へ開口する入口63、チャンバー60に排出する上部流出出口64、およびチャンバー61に排出する下部流出出口65を有する。ヒドロサイクロン62は、主として流体から砂を分離するように設計され、流体の大部分は上部流出チャンバー60に通過し出口23から出る、一方水、油およびガスを含む幾らかの流体を伴う砂の大部分は砂がチャンバー61の底で沈殿する下部流出チャンバー61に通じる。ここから、砂は、図４に示されるものと同様の流動化装置３により連続的または間欠的に排出され得る。
入口２に供給される最初の産出流体は主流路66を経由する。分岐67はこの流路を離れ、流動化装置を駆動する制御弁68を介して液体供給ダクト５に接続される。
不可避的に幾分かのガスおよび油が下部流出チャンバー61の上部に捕集されるであろうが、このチャンバーはチャンバー60および出口23で得られるよりも幾らか高い圧力下にあるので、それは流路70を介して出口23を離れる主出口流路71に接続される出口69を介して除去することができる。この方法では、チャンバー61はより軽い流体を除くことができ、より重い流体、特に水は排出ダクト７を介して流動化装置３から排出することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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