(57)【要約】  産出された水からの油の分離を改良する装置及び方法を開示する。このような方法の１つは、浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を造り出すために、少なくとも１つの作動状態にしたがって、少なくとも水相と油相とを有する多相流体を浮選ガスに混合することを包含する。油相は、この後、セパレータを使用して水相から分離される。改良された多相流体に関連する少なくとも１つの特性がモニタされる。作動状態は、セパレータにより水相から分離される油相の割合を、作動状態を調整することなく水相から分離される油相の割合よりも増大するために、モニタされた特性の機能として調整される。【選択図】図２
2018533463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相流体を流す第１管路と、
浮選ガス源と、
前記第１管路の下流端と流体連通する第１入口と、前記浮選ガス源と流体連通する第２入口と、出口とを有する混合システムとを備え、前記混合システムは、前記浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を前記出口で造り出すために、前記第１管路の下流端から流れる前記多相流体に前記ガス源からの浮選ガスを混合するように構成され、更に、
前記混合システムの前記出口と流体連通する上流端を有する第２管路と、
前記第２管路に関連するバブル制御システムであって、
前記改良された多相流体内の前記浮選ガスの前記バブルのサイズに関連する測定を実行し、
前記浮選ガスの前記バブルの前記サイズが閾値より上となるように、前記測定に応じて前記混合システムを制御するように構成される前記バブル制御システムを備える、システム。
【請求項２】
前記バブル制御システムは、前記浮選ガスの前記バブルの前記サイズが第１閾値より上でかつ第２閾値よりも下になるように、前記混合システムを前記測定に応じて制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記混合システムは、前記改良された多相流体の圧力を、それを通して流れるときに調整するために、その前記出口に調節可能な出口弁を有する調節可能なミキサを備え、前記バブル制御システムは、前記調節可能出口弁の位置を変更させることにより、前記混合システムを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記調節可能出口弁は、可変領域オリフィス板弁、バタフライ弁、可変ケージ弁、虹彩絞りタイプ可変弁、または、内部に変更可能規制板を有する弁である、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記混合システムは、静的ミキサと、前記改良された多相流体の圧力を、それが前記第２管路を通して流れるときに調整するために前記静的ミキサ及び前記第２管路に関連する調節可能弁とを備え、前記バブル制御システムは、前記調節可能弁の位置を変更させることにより、前記混合システムを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記混合システムは、前記浮選ガス源用浮選ガス源コントロールを有し、前記バブル制御システムは、前記浮選ガス源の流速を変更するために、前記浮選ガス源コントロールと連通することにより、前記混合システムを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記混合システムは、前記浮選ガス源に関連する調節可能ガス弁を有し、前記バブル制御システムは、前記浮選ガスの圧力をそれが前記混合システムの前記第２入口に入るときに調整するために、前記調節可能ガス弁を制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記バブル制御システムは、
前記第２管路に関連し、前記バブルの画像を、前記改良された多相流体が前記第２管路を通して流れるときに取込むように構成されるカメラと、
前記バブルの前記サイズを推定するために、前記バブルの画像に画像処理を実行することにより測定を実行するように構成され、前記バブルの前記推定したサイズに応じて前記混合システムを制御するコントローラとを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記バブル制御システムは、
前記第１管路、第２管路及び混合システムに関連し、前記ミキサの前記第１入口内に流れる多相流体と、前記ミキサの前記出口を流出する前記改良された多相流体との間の圧力差を判断することにより、前記測定を実行するように構成される差圧検知装置と、
前記混合システムを、前記判断した圧力差に応じて制御するように構成されるコントローラとを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記バブル制御システムは、前記第１管路内の多相流体と、前記第２管路内の前記改良された多相流体との少なくとも１つの速度を推定することにより、前記測定を実行する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記バブル制御システムは、前記第１管路を通る前記多相流体の流速に関わらず、前記浮選ガスの前記バブルの前記サイズを前記閾値より上にするように、前記測定に応じて、前記混合システムを制御する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記閾値は、１００ミクロンよりも大きい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
更に、前記第２管路の下流端に流体連通する入口と、前記改良された多相流体の油相の少なくとも一部がこれを通して流れることを可能とし得る油出口とを有するセパレータを備え、前記閾値は、前記油出口を通して前記油相の大部分が流れることができるために十分である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を造り出すために、少なくとも１つの作動状態にしたがい、少なくとも水相と油相とを有する多相流体を浮選ガスに混合し、
前記油相を前記水相から分離し、
前記改良された多相流体に関連する少なくとも１つの特性をモニタし、
前記少なくとも１つの作動状態を、前記水相から分離される前記油相の割合が、前記少なくとも１つの作動状態を調整することなく前記水相から分離される前記油相の割合よりも増大するように、モニタされた特性の機能として調整することを包含する、方法。
【請求項１５】
前記混合することは、ミキサを使用して実行され、前記少なくとも１つの特性をモニタすることは、前記ミキサを横断する流体圧の差をモニタすることを包含し、前記少なくとも１つの作動状態を調整することは、前記混合中に前記浮選ガスの流速と前記流体圧差との少なくとも一方を調整することを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記混合することは、ミキサを使用して実行され、前記少なくとも１つの特性をモニタすることは、前記バブルの画像に画像処理を実行することにより前記バブルの推定したサイズをモニタすることを包含し、前記少なくとも１つの作動状態を調整することは、前記混合中の前記浮選ガスの流速と前記改良された多相流体の圧力との少なくとも一方を調整することを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記混合することは、ミキサを使用して実行し、前記少なくとも１つの特性をモニタすることは、前記多相流体と前記改良された多相流体との少なくとも一方の速度を推定することを包含し、前記少なくとも１つの作動状態を調整することは、前記混合中の前記浮選ガスの流速と、前記改良された多相流体の圧力との少なくとも一方を調整することを包含する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を造り出すために、少なくとも１つの作動状態にしたがって前記多相流体に前記浮選ガスを混合し、
前記改良された多相流体に関連する少なくとも１つの特性をモニタし、
前記バブルのサイズを閾値よりも上にするために、前記モニタした少なくとも１つの特性の機能として、少なくとも１つの作動状態を調整することを包含する、方法。
【請求項１９】
前記混合することは、ミキサを使用して実行され、前記少なくとも１つの特性をモニタすることは、前記ミキサを横断する流体圧の差をモニタすることを包含し、前記少なくとも１つの作動状態を調整することは、前記混合中に前記浮選ガスの流速と前記流体圧の差との少なくとも一方を調整することを包含する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記混合することは、ミキサを使用して実行され、前記少なくとも１つの特性をモニタすることは、前記バブルの画像に画像処理を実行することにより前記バブルの推定したサイズをモニタすることを包含し、前記少なくとも１つの作動状態を調整することは、前記混合中の前記浮選ガスの流速と前記改良された多相流体の圧力との少なくとも一方を調整することを包含する、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、「ＢＵＢＢＬＥ  ＳＩＺＥ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＣＯＮＴＲＯＬ」と題する２０１６年８月２７日出願の米国仮出願第６２／２１０，７７５号の優先権の利益を主張するものであり、その内容は、参照することによりその全体が本明細書に包含される。
【背景技術】
【０００２】
分野
本開示は、水と、水に混和性を有せずかつ水よりも低密度の流体と、これらの成分内のガスとの混合物の分離に関する。特に、この開示は、一体化した脱気及び浮選タンクに関し、これは特に、油とガスとを含有する水相が分離される分離工程に適している。
【０００３】
関連技術の説明
炭化水素は、主なエネルギ源として広く用いられており、世界経済に大きな影響を有する。その結果、炭化水素資源の発見及び効率的な生産はますます注目されている。比較的アクセス可能な炭化水素鉱床が激減しているため、炭化水素探査及び生産は、到達するのがより困難なことがあり、及び／または、新たな技術的挑戦を招くことのある新たな領域に拡大している。典型的な作業中、陸地または海の下であるかに関わらず、炭化水素を含む貯留槽に達するまで、ボアホールが地中に掘削される。このような炭化水素は、油、ガスまたはこれらの混合物の形態であり、これらは、ボアホールを通して地表まで運ばれ得る。
【０００４】
坑井から産出された流体は、分離槽内でガスと液体とに分離されることがある。坑口または後続のセパレータでの分離による水相は、ガス、油、化学物質及び他の不純物の部分的除去を含む洗浄の後、海に排出されることがある。この洗浄は、油／ガスセパレータ、浮選タンク、液体サイクロン及び脱気タンク等の設備を使用して遂行される。
【０００５】
坑井から産出された油を同伴する水の量は変動し、この結果、産出された水から油を分離する能力が低下し、より多くの油をセパレータの清浄水出口から排出し、セパレータの効率を低下させることがある。特に、坑井から油を生産する際に産出された水の流入が変動する場合、相の分離効率を制御する、より良好な能力を有する改善された油−ガスセパレータに対する要求が存在する。
【発明の概要】
【０００６】
概要
いくつかの実施形態は、油−水セパレータの効率をモニタ及び制御するシステムを有する。
【０００７】
ここに開示するシステムは、多相流体を流す第１管路と、浮選ガス源とを有する。混合システムは、第１管路の下流端と流体連通する第１入口と、浮選ガス源と流体連通する第２入口と、出口とを有する。混合システムは、第１管路の下流端から流れる多相流体に、浮選ガス源からの浮選ガスを混合し、出口において、浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を造り出す。第２管路は、混合システムの出口と流体連通する上流端を有する。バブル制御システムは第２管路に設けられ、改良された多相流体内の浮選ガスのバブルのサイズに関連する測定を実行し、浮選ガスのバブルのサイズが閾値より上となるように、この測定に応じて混合システムを制御する作用をなす。
【０００８】
更に、浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を造り出すために、作動状態にしたがって、水相と油相とを有する多相流体に浮選ガスを混合することを包含する方法が開示される。油相は、この後、セパレータを使用して水相から分離される。改良された多相流体に関連する特性がモニタされる。作動状態は、コンパクトな浮選ユニットにより水相から分離される油相の割合を、作動状態を調整することなく水相から分離される油相の割合よりも増大するように、モニタされた特性の機能として調整される。
【０００９】
更に、浮選ガスのバブルを内部に有する改良された多相流体を造り出すために、作動状態にしたがって、多相流体に浮選ガスを混合することを包含する方法が開示される。この方法は更に、改良された多相流体に関連する特性をモニタし、バブルのサイズが閾値よりも大きくなるように、モニタした特性の機能として作動状態を調整することを包含する。
【００１０】
以下に図面を参照して、開示の特定の実施形態を説明し、ここに、同様な参照数字は同様な要素を示す。しかし、理解されるように、添付図面はここに記載の種々の実施態様を説明するものであり、ここに記載の種々の技術の範囲を制限することを意味するものではない。図面は、本開示の種々の実施形態を示し、説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】開示のいくつかの実施形態によって使用され得る脱気及び浮選タンクタイプのセパレータを示す。
【図２】開示のいくつかの実施形態によるインラインカメラバブルモニタを有する産出水分離作業のレイアウト配置の概略図を示す。
【図３】開示のいくつかの実施形態による差圧モニタを有する産出水分離作業のレイアウト配置の概略図を示す。
【図４】開示のいくつかの実施形態による速度モニタを有する産出水分離作業のレイアウト配置の概略図を示す。
【図５】開示のいくつかの実施形態による多数のミキサ及び多数のインラインカメラバブルモニタを有する産出水分離作業のレイアウト配置の概略図を示す。
【図６Ａ】開示のいくつかの実施形態による静的ミキサの斜視図を示す。
【図６Ｂ】開示のいくつかの実施形態による異なるサイズ及び形状を有する種々の混合板を示す。
【図６Ｃ】開示のいくつかの実施形態による異なるサイズ及び形状を有する種々の混合板を示す。
【図７】開示のいくつかの実施形態による種々の開閉ステージに於ける動的ミキサの虹彩絞りタイプの可変弁を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
詳細な説明
以下の説明において、多くの詳細が本開示を理解するために示してある。しかし、当業者であれば、本開示の実施形態は、これらの詳細なしで実施してもよく、記載の実施形態から多くの変形または修正可能なことがあることが理解される。
【００１３】
明細書及び添付の請求の範囲において、「接続する」、「接続」、「接続され」、「接続して」及び「接続すること」の用語は、「直接接続して」または「１つまたは複数の要素を介して接続して」を意味するために使用され、「セット」の用語は、「１つの要素」または「複数の要素」を意味するために使用される。更に、「連結する」、「連結すること」、「連結され」、「一緒に連結され」及び「を連結され」の用語は、「直接的に一緒に連結され」または「１つまたは複数の要素を介して一緒に連結され」を意味するために使用される。ここに使用するように、「上に」及び「下に」、「上方」及び「下方」、「上方に」及び「下方に」、「上側」及び「下側」並びに所定のポイントまたは要素の上方または下方の相対位置を示す同様な用語は、この説明において、本開示のいくつかの実施形態をより明瞭に説明するために使用される。同様に、「上流」及び「下流」の用語は、この説明では、要素を通して流れる流体の経路に沿う相対位置を示すために使用される。
【００１４】
本開示の装置及び方法は、産出された水に同伴する油の分離工程のより良好な制御及び改善された効率を提供するために開発された。産出された水と共に油が存在するため、油と水とを集合的に多相流体と称することができる。産出された水から油を除去するために、油／ガスセパレータ、浮選タンク、液体サイクロン及び脱気タンクを含む種々のタイプのセパレータを使用してもよい。
【００１５】
図１は、コンパクト浮選ユニットまたはＣＦＵと称されることのあるセパレータ１０２の１つのタイプの実施例、つまり脱ガス及び浮選タンクを示し、これはこの開示のいくつかの実施形態にしたがって使用してもよい。ＣＦＵ１０２は、ガス浮選及び遠心力を使用し、多相流体の水相から油及び他の粒子を分離し、除去する。一体化した脱ガス及び浮選タンク１０２は、円筒状垂直タンク１と、産出された水相の接線方向に配置された入口２と、タンク１の上方部に配置されたガス及び油の少なくとも1つの出口３と、タンク１の下方部に配置された水の出口４及びスラッジの出口８と、タンクの上方部におけるタンク１の壁とこの内側シリンダ１０の間に浮選及び脱気ゾーンを形成する内側シリンダ１０とを備える。
【００１６】
円筒状垂直タンク１は、多相流体の水相から油／ガス相の所要の分離を実行する。油生産における水処理に使用する際、残留する油とガスとが、多相流体の送出される水相から除去し、炭化水素の含有量が極めて少ないと同時に砂及び他の粒状物質が除去された廃液を形成することができる。タンク１は、タンクの上方部に配置される内側シリンダ１０を設けられ、この内側シリンダ１０とタンクの頂部との間に開口スペースを残す。入口案内羽根１１をタンク１と内側シリンダ１０との間に配置し、入口案内羽根１１と内側シリンダ１０及びタンク１の下方部の水平円形板１２との間に開口スペースを残し、板１２とタンク１との間に水の通路を開ける。内側シリンダ１０は、油、ガス及び水の通路がこのシリンダの頂部より高くなることができるように配置される。
【００１７】
油滴の浮選は、ガスバブルの同時上昇により促進される。更に、入口案内羽根１１は、入ってくる水を螺旋状に上方に流し、一方、接線方向の入口は、入ってくる水をタンク１内で回転させ、より軽い油滴が内側シリンダ１０に達するまで、タンク１の中心に向かわせる遠心力を生じさせる。ここで、油のバブルとガスのバブルとが合体し、周囲の水よりも低密度であるため、上昇する。この後、油とガスとが、油及びガス用出口３を介して除去される。
【００１８】
いくつかの場所で浮選ガスと称される追加ガスが、ＣＦＵ１０２に入る前に、多相流体の産出された水相内に噴射し、分離を促進し、タンク内に追加の上昇ガスバブルを形成してもよい。
【００１９】
本開示のいくつかの実施形態による産出水分離システムまたは作業１００について、次に図２の概略図を追加的に参照して説明する。上流側部材から説明を始めると、生産流体源１０６は、第１管路１０７に流体連通し、これに多相流体を供給する。
【００２０】
多相流体は、第１管路１０７の上流端に入り、第１管路１０７の下流端を通して出て、第１管路１０７と流体連通するミキサ１０８の第１入口に流入する。外部ガス源または容器１の頂部から回収されたガス等の浮選ガス源１０４は、ミキサ１０８の第２入口に流体連通し、選択的なガス弁１２９を通して、窒素または燃料ガス等の浮選ガスをミキサ１０８の第２入口に供給する。ミキサ１０８は、流入する浮選ガスを流入する多相流体と混合し、浮選ガスで改良された（混合された）多相流体の出力を、選択的な外部調節可能弁１１４を通し、ミキサ１０８の出口と流体連通する第２管路１０９の上流端に供給する。
【００２１】
理解されるように、浮選ガスを多相流体にミキサ１０８で混合することにより、多相流体内に浮選ガスのバブルを形成することになる。改良された多相流体は、第２管路１０９の上流端に入り、インラインカメラモジュール１１０を通り、第２管路１０９の下流端を通して出て、ＣＦＵ１０２の入口２内に流入する。このガスと油水との混合体は、タンク１に入るときにＣＦＵ１０２の頂部に上昇し、分離を促進する。分離後、油及びガス相は、油及びガス出口３を介してＣＦＵ１０２から除去され、弁１２０を通して流れることができ、水相は、水出口４を介してＣＦＵ１０２から除去され、弁１２２を通して流れることができる。
【００２２】
改良された多相流体内のガスバブルサイズの分布は、ＣＦＵ１０２の分離効率に対して大きく影響することがある。小さ過ぎることがある、例えば９０〜１１０ミクロン（例えば、１００ミクロン）よりも小さいバブルは、いくつかのケースでは、出口３を通して除去すべきＣＦＲ１０２内の流体の表面に達しないことがある。油で覆われた小型のバブルは、この後、清浄水出口４を通して出る。大き過ぎることのある、例えば５００ミクロンよりも大きいバブルは、浮選潜在力が小さいことがある点で問題を有することがある。ガスバブルサイズの分布は、水の化学的性質にしたがうことがあるが、しかし、発明者等は、それが浮選ガスを産出された水に混合するガスミキサ１０８により発生する圧力降下に密に関係し、これに影響されることを見出した。本開示は、ＣＦＵ１０２に入る改良された多相流体内のバブルサイズの分布をモニタ及び制御する技術を提供することを意図する。
【００２３】
図６Ａ〜７に示すような現在のミキサ１０８は、多相流体が通過することによる圧力降下を有し、この圧力降下は、生産現場の有効期限にわたって短期間で変化し、この結果、変化しかつ非最適混合及び処理効率となる可能性がある。ＣＦＵ１０２に対する産出された多相流体流速が変化、すなわち増大または低下すると、現在のミキサを通る流体速度が種々の理由で変化し、この結果、多少の乱流が生じ、多相流体内により小さなまたはより大きなガスバブルが形成されることとなる可能性がある。効果的な油の除去のために、特に有益なバブルサイズ窓が存在するが、実際のバブルサイズは、固定された幾何学形状の混合板またはその他の静的ガスミキサを有することにより、この範囲外となることがある。
【００２４】
モニタシステムまたはバブル制御システムを設けた動的ミキサ（流体の流速に関わらず所要の圧力降下を維持することができる）は、ガスバブルの大多数を第１閾値（例えば、１００ミクロンより上）よりも上でかつ第２閾値（例えば、５００ミクロンよりも下）よりも下、すなわち、産出した多相流体のＣＦＵ内への流速の変化に関わらず、所要のガスバブルサイズ窓内に維持することができる能力を提供する。これらの閾値は、油の大多数を改良された多相液から分離し、したがって、油出口３から油相の大多数が流れることを可能とするように設定される。実際、動的ミキサの使用は、動的ミキサのより提供される能力を調整することなく分離されるものを越えて、ＣＦＵ１０２で達成される油分離の割合を増大する。
【００２５】
システム１００の他の詳細及びその作用について説明するが、しかし、ここでは、カメラモジュール１１０及びコントローラ１１２（後述する）がバルブ制御システムを形成し、したがって集合的にバブル制御システム１９９と称してもよく、ミキサ１０８並びに選択的な弁１２９及び１１４が混合システムを形成し、したがって集合的に混合システム１９８と称してもよいことを、最初に理解すべきである。
【００２６】
コンピュータ、マイクロコントローラ、システムオンチップ、マイクロプロセッサ、プログラマブルロジックアレイ、または、フィールドプログラマブルゲートアレイ等のコントローラ１１２は、ミキサ１０８及び選択的調整可能弁１１４の一方（または、双方）と、カメラモジュール１１０とにも連結される。
【００２７】
カメラモジュール１１０は、改良された多相流体が第２管路１０９を通って流れるときにバブルの画像を取込む高速度カメラを有し、コントローラ１１２は、カメラ１１０の出力を操作及びモニタする。カメラ１１０の出力をモニタする際、コントローラ１１２は、第２管路１０９を通して流れる改良された多相流体内に分散された浮選ガスのバブルサイズ分布をオンライン、インライン、リアルタイムで連続的にモニタしかつ推定することができるように、画像処理を実行する。したがって、コントローラ１１２は、バブルサイズ分布が所要の範囲内にあるかどうか判断することができる。
【００２８】
バブルサイズ分布を変更及び／または制御するハードウェアを提供するため、ミキサ１０８は、コントローラ１１２の制御の下で、その出口における弁の開口または位置のサイズ及び／または形状を変更することが可能な動的ミキサとしてもよい。いくつかの場合では、ミキサ１０８は、代りに、その出口における固定のサイズ及び形状の開口を有してもよいが、コントローラ１１２で制御される調整可能な弁１１４を、ミキサ１０８と管路１０９との間、管路１０９の部分間、または、管路１０９内に配置してもよい。更に他のケースでは、ミキサ１０８は、動的ミキサとしてもよく、可変弁１１４も存在してもよい。
【００２９】
図６Ｂ及び６Ｃは、ミキサが固定されたサイズ及び形状の開口をその出口に有するケースにおけるミキサ１０８用の異なる固定板１３０ａ〜１３０ｄを示し、それぞれの板は、改良された多相流体がそれを通して流れる異なるサイズ及び形状の開口１３１ａ〜１３１ｄを有する。
【００３０】
ミキサ１０８が動的ミキサの場合、圧力降下を生じさせるその出口に任意の適切な絞り、例えば可変領域オリフィス板弁、バタフライ弁、特別に設計された可変ケージ弁、または、流体内に分散するガスを混合する同等技術を包含することができる。動的ミキサは更に、図７に示すような虹彩絞りタイプの可変弁１３０ｅ〜１３０ｆ、変更可能な２以上の板サイズを有する弁、または、流体が流れる開口のサイズ及び／または形状を変更し得るタイプの他の動的弁を包含してもよい。
【００３１】
したがって、カメラモジュール１１０を有するコントローラ１１２の使用は、フィードバックループを形成し、コントローラ１１２は、バブルサイズ分布を所要の範囲に維持するように、フィードバックループに基づいてリアルタイプ状態でまたはリアルタイムに近い状態で弁開口１３１ｅ〜１３１ｆを変更してもよい。
【００３２】
いくつかのケースでは、コントローラ１１２は、ミキサ１０８の出口で作成されるバブルサイズ分布を、ガス源１０４からミキサ１０８内への浮選ガスの流れの速度を制御することにより、制御し得る。したがって、例えば、コントローラ１１２は、バブルサイズ分布の判断及びモニタリングの機能として、ガス源１０４からのガスの流速を変更するように弁１２９を制御してもよく（浮選ガス源制御とも称される）、これにより、バブルサイズ分布を所要の範囲内に維持する。浮選ガスの流速の制御は、混合システムの他の制御なしで実行してもよく（すなわち、静的ミキサ１０８で、弁１１４が存在せずに実行してもよく）、または、動的ミキサの制御及び／または弁１１４の制御に加えて実行してもよい。弁１２９の調整は更に、浮選ガスがミキサ１０８の第２入口に入るときの圧力の調整を行うように作用してもよい。
【００３３】
ガスバブルのサイズを上述の態様で直接モニタすることは、複雑で高価となることがある。しかし、発明者等は、所要のバブルサイズ窓または範囲は、固定または動的ミキサ１０８を横断する単純な圧力降下にリンクし得ることを見出した。実際、ＣＦＵ１０２の油分離効率は、上流側ミキサ１０８を横断する圧力降下に依存することが現在信じられている。したがって、効率を改善するために望ましいガス分布サイズ窓に対応する所要の圧力降下値が存在する。これは、種々の方法で達成してもよい。１つの方法は、前述のように、ミキサ１０８またはミキサ１０８の出口弁内の規制板のサイズを変更することを包含する。図６Ｂ及び６Ｃは、種々の形状及びサイズを有する規制板１３０ａ〜１３０ｄの実施例を示す。他の方法は、後述するように、圧力降下を調整するために弁１１４を使用することを包含する。弁１１４及び静的ミキサ１０８を組み合わせて使用することによる処理効率は、同じ圧力降下に対しても等しい。したがって、静的ミキサ１０８及び弁１１４は、動的ミキサと同様な結果を生じるために組合せて使用してもよく、第１管路１０７を通る多相流体の流速に関わらず、バブルサイズ分布を所要の範囲内に保持するのを支援する。
【００３４】
更に、発明者等は、バブルサイズ分布は圧力降下の機能であることを見出した。したがって、上述したように、ミキサ１０８を横断する圧力降下は、ミキサ１０８内の出口弁の位置、ミキサ１０８内の出口弁内のオリフィスのサイズ若しくは形状、または、ミキサ１０８内の規制板１３０ａ〜１３０ｆ内のオリフィスのサイズ若しくは形状の機能としてモニタしてもよい。圧力降下は、更に、弁１１４の位置、弁１１４内のオリフィスのサイズ若しくは形状、または、弁１１４内の規制板１３０ａ〜１３０ｆ内のオリフィスのサイズ若しくは形状の機能としてモニタしてもよい。ミキサ１０８内の出口弁の位置、ミキサ１０８内の出口弁内のオリフィスのサイズ若しくは形状、または、ミキサ１０８内の規制板１３０ａ〜１３０ｆ内のオリフィスのサイズ若しくは形状は、その後、モニタした圧力降下の機能として調節または制御してもよい。同様に、弁１１４の位置、弁１１４内のオリフィスのサイズ若しくは形状、弁１１４内の規制板１３０ａ〜１３０ｆ内のオリフィスのサイズ若しくは形状は、モニタした圧力降下の機能として調整または制御してもよい。この調整または制御は、ミキサ１０８が静的な場合、または、弁１１４が静的な場合に、手動で実行してもよい。この調整または制御は、ミキサ１０８が動的な場合、または、弁１１４が動的な場合に、コントローラ１１２の制御下で実行してもよい。
【００３５】
図３は、開示のいくつかの実施形態による差圧モニタ１２５を有する産出水分離システム１００’のレイアウト配置の概略図を示す。他の構成部材は、上述と同様または同じであり、更に論述する必要はない。
【００３６】
差圧モニタ１２５は、適切なタイプかつ種類のものであり、ミキサ１０８の第１入口または出口（または、弁１１４の出口）に圧力センサを有してもよい。コントローラ１１２は、ミキサ１０８を横断する圧力降下を判断するために、差圧モニタ１２５の圧力センサの読みを比較してもよい。コントローラ１１２はこの後、バブルサイズ分布を所要の範囲内に維持する所要の範囲内に圧力降下を維持するために、圧力降下の機能として、ミキサ１０８及び／または弁１１４を制御してもよい。
【００３７】
測定若しくは推定した流体速度または他の経験的相関は、バブルサイズ分布を所要範囲内に維持するために、ミキサ１０８及び／または弁１１４の制御に使用するコントローラ１１２に対するフィードバックとして使用することができる。例えば、図４に示すように、システム１００’’は、第１管路１０７の多相流体及び第２管路１０９の改良された多相流体の速度を推定するため等、ミキサ１０８の第１入口及び／または出口（または弁１１４の出口）に流体速度または流体流量計１２６を有してもよい。コントローラ１１２は、ミキサ１０８を横断する流量または流体速度の増大を判断するために、速度または流量計１２６の読みを比較してもよい。コントローラ１１２は、この後、バブルサイズ分布を所要範囲内に維持する流量または速度の増大を所要範囲内に維持するために、流量または速度降下の機能としてミキサ１０８及び／または弁１１４を制御してもよい。
【００３８】
これまで記載した構成では、単一のミキサ１０８、弁１１４、ガス弁１２９、及び、カメラモジュール１１０を示したが、いくつかの用途では、それぞれが複数であってもよい。例えば、図５に示す構成１００”’では、２つのインラインミキサ１０８ａ及び１０８ｂが設けられ、それぞれがその出力側に選択的な弁１１４ａ，１１４ｂを有する。カメラモジュール１１０ａは、ミキサ１０８ａ及び１０８ｂ間で管路に沿って位置し、カメラモジュール１１０ｂは、ミキサ１０８ｂとＣＦＵ１０２との間で管路１０９ｂに沿って位置する。ガス源１０４は、ガス弁１２９ａ及び１２９ｂにガスを供給し、これは次にミキサ１０８ａ，１０８ｂにそれぞれガスを供給する。これらの種々の構成部材は、上述のように作用し、上述のようにコントローラ１１２により操作及び制御される。
【００３９】
ミキサ１０８ａ及び１０８ｂは、これらが動的ミキサである場合に、互いに同期して、または、互いに非同期的に作動されてもよい。例えば、動的ミキサ１０８ａ及び１０８ｂの出口は、同じサイズ、形状若しくは構成を有するように制御してもよく、または、異なるサイズ、形状若しくは構成を有するように制御してもよい。更に、１つのミキサ１０８ａまたは１０８ｂは、静的ミキサであり、一方、他方は動的ミキサ１０８ａまたは１０８ｂであってもよい。一方、双方またどちらでもない選択的の弁１１４ａ及び１１４ｂが存在してもよく、動的ミキサ１０８ａ及び１０８ｂに関して説明したように作動してもよい。更に、弁１２９ａ及び１２９ｂも、同期してまたは非同期的に作用してもよい。カメラモジュール１１０ａ及び１１０ｂの一方または双方が存在してもよい。
【００４０】
図３〜４の先に記載した実施形態では、複数のミキサ１１４、弁１０８、ガス弁１２９、差圧センサ１２５及び速度流量計１２６は、図５に示すものと同様に使用してもよいことが明らかである。更に、異なる潜在的なバブル制御システム１９９，１９９’，１９９”，１９９”’の上述の構成部材は、混合し、整合させてもよいことが明らかである。例えば、１つまたは複数のカメラモジュール１１０は、ミキサ１１４、弁１０８及びガス弁１２９の制御に、コントローラ１１２が使用する追加データを提供するために、単一の用途に１つまたは複数の差圧センサ１２５と共に使用してもよい。
【００４１】
改良された多相流体の特性及びバブルのサイズを測定する他の適切な方法及び技術も、同様に使用してもよい。例えば、音響モニタ技術を、浮選ガスバブルのサイズを推定する方法として改良された多相流体に使用してもよく、コントローラは、この情報をミキサ、及び／または、弁、及び／または、ガス弁の制御に使用してもよい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、浮選ガスは、ＣＦＵ１０２の下流に加えられる圧力降下により、液体水相から放出することができる。例えば、液体水相からの溶解した浮選ガスの除去に関して、液体水相は、円筒状垂直タンク１の水出口４から、液体水相が流体圧を降下されるように、出口４よりも大きな径を有する管路、容器または他の流体搬送構造内に流出するように構成してもよい。この流体圧の降下は、液体水相を脱気する結果となることがあり、したがって、液体水相に溶解していた浮選ガスは液体水相を出ることがある。
【００４３】
上述のシステム１００，１００’，１００”，１００”’は、新しいＣＦＵシステムと共に作用し、また、これを組込むことができ、または、既存のＣＦＵインストレーションに後付けしてもよい。システム１００，１００’，１００”が新しいＣＦＵシステムと共に作用する場合、コントローラ１１２は、更にＣＦＵのコントローラとしてもよい。これは、システム１００，１００’，１００”，１００”’内の流体流量の変化に関わらず、流体の化学的性質に関わらずに、バブルサイズに基づいて処理効率を最適化することができる。
【００４４】
先の説明は、ここでは特定の手段、材料及び実施形態を参照して説明したが、ここに開示の事項に制限することを意図するものではなく、寧ろ、添付の請求の範囲の及ぶ範囲内となる等の機能的に等価な構造、方法及び使用に拡張される。
【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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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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