NO319954B1 - Fremgangsmate for overforing av masse som ikke strommer fritt - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår pneumatisk overføring, og i særdeleshet en fremgangsmåte for overføring av materialer som er i form av tykke, tunge masser som vanligvis vanskelige lar seg bevege og håndtere.

Et eksempel på materialtypen som denne oppfinnelse omhandler, frembringes av oljeut-vinningsindustrien. Når oljebrønner bores, bringes borekaks fra boreprosedyrene opp på en boreplattform. For en stor del av boreprosedyren pumpes en spesiell oljetype ned til borekronen som et smøremiddel. Det oljeforurensede materialet som kommer opp på boreplattformen, er inntil nylig blitt dumpet i sjøen. Av miljøgrunner tillates ikke lenger slik avhending og materialet må nå transporteres til land for bearbeiding.

På boreriggen siles det oljeforurensede borekaks for å fjerne en stor andel av oljen for ombruk på riggen. Borekaks som fortsatt er forurenset med noe olje, transporteres til land i form av en svært tykk, tung masse. Materialet anbringes typisk på spesielle laste-beholdere med kapasitet på omtrent 10 tonn, hvilke beholdere lastes med kran fra riggen opp på forsyningsfartøyer. Dette er en vanskelig og risikofylt prosedyre i dårlig vær og er omstendelig og kostbar.

DE-patentsøknad nr. 4010676 omtaler en innretning for jevn, kontinuerlig overføring av stive sammensetninger som inneholder faststoff, fra en trykkbeholder til en rør- eller slangeledning, idet materialet som skal transporteres, blandes ved utløpet av trykkbeholderen med overføringsluft i en dyse, mens materialet som skal transporteres, mates jevnt til dysen ved hjelp av en overføringsskrue. En slik innretning har imidlertid ulem-pen at mekanisk agitasjon kreves.

US-patent nr. 3197259 viser en innretning for overføring av pulverisert og fuktig material som har tendens til klumpdannelse. I henhold til patentet mates trykkluft inn i en konisk beholder, for derved å gi trykk som presser materialet mot en dyse. Trykkluften mates imidlertid inn i den koniske beholderen mellom dens indre overflate og en elas-tisk foring som er anbrakt i avstang fra den indre overflaten, slik at foringens elastisitet bryter opp materialet under passering ut av beholderen.

Nå er det overraskende påvist en ny fremgangsmåte for overføring av tykke, tunge mas-sematerial, for eksempel borekaks, som tidligere ikke har vært mulig.

Den foreliggende oppfinnelse baseres følgelig på den overraskende oppdagelse at det er mulig å transportere et material i form av en tykk, tung masse ved hjelp av pneumatisk overføring fra en forholdsvis stor beholder. Inntil nå er det blitt antatt at pneumatiske overføringssystem kun var egnet til forholdsvis fritt-strømmende material eller transport av ubetydelige ladninger av våte, klebrige materialer.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse fremskaffes det således en fremgangsmåte for overføring av masse som ikke strømmer fritt, omfattende at massen lastes i en beholder og en komprimert gass anvendes i beholderen for å bevirke at materialet strømmer ut av beholderen, idet et konisk traktparti innbefattes i beholderen, slik at et nedre avsnitt i beholderen i det minste under tømming av materialet tilformes av det koniske traktpartiet, kjennetegnet ved at det anvendes en kjeglevinkel under en kritisk verdi påkrevet for å få massestrøm.

Massen som ikke strømmer fritt, kan være en tykk og/eller tung masse, eller et leire-lignende material, for eksempel borekaks fra en oljerigg.

Den transporterbare beholderen er fortrinnsvis en kombinert oppbevarings- og pneumatisk overføringsbeholder.

Den komprimerte gassen utgjøres fortrinnsvis komprimert luft, ettersom den er forholdsvis rimelig, selv om en inert gass kan brukes i visse tilfeller, for eksempel komprimert nitrogen.

Beholderen tildannes med et innløp og et utløp, slik at lasting av beholderen skjer via innløpet. Foretrukket kobles innløpet til et rør som fører til det ønskede sluttbestemmel-sessted for materialet.

I en foretrukket utførelse innbefatter fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen også trinnet at beholderen, som i det minste delvis er fylt med materialet, transporteres fra dens fyllestasjon til en tømmestasjon. Ved tømmestasjonen anvendes komprimert luft i det indre av beholderen for å overføre materialet ut av beholderen til dets bestemmelsessted.

Grunnet beskaffenheten av materialet som håndteres ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er det en tendens til at materialstrømmen ut av beholderen er ufullstendig. Dette skyldes at strømtypen som oppstår under tømming, er av en form kjent som kjernes trøm eller traktstrøm. Når denne strømtype forekommer, synker materialet direkte over utløpet gjennom utløpet, for eksempel utløpsventilen, slik at en syn-kende kjerne av materialet dannes direkte over utløpet. Med klebrige materialer beveger materialet rundt denne kjernen seg imidlertid ikke. Etter hvert som kjernen synker, oppstår en fordypning i den øvre overflaten av materialet og materialet som omgir den for-dypningen, synker inn i kjernen. I tilfellet av et klebrig material er det en tendens til at materialet rundt kjernen fortsatt forblir i beholderen.

Det er blitt oppdaget at selv for materialsorten som denne oppfinnelse omhandler, er det mulig å endre strømningsbeskaffenheten ut av beholderen ved å endre kjeglevinkelen til det nedre koniske partiet av beholderen. Dersom den innbefattede kjeglevinkelen endres under en viss eller kritisk verdi, da endrer strømmen seg fra kjernestrøm til såkalt mas-sestrøm. I tilfellet av massestrøm synker materialet som en masse på ensartet måte mot utløpet, idet alt materialet beveger seg. Kombinasjonen med bruken av en beholder ut-formet for å få massestrøm og anvendelsen av en komprimert gass over materialoverfla-ten er følgelig slik at det er mulig å skyve innholdet i beholderen gjennom utløpet, for derved fullstendig å tømme beholderen.

Det er velkjent at den kritiske kjeglevinkelen vil variere avhengig av materialet som transporteres, slik som utmerket ville forstås av de med erfaring innen området.

Trykket brukt i beholderen ved fremgangsmåten kan også variere avhengig av material-beskaffenheten. Imidlertid er det påvist at et trykk på mellom 4 og 8 bar er egnet.

I en utførelse av den foreliggende oppfinnelse lastes borekakset i en første forholdsvis liten beholder som kan trykksettes, og som materialet mates fra under trykk via et rør eller én eller flere ytterligere beholdere som også kan trykksettes. De ytterligere beholderne kan transporteres til en posisjon der tømming av materialet finner sted, eller de ytterligere beholderne kan forbli i deres opprinnelige posisjon og materialet tømmes fra disse til atter ytterligere beholdere som selv transporteres til bestemmelsesstedet.

Den foreliggende oppfinnelse vil nå omtales ved hjelp av utføringseksempler og med henvisning til de vedføyde tegninger, i hvilke: Fig. 1 er et sideriss som viser driften av en første fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 2 er et planriss av fig. 1; Fig. 3 er et sideriss som viser driften av en andre fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 4 er planriss av fig. 3; Fig. 5 er et sideriss som viser fortsettelse av driften av fremgangsmåten illustrert i fig. 1; Fig. 6 er et sideriss som viser fortsettelsen av driften av fremgangsmåten illustrert i fig. 3; Fig. 7 viser detaljer ved en beholder med standard ISO-containerstørrelse som kan brukes i fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse; Fig. 8 viser en sammenstilling av to beholdere med ISO-containerstørrelse; Fig. 9 viser et oljerigg-forsyningsfartøy innbefattende beholdere som kan brukes i en fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse; og Fig. 10 er en alternativ utførelse av et oljerigg-forsyningsfartøy som innbefatter beholdere for bruk i en fremgangsmåte i henhold til den foreliggende oppfinnelse.

Med henvisning til fig. 1 i de vedføyde tegninger har en fralands oljerigg 1 plassert på dens plattform 3 en trykkbeholder 5, i hvilken det lastes silte borekaks som oppstår fra boreprosessen. Denne trykkbeholderen 5 innbefatter et øvre materialinnløp og et nedre materialutløp, likeledes innretninger for å tilføre komprimert luft til det indre i beholderen. Materialinnløpet innbefatter en ventilsammenstilling lignende den som omtales i GB-A-1539079, og hele beholderen kan tilsvare den som tilvirkes og selges av Clyde Materials Handling Limited (Clyde).

I drift følger det pneumatiske overføringssystemet som innbefatter trykkbeholderen 5, en syklus med fylling og tømming av material fra trykkbeholderen. Ved innledningen av syklusen er materialinnløpsventilen (i Clyde-systemet innbefatter denne ventilen et delvis sfærisk lukkeelement) stengt. En lufteventil åpnes for å utligne beholdertrykket med omgivende luft. Innløpsventilen åpnes og oljekaks/oljeblandingen mates i den trykksatte beholderen. Lufteventilen åpnes for å lufte ut inntrukket luft fra beholderen. Når den trykksatte beholder er full, stenges innløpsventilen. Lufteventilen stenges også og beholderen er nå forseglet. En luftinnløpsventil åpnes og materialet overføres i form av en halvfast slamplugg langs ledningen 7.

Slik som angitt på fig. 1, strekker ledningen 7 seg fra en posisjon under trykkbeholderen 5 til en hevet posisjon over en containersammenstilling 9. Sammenstillingen 9 omfatter tre beholdere 11 med ISO-containerstørrelse anbrakt inne i et understøttelsesrammeverk 13. (I andre utførelser kan containersammenstillingen innbefatte et annet antall beholdere 11 enn tre.) Ledningen 7 strekker seg over toppen av containersammenstillingen 9 og har nedover forløpende grener som fører til innløpene i hver av containerne 11.

Hver container 11 har et nedre konisk formet traktparti 15 og ved det laveste punktet av dette partiet finnes et ventilinnløp 17, slik at materialet inne i beholderne 11 kan tøm-mes via en ledning 19 til en slangeforbindelsesledning 21.

Et forsyningsfartøy 23 utstyrt med ytterligere en containersammenstilling 25, kan bringes nært opp til oljeriggen 1. En fleksibel slange 27 forbindes med ledningen 19 ved slangeforbindelsesledningen 21. Ved dens andre ende forbindes slangen 27 med en fyl-leledning 29 anbrakt på fartøyet 23. Fylleledningen 29 fører fra det bakre av fartøyet 23 til en posisjon over containersammenstillingen 25, og grenledninger strekker seg nedover fra ledningen 29 til innløpene i hver av containerne 31 som tilformer del av containersammenstillingen 25.

Slik som illustrert i fig. 2, kan finnes det ytterligere trykkbeholdere, så som beholdere 33, for å mate borekaks/oljeblandingen til beholdersammenstillingen 9.

Med henvisning til fig. 3 og 4 i de vedføyde tegninger illustreres et arrangement i store trekk likt det som omtalt over med henvisning til fig. 1 og 2.1 dette tilfellet mates imidlertid borekaks/oljeblandingen fra containersammenstillingen 9 anbrakt på oljeriggplatt-formen 3. En containersammenstilling 41 er anbrakt på fartøyet 23, idet containerne i denne containersammenstillingen er anordnet med deres lengdeakser forløpende horisontalt snarere enn vertikalt som er tilfellet i utførelsen på fig. 1. Mateledningen 29 strekker seg igjen til en posisjon over containersammenstillingen 41, og har grenledninger 43 som strekker seg nedover til innløp i hver container, hvilke innløp er anbrakt på siden av containerne.

Slik som bedre vist i fig. 4, finnes faktisk to containersammenstillinger 41, hver av disse er forsynt med en mateledning 29 som kan forbindes med en bøyelig slange 27.

Med henvisning til fig. 5 i de vedføyde tegninger illustreres et første trinn i fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse omtalt over med henvisning til fig. 1 og 2. Etter lastingen av containerne 25 på fartøyet 23 føres fartøyet til land der avlas-tingsprosessen gjennomføres. En tømmeledning 51 strekker seg fra utløpet 17 på hver av containerne 25. Denne ledningen 27 kan forbindes med en bøyelig slange 53 som strekker seg fra et forbindelsespunkt 55 lokalisert på fartøyet 23 til ytterligere et forbindelsespunkt 57 lokalisert på land. En ledning 59 som strekker seg fra forbindelsespunk-tet 57, fører til en hevet posisjon over en stor container 61. Ledningen 59 er forbundet med et innløp 63 ved toppen av containeren 61. Containeren 61 er i store trekk lik i form med containerne 25 med et nedre konisk formet parti 65. Når ønsket kan materialet lastet i containeren 61 tømmes via et nedre utløp 67.

Prosessen med mating av borekaks/oljeblandingen fra containerne 25 til den store containeren 61 omfatter pneumatisk overføring på samme måte som den omtalt over i forbindelse med overføringen av materialet fra trykkbeholderen 5 til containerne 11.

Med henvisning til fig. 6 i de vedføyde tegninger illustreres ytterligere et trinn i fremgangsmåten omtalt over med henvisning til fig. 3 og 4. Forsyningsfartøyet 23 som har fått dets containere 31 lastet med materialet, beveger seg fra oljeriggen 1 til land. Når fottøyet løftes containerne 31 med en kran 71 fra fartøyet 23 opp på et veikjøretøy 73.

Med henvisning til fig. 7 i de vedføyde tegningene illustreres en overføringsbeholder 31 med ISO-containerstørrelse anbrakt inne i en understøttelsesramme 81, og som er plassert med dens lengdeakse anordnet horisontalt (fig. 7a og 7b), idet dens aksen ligger vertikalt (fig. 7c). Beholderen 31 har en øvre ende 83 delvis sfærisk formet, en sylind-risk hovedlegemeseksjon 85 og en nedre konisk seksjon 87. Ved den nederste enden av den koniske seksjon 87 er beholderen forsynt med en tømmeventil 89.

Med henvisning til fig. 8 i de vedføyde tegninger illustreres en containersammenstilling 91 som omfatter containere 93, hver plassert med en understøttelsesramme 95. En fylle-ledning 97 som har en ventil 99, strekker seg til hver container. Containeirnnløpet er anbrakt ved den øvre enden 83 av containeren. En ledning 103 som har en ventil 105, for komprimert luft strekker seg også til den øvre enden av hver container 93. Hvilket som helst antall containere kan forbindes på denne måten med en vanlig materialfylle-ledning og en vanlig materialtømmeledning.

Ved den nedre enden av hver beholder 93 finnes en tømmeventil 89 som forbundet med denne har en ledning 107 via, om formålstjenelig, en grenledning 109. For å tømme en beholder fylt via ledningen 97 stenges dens ventilen, ventilen 89 åpnes og komprimert luft mates til beholderen via luftledningen 103. Borekaks/oljeblandingen tvinges ut av beholderen 93 under trykket fra den komprimerte luften og til ledningen 107. Fordi den koniske vinkelen til den koniske eller traktformede seksjonen er mindre enn en viss verdi, er materialstrømmen ut av containeren 93 av typen kjent som massestrøm og resulte-rer i at alt materialet ensartet forlater containeren.

Med henvisning til fig. 9 i de vedføyde tegninger illustreres både i side- (fig. 9a) og i planriss (fig. 9b) et forsyningsfartøy som er utstyrt med store overføringsbeholdere 111 som strekker seg gjennom dekket på fartøyet. Dette arrangementet kan bære tusenvis av tonn med borekaks/oljeblanding og denne blandingen kan pumpes pneumatisk fra tankene opp på landbaserte lagringscontainere. Overføringsbeholdeme 111 har en kjeglevinkel, slik at massestrøm skjer, og de fungerer på samme måte som sammenstillingen på fig. 8.

Med henvisning til fig. 10 i de vedføyde tegninger illustreres en annen utførelse av et forsyningsfartøy illustrert både i side- (fig. 10a) og i planriss (fig. 10b). I dette tilfellet er fartøyet for overføringscontainere 113 som anbringes inne i omhyllingen til en 20-fots BO-containerramme.

Bruken av ISO-containerbeholdere muliggjør at enkle fartøyer brukes i hovedsakelig uendret form. Fremgangsmåtene i henhold til den foreliggende oppfinnelse som innbefatter bruken av ISO-containerbeholdere, kan drives på forskjellig måte.

I en utførelse i samsvar med den foreliggende oppfinnelse løftes et antall tomme ISO-containerbeholdere opp på boreriggen med riggkranen. Beholderne stilles med en ende på understøttelsesrammer som inkluderer tømmerørledningen, og de kan settes sammen til en rekke av lagringsbeholdere som hver kan oppbevare omtrent tyve tonn borekaks/olje. En trykkbeholder 5 (se fig. 1) brukes for å overføre borekakset/oljen fra siler eller sentrifuger til ISO-overføringsbeholderne. Disse beholderne brukes da for å over-føre det lagrede innholdet opp på forsyningsfartøyet, slik som omtalt over i forbindelse med fig. 1.

En fordel med denne fremgangsmåten er en bufferlagring på riggen, slik at boringen kan skje når forsyningsfartøyet ikke er tilstede. Enn videre er overføringsratene fra riggen mye større enn det som er mulig, dersom det alene brukes et standard pneumatisk frem-føringssystem (så som Clyde-systemet). I tillegg kan slangestørrelsene minimeres.

En alternativ utførelse som gjør bruk av ISO-containerbeholderne, innebærer bruken av disse beholderne på forsyningsfartøyet. Tretti eller førti av disse beholderne kan stilles på enden og klynges sammen for å tilforme en stabil struktur, i hvilken 400 eller 500 tonn borekaks kan overføres, slik som illustrert i fig. 10. Når fartøyet returnerer til havn, kan innholdet i containerbeholderne overføres pneumatisk til land. Tankene kan alterna-tivt løftes av med kraner, dreies horisontalt og lastes på veikjøretøyer for standard ISO-containere. Dersom formålstjenelig kunne de også stables på kaisiden på den samme måte som containere for tiden stables. Når containerne mottas ved bearbeidingsanlegget, stilles de på enden og brukes som overføringsbeholdere for å bringe borekakset/oljen til bestemmelsesstedet.

I ytterligere en utførelse i samsvar med den foreliggende oppfinnelse lagres borekaks/oljeblandingen i store mengder i beina på halvt neddykkbare oljerigger eller bore-plattformer. Beina har typisk diameter på 15 m. Trykksatte beholdere anbrakt i beina og som drives etter de samme prinsipper som omtalt over, vil lagre borekaks/oljeblandin-gen og brukes deretter som pneumatiske overføringsbeholdere for å forflytte materialet opp på forsyningsfartøyet.

Tradisjonelt kjent trykkbeholdere forventes å motstå et maksimalt trykk på 2 bar. I henhold til den foreliggende oppfinnelse kan det således benyttes en beholder innrettet for å trykksettes med komprimert gass til mellom 4 og 8 bar.

Med noe borekaks kan det være nødvendig å bruke kledninger med lav friksjon inne i trykkbeholderne. Slike kledninger kan brukes i forbindelse med bruken av kjeglevinkelen med massestrøm, slik som omtalt over, for å bistå ved tømming av borekaks fra de indre overflater i trykkbeholderne.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for overføring av masse som ikke strømmer fritt, omfattende at massen lastes i en beholder (5,11) og en komprimert gass anvendes i beholderen (5,11) for å bevirke at materialet strømmer ut av beholderen (5,11), idet et konisk traktparti (15,87) innbefattes i beholderen (5,11), slik at et nedre avsnitt i beholderen (5,11) i det minste under tømming av materialet tilformes av det koniske traktpartiet (15, 87), karakterisert ved at det anvendes en kjegle vinkel under en kritisk verdi påkrevet for å få massestrøm.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den komprimerte gassen utgjøres av komprimert luft.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at beholderen (5,11) tildannes med et innløp og et utløp, slik at beholderen (5,11) lastes via innløpet.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at beholderen (5,11) tildannes med et konisk formet utløp (15, 87).

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utløpet forbindes med et rør (51, 53, 59) som fører til det ønskede sluttbestemmelses-sted for materialet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at massen utgjøres av en masse frembrakt av oljeborekaks.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved trin-nene: (i) beholderen (31) fylles fra en fyllestasjon i det minste delvis med en masse som ikke strømmer fritt, (ii) beholderen (31) transporteres til en tømmestasjon, og (iii) ved tømmestasjonen anvendes komprimert gass i det indre av beholderen (31) for å overføre materialet ut av beholderen (31) til dets bestemmelsessted.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utløpsenden på beholderen utgjøres av det nedre koniske traktpartiet.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved aten komprimert gass anvendes på masseoverflaten.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at beholderen (31) innrettes for å anbringes i en ISO-containerramme.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at borekaks lastes i en første forholdsvis liten beholder (5) som kan trykksettes, og som materialet mates fra under trykk via en ledning (27) til en eller flere ytterligere beholdere (31) som også kan trykksettes, idet de ytterligere beholdere (31) kan transporteres til en posisjon der tømming av materialet finner sted.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at borekaks lastes i en første forholdsvis liten beholder (5) som kan trykksettes, og som materialet mates fra under trykk via en ledning (27) til en eller flere ytterligere beholdere (31) som holdes i deres opprinnelige posisjon, og at materialet tømmes fra disse til atter ytterligere beholdere (31) som selv transporteres til bestemmelsesstedet.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 12, karakterisert ved at de ytterligere beholdere (31) transporteres i en horisontal posisjon.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 13, karakterisert ved at beholderne (31) svinges fra den horisontale posisjonen med i det minste 90°, for å sikre at midtlinjen til beholderen er vertikal når den tømmes.