Способ (варианты) и устройство для добычи нефти

 

Изобретение предназначено для сбора нефти, которая разливается в результате аварий или подобных случаев и плавает на поверхности воды, например океана, путем отделения ее от воды. Нефть, плавающую на поверхности воды, собирают ковшом вместе с водой. В ковше воду и нефть разделяют в нижнюю часть и верхнюю часть, соответственно, вследствие различия в удельном весе. Воду, расположенную в нижней части ковша, сливают из отверстий, выполненных в нижней пластине, имеющей заданный размер и длину отверстий. Отверстия выполнены такого диаметра и длины, что после слива воды нефть, находящаяся в верхней части ковша, имеет возможность постепенно капать через отверстия под действием своего удельного веса. После слива, прежде чем нефть начнет выходить из отверстий, наклоном ковша или открытием нижней пластины всю нефть в ковше сливают в резервуар для сбора нефти. Эту операцию повторяют для последовательного сбора нефти. Изобретение обеспечивает эффективное разделение воды и разлившейся нефти на начальном этапе сбора без использования дорогостоящего оборудования. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 17 ил.

Изобретение касается способа и устройства для добычи нефти. В частности, оно относится к способу и устройству для эффективной добычи нефти, разлитой по поверхности воды, например морской воды вследствие аварии или тому подобного, заключающемуся в отделении ее от воды без использования дорогостоящих и специализированных судов и устройств сбора обычного типа.

Разлившаяся по поверхности океана нефть при авариях на нефтяных месторождениях, при авариях на такерах и подобных случаях добывается специальными или многоцелевыми устройствами сбора, которые используются предназначенными для сбора нефти судами всасывающего типа или судами для добычи нефти типа драги. Однако так как все эти агрегаты являются дорогостоящими, количество судов, находящихся в различных районах ограничено, и в этих районах необходимо наличие крупногабаритных средств для их швартовки или отвода. Кроме того, когда аварии, связанные с разливом нефти или тому подобного, происходят в участках, которые удалены от гаваней, где находятся эти агрегаты, невозможно сразу ими воспользоваться.

Также известен способ добычи нефти путем сбора нефти, разлитой на поверхности воды, с помощью ковшей экскаватора плавучих (понтонных) кранов или системы ковшей экскаватора судов, собирающих и перевозящих гравий.

Во время серьезной катастрофы разлива нефти нефтяного танкера “Находка”, которая произошла в Японском море в январе 1997 года, были использованы различные устройства для добычи нефти. Тогда, поскольку разлитая нефть была тяжелой нефтью с высокой вязкостью, устройства для добычи нефти всасывающего типа были мало эффективны, и наиболее эффективным было удаление нефти путем сбора нефти, плавающей на поверхности воды, с помощью ковшей судов, собирающих и перевозящих гравий. Однако в системе ковшового экскаватора вместе с разлившейся нефтью собирается большое количество морской воды и прочего материала в виде смеси. Соответственно, поскольку эффективность добычи нефти низкая и, поскольку в смеси с нефтью собирается большое количество воды, необходимы большие объемы для транспортировки, и технические средства (колодцы) на земле, принимающие собранную нефть для последующей обработки, должны иметь большую емкость.

В этих обстоятельствах, в качестве более эффективного способа добычи нефти по сравнению с обычными способами, настоящие изобретатели создали ковш типа захвата, имеющий наклонную нижнюю пластину, створка которой снабжена отверстиями или прорезями, и подали японскую патентную заявку № 130156, 11.05.1999 г., опубликованную 24.11.2000 г. под № 2000-321191 и содержащую также простую технологию измерения вязкости нефти и способ ее сбора.

Однако из последующих опытов и наблюдений было обнаружено, что перед тем как нефть и вода полностью разделяются, часть нефти обычно стекает через отверстия или щели, имеющиеся в верхней части ковша, и поэтому появилась потребность в технологии, с помощью которой вода и нефть разделяются более надежным образом.

Кроме того, в операции сбора нефти с помощью указанного выше ковша типа захвата, в стадии закрытия ковша, поверхность воды в ковше поднимается, и плавающая на поверхности нефть и вода могут иногда вытекать из ковша, и поэтому также необходимо еще больше повысить эффективность сбора нефти.

Помимо этого, что касается тяжелой нефти, имеющей высокую вязкость, упомянутая выше система ковша типа захвата может эффективно разделять нефть и воду в зависимости от ковша. Однако поскольку танкеры, плавающие в океане, например в море около Сахалина и Охотском море, в основном перевозят сырую нефть, а вязкость сырой нефти ниже, чем вязкость тяжелой нефти, наблюдается явление, заключающееся в том, что невозможно эффективно разделять нефть и воду. Было обнаружено, что это явление объясняется тем, что когда собирается сырая нефть, период отставания по времени между сливом воды из ковша и началом стекания капель нефти невелик, а в случае сбора нефти, имеющей низкую вязкость, нефть стекает сразу же после слива воды, что затрудняет их разделение.

Кроме того, когда разлившаяся нефть, накатывающаяся на берег моря, обрабатывается тяжелыми агрегатами, обработанная нефть в основном образует смесь с песком или гравием и затем образует большое количество вторичных загрязняющих веществ, в результате чего требуется рабочая сила для вторичных операций разделения. Более того, при операциях вторичного разделения, поскольку отделение компонентов нефти, прилипших к песчинкам или тому подобному чрезвычайно затруднено, сообщалось, что вторичные загрязнители в течение долгого времени остаются нетронутыми. Также отмечались серьезные примеры вторичного загрязнения, например истечение нефти, заключенной в осадках, и для этого существует мало технологий эффективного сбора большого количества нефти у причального фронта.

Настоящее изобретение было сделано в свете упомянутых выше проблем обычных технологий, и его целью является эффективное разделение разлившейся нефти и воды на начальном этапе операции сбора, для увеличения эффективности сбора разлившейся нефти.

Другой целью настоящего изобретения является создание устройства для сбора нефти системы ковша, в котором разделение воды и разлившейся собираемой нефти может легко контролироваться, при высокой эффективности сбора исключительно нефти.

Еще одной целью настоящего изобретения является следующее. Устройство для сбора нефти является средством, используемым при случайных авариях. Для предотвращения распространения разлившейся нефти, необходимо собрать ее на ранней стадии и предпочтительно подготовить достаточное количество устройств. Соответственно, необходимо создать устройства, превосходно работающие для общих целей и в случае аварий, например устройства, недорогостоящего в производстве и легко транспортируемого к другим районам.

Также целью изобретения является создание устройства, которое имеет простое оборудование корпуса и небольшие размеры, поскольку это устройство не используется для обычных целей, отличных от критических обстоятельств, как например, аварии.

Еще одной целью настоящего изобретения является эффективный сбор разлившейся нефти, предотвращающий попадание в нее воды и песка, даже если этот сбор выполняется на берегу моря и тому подобном.

Вышеуказанные цели достигаются тем, что способ сбора нефти содержит сбор нефти, плавающей на поверхности воды вместе с водой с помощью ковша, разделение воды и нефти в нижнюю часть и верхнюю часть ковша соответственно, вследствие разницы в их удельном весе, слив воды, находящейся в нижней части ковша через отверстия, выполненные в нижней пластине ковша и имеющие заданный размер и длину, при этом отверстия выполнены такого диаметра и длины, чтобы нефть, находящаяся в верхней части ковша, постепенно перемещалась вниз через отверстия под действием своей вязкости после слива воды, и полный слив нефти наклоном ковша или открытием нижней пластины, до начала выхода нефти из отверстия.

Время слива воды из отверстий нижней пластины ковша, содержащего собранную нефть и воду, может составлять от 10 до 40 секунд, и время после слива воды и перед выходом нефти, находящейся в ковше, из отверстий может составлять от 10 до 40 секунд.

Указанные цели достигаются тем, что способ сбора нефти содержит использование ковша, имеющего нижнюю пластину, выполненную с возможностью открывания вниз подобно двухстворчатой навесной двери и имеющую необходимое количество цилиндрических отверстий, имеющих заданный диаметр и длину, с помощью которых нефть и вода разделяются с использованием разницы в удельном весе и вязкости нефти и воды, сбор нефти, плавающей на поверхности воды вместе с водой с помощью ковша, обеспечение стекания и слива из ковша воды через цилиндрические отверстия нижней пластины при удержании нижней пластины ковша в горизонтальном положении, и открытие нижней пластины ковша для полного слива нефти и сбор нефти в резервуаре для сбора нефти, до начала выхода нефти из отверстий нижней пластины ковша.

Указанные цели достигаются и тем, что устройство для сбора нефти содержит ковш для сбора нефти, плавающей на поверхности воды с водой, имеющий нижнюю пластину, снабженную отверстиями, имеющими такой диаметр и длину, что нефть не вытекает через отверстия вследствие более высокой вязкости нефти до полного слива всей нефти, находящейся в ковше, в резервуары для сбора нефти после слива воды через отверстия, так что нефть и вода способны разделиться, используя разницу в удельном весе и вязкости нефти и воды.

Нижняя пластина ковша может быть выполнена плоской формы и снабжена отверстиями.

Нижняя пластина ковша может быть образована пластиной, закрывающей нижнюю часть ковша и снабженной, в своей боковой поверхности, наклонным участком, с помощью которого обеспечивается сбор нефти вместе с водой и слив отделенной от воды нефти.

Нижняя пластина ковша может быть образована несколькими пластинами, закрывающими нижнюю часть ковша, способными открываться и закрываться, и выполненными с возможностью открывания вниз подобно двухстворчатой навесной двери, так что нефть и вода могут быть собраны вместе и нефть, отделенная от воды, может быть слита.

Нижняя пластина ковша может быть образована несколькими стальными пластинами, имеющими отверстия, имеющие заданную длину, способные быть образованными совмещением стальных пластин с соответствующими отверстиями.

Отверстия нижней пластины ковша могут быть образованы приготовлением двух створок стальных пластин с отверстиями, соединением соответствующих отверстий двух стальных пластин с трубами для объединения двух стальных пластин и регулированием диаметра и длины труб.

Отверстия нижней пластины ковша могут быть отрегулированы так, что они имеют диаметр 3 мм и длину 100 мм, когда вязкость собираемой нефти составляет 10³ сСт.

Отверстия нижней пластины ковша могут быть отрегулированы так, что они имеют диаметр 5 мм и длину 43 мм, когда вязкость собираемой нефти составляет 10⁴ сСт.

Нижняя пластина, расположенная в нижней части ковша, может быть выполнена с возможностью замены другими нижними пластинами, имеющими различные диаметр и длину отверстия.

Ковш может быть установлен на используемом экскаватор или на используемом кране или плавучем кране.

Из вышеописанного ясно, что настоящее изобретение касается усовершенствования ковша для сбора разлившейся нефти, с помощью которого нефть и вода могут эффективно разделяться, и скорость сбора может быть увеличена.

В нижней части этого ковша выполнены отверстия для удаления или слива воды из собранной смеси нефти и воды, для сбора исключительно нефти.

Авторы настоящего изобретения провели различные эксперименты, касающиеся отверстий ковша для отделения воды от смеси нефти и воды, и в результате было обнаружено, что здесь может быть применим закон Хагена-Пуазейля в качестве приближенной формулы. В законе Хагена-Пуазейля, скорость потока на единицу времени может определяться вязкостью жидкости, диаметром трубки, длиной трубки и разницей давления между обоими концами трубки, и это отношение представлено следующей формулой:

где "а" является радиусом трубки, "1" является длиной трубки, "P₁-P₂" является разницей давления между обоими концами трубки, и η" является коэффициентом вязкости жидкости.

Вязкость нефти значительно выше, чем вязкость воды.

Когда смесь нефти и воды собирается ковшом, они отделяются таким образом, что вода находится в нижней части ковша, а нефть находится в верхней части ковша, вследствие разницы в удельном весе нефти и воды. Затем вода, находящаяся в нижней части ковша, быстро стекает через отверстия. После слива воды нефть, которая имеет более высокую вязкость, постепенно движется вниз в отверстиях и стекает не сразу после удаления воды. А именно, перед тем, как нефть начинает стекать из отверстий, проходит короткий промежуток времени, в который вытекание нефти из отверстий не происходит. Изобретатели намереваются использовать короткий период времени, в который прекращается стекание, и полностью удалить остающуюся в ковше нефть.

Короткий период времени, когда прекращается стекание, может быть по выбору установлен с помощью приближенной формулы закона Хаген-Пуазейля выбором диаметра и длины отверстий в зависимости от вязкости собираемой нефти. Короткий период времени, во время которого стекание капель нефти из отверстий еще не началось, должен быть использован для рабочего времени, необходимого для переноса ковша к резервуару для сбора нефти или подобному устройству, чтобы слить полностью нефть, остающуюся в ковше. Это время обычно регулируется в пределах приблизительно от 10 до 40 секунд, предпочтительно приблизительно от 20 до 30 секунд, с учетом эффективности работы и прочих соображений.

Было подтверждено, что вязкость сырой нефти составляет приблизительно 5×10³ сСт (сантистоксов) или мм²/сек через 3 дня, прошедших в безветренных лабораторных условиях при испытании стойкости к атмосферному давлению. Затем был подтвержден результат испытания в лабораторных условиях с ветром, в течение 48 часов, когда вязкость становилась, по меньшей мере, приблизительно 5×10³ сСт (мм²/сек). В природе, так как испарение летучих компонентов ускоряется ветром и волнами, считается, что вязкость в большинстве случаев достигает вышеуказанного цифрового значения приблизительно после 48 часов. Кроме того, вследствие эмульгирования волнами, капли и пузыри расслаиваются в слое нефти и изменяются в состояние мусса, и таким образом вязкость еще более увеличивается, вследствие чего вязкость может часто достигать, по меньшей мере, приблизительно 10⁴ сСт в течение 48 часов.

Считается, что сбор разлившейся сырой нефти сопровождается опасностью возгорания или нанесением ущерба здоровью при вдыхании вредоносного газа и тому подобного, содержащегося в летучих компонентах, пока большинство летучих компонентов не испарится из сырой нефти, в результате чего делается заключение, что опасно начинать операцию сбора, прежде чем вязкость не станет, по меньшей мере, приблизительно 5×10³ сСт.

Как упоминалось выше, в состоянии, когда сырая нефть еще не эмульгирована после испарения летучих компонентов из сырой нефти, вязкость сырой нефти составляет, самое большее, 10⁴ сСт. Соответственно, в качестве рабочего диапазона, когда собирается еще не эмульгированная сырая нефть, целесообразно установить уровень вязкости, составляющий 10³ сСт. Кроме того, в качестве рабочего диапазона, когда собирается сырая нефть, которая уже эмульгирована, целесообразно установить уровень вязкости, составляющий 10⁴ сСт.

Если размер отверстия ковша слишком большой, вода быстро вытечет из ковша, нефть начнет капать, прежде чем ковш переместится к резервуару для сбора нефти или подобному оборудованию. Соответственно, в зависимости от времени работы, обычно целесообразно регулировать диаметр отверстия в пределах приблизительно от 1 до 10 мм, в основном приблизительно от 3 до 7 мм. Кроме того, в пределах обычного рабочего времени целесообразно приготовить ковш, имеющий максимальный диаметр отверстия приблизительно 5 мм, с помощью которого возможно собирать нефть, имеющую более высокую вязкость.

При отделении воды и нефти, необходимо выполнить цилиндрические отверстия, имеющие длину приблизительно в 8-40 раз превышающую диаметр отверстия, в зависимости от вязкости нефти, для фиксации времени, прежде чем нефть начнет капать после окончания слива воды из отверстий ковша. В обычных случаях, когда вязкость нефти находится на уровне приблизительно 10³ сСт (мм²/сек), если диаметр отверстия устанавливается размером 3 мм, желательно установить длину отверстий приблизительно около 100 мм. Помимо этого, когда вязкость нефти находится на уровне, по меньшей мере 10⁴ сСт, если диаметр отверстия установлен размером 5 мм, разумно установить длину отверстий приблизительно 43 мм.

Далее приводится подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает вид вертикального поперечного сечения, показывающий состояние, когда смесь воды и нефти собирается ковшом настоящего изобретения;

фиг.2 - вид вертикального поперечного сечения, показывающий состояние, когда ковш фиг.1 поднимается из воды;

фиг.3 - вид вертикального поперечного сечения, показывающий состояние, когда нефть сливается в резервуар для сбора нефти после слива воды из ковша;

фиг.4 - вид в перспективе, изображающий сбор нефти экскаватором согласно настоящему изобретению;

фиг.5 - в увеличенном масштабе вид вертикального поперечного сечения части ковша фиг.4;

фиг.6 - вид в перспективе, изображающий сбор нефти с использованием крана или плавучего крана и ковша типа ящика согласно настоящему изобретению;

фиг.7 - в увеличенном масштабе вид вертикального сечения ковша типа ящика, показанного на фиг.6;

фиг.8 - вид в перспективе, изображающий сбор нефти с использованием плавучего крана и ковша типа захвата настоящего изобретения;

фиг.9 - в увеличенном масштабе вид в перспективе ковша типа захвата фиг.8 с вырывом деталей;

фиг.10 - вид горизонтального поперечного сечения упомянутого выше ковша типа захвата;

фиг.11 - вид вертикального поперечного сечения упомянутого выше ковша типа захвата;

фиг.12 - вид спереди состояния, когда створки упомянутого выше ковша типа захвата закрыты;

фиг.13 - вид спереди состояния, когда створки упомянутого выше ковша типа захвата открыты;

фиг.14 - в увеличенном масштабе вид в перспективе с вырывом деталей, изображающим состояние цилиндрических отверстий нижней пластины различных ковшей;

фиг.15 - в увеличенном масштабе вид поперечного сечения с опущенными частями линии А-А фиг.14;

фиг.16 - в увеличенном масштабе вид в перспективе с вырывом частей, показывающим состояние других цилиндрических отверстий нижней пластины различных ковшей;

фиг.17 - в увеличенном масштабе вид поперечного сечения с опущенными частями по линии В-В на фигуре 16.

Способ реализации настоящего изобретения будет объяснен ниже со ссылкой на фиг.1, фиг.2, фиг.3.

Снизу основного корпуса 1А ковша, который выполнен кубической или подобной формы, обеспечены правая и левая нижние пластины 1В, 1В, которые выполнены таким образом, что они могут открываться вниз подобно двухстворчатой навесной двери и образовывать плоскую нижнюю поверхность, когда они закрыты. В нижних пластинах выполнено необходимое количество цилиндрических отверстий 1С.

Цилиндрические отверстия 1С ковша 1 имеют определенный диаметр и длину для разделения нефти и воды, используя разницу вязкостей нефти и воды. Как указывалось выше, когда вязкость нефти находится на уровне 10³ сСт, если диаметр отверстия имеет размер 3 мм, целесообразно, чтобы длина отверстия составляла около 100 мм. Кроме того, когда вязкость нефти находится на уровне, по меньшей мере 10⁴ сСт, если диаметр отверстия установлен размером 5 мм, целесообразно, чтобы длина отверстия составляла приблизительно 43 мм.

Количество отверстий в нижней пластине определяется количеством воды (высотой воды), забираемой ниже ковшом 1. Если количество забираемой воды меняется, время слива воды также меняется. Однако что касается эффективности работы, количество отверстий предпочтительно должно меняться таким образом, чтобы время слива воды было приблизительно от 10 до 40 секунд, предпочтительно, приблизительно от 20 до 30 секунд.

Например, если время слива воды после сбора смеси воды и нефти установлено приблизительно 25 секунд, а время перед перемещением ковша на резервуар для сбора нефти после слива воды составляет приблизительно 10-20 секунд. В случае сбора легкой нефти, как, например сырая нефть, диаметр отверстия должен составлять предпочтительно от 1 до 2 мм и длина отверстия должна предпочтительно составлять приблизительно от 30 до 60 мм. Кроме того, в случае сбора тяжелой нефти диаметр отверстия должен предпочтительно составлять приблизительно от 5 до 10 мм, а длина отверстия должна предпочтительно составлять приблизительно 40 мм. В каждом случае, если расстояние между центрами соответствующих отверстий установлено в пределах приблизительно в 2-6 раза, обычно приблизительно, в 4 раза больше диаметра отверстия, когда высота воды, забираемой ковшом, устанавливается приблизительно 80 см, время, необходимое для слива воды, составляет приблизительно от 20 до 25 секунд.

Ковш 1 перемещается вниз к поверхности морской воды таким образом, что нижние пластины 1В открываются, плавающая нефть О и вода W забираются в ковш, нижние пластины 1В закрываются, и нефть и вода собираются вместе. В то время как нижние пластины 1В удерживаются в горизонтальном положении, нефть и вода разделяются в результате различия удельного веса. Ковш 1 перемещается над поверхностью морской воды и затем движется к резервуару 1D для сбора нефти или подобному устройству. Затем вода, находящаяся в нижней части в ковше сливается вниз из отверстий 1С нижних пластин 1В.

В это время, так как нижняя пластина ковша удерживается в горизонтальном состоянии, слив воды происходит одновременно во всех отверстиях, в результате чего период отставания по времени от завершения слива воды до начала слива нефти, по существу, одинаков в соответствующих отверстиях. В результате не возникает нежелательное явление, когда часть нефти начинает капать до завершения слива воды, в отличие от механизма слива, где ковш имеет наклонную нижнюю пластину и прорези на этой пластине.

По окончании слива воды нефть в ковше не проходит через отверстие и не выходит, а именно остается в ковше в зависимости от ее вязкости, диаметра и длины отверстия. Соответственно, завершение слива воды может быть проверено невооруженным глазом оператора. После этого, когда ковш 1 располагается над резервуаром 1D для сбора нефти, вода в ковше уже слита из отверстий 1С, а нефть еще не начала капать из отверстий 1С.

Открыв нижние пластины 1В ковша или наклонив ковш, остающуюся в ковше нефть собирают в резервуар 1D для сбора нефти.

Продолжая эти операции, разлившуюся нефть можно собрать надежно и быстро.

После того, как слив воды в ковше 1 завершен, и прежде чем нефть будет слита в резервуар 1D для сбора нефти, иногда нефть в ковше может войти внутрь отверстий 1С. Однако в последующей операции сбора смесь нефти (О) и воды (W) забирается в ковш и при сливе воды из отверстий одновременно может удаляться из отверстий нефть, что не вызывает осложнений.

Упомянутый выше сбор нефти может происходить следующим образом:

1) сбор нефти с использованием экскаватора;

2) сбор нефти с использованием крана или плавучего крана и ковша типа ящика;

3) сбор нефти с использованием плавучего крана и ковша типа захвата.

1. Сбор нефти с использованием экскаватора (фиг.4 и фиг.5) осуществляется следующим образом.

Нефть собирается экскаватором. Используются экскаватор 2 и ковш 3, и отдельно готовится резервуар 4 для сбора нефти. Экскаватор 2 является обычным, используемым в большинстве случаев экскаватором, как например, экскаватор типа обратная лопата (фиг.4).

Ковш 3 имеет основной корпус 3А и нижнюю пластину 3В. Основной корпус 3А ковша выполнен хорошо известной формы, которая предназначена для сбора земли и песка, и его нижняя часть имеет нижнюю пластину 3В, установленную горизонтально. Этот ковш 3 соединен с рычагом 2А экскаватора 2 (фиг.5).

Нижняя пластина 3В ковша 3 снабжена необходимым количеством цилиндрических отверстий 3В1 для разделения нефти и воды, используя как указывалось выше, разницу вязкостей нефти и воды.

Нижняя пластина 3В ковша 3 снабжена отверстиями 3В1, подходящими для вязкости собираемой нефти, установлена с помощью болтов и гаек или подобных средств, на наружной обойме 3В2, или наподобие этого, расположенной на основном корпусе 3А ковша, и предназначенной для установки нижней пластины 3В. Обычно подготавливаются несколько нижних пластин 3В, причем каждая имеет цилиндрические отверстия отличающегося диаметра и различной длины, и эти пластины надлежащим образом меняются в зависимости от вязкости нефти. Резервуар 4 для приема собираемой ковшом 3 нефти выполнен в виде ящика или наподобие него, надлежащей вместимости (фиг.4).

Сбор нефти этим экскаватором выполняется следующим образом.

Перед началом операции сбора измеряется вязкость собираемой нефти, и нижняя пластина 3В, подходящая для сбора нефти с измеренной вязкостью, устанавливается на основном корпусе 3А ковша.

Этот ковш 3 крепится к экскаватору 2, и экскаватор 2 перемещается в место, где нефть разливается и плавает на поверхности воды. Ковш 3 направляется в сторону воды у причального фронта и собирает нефть (О), плавающую на поверхности воды, вместе с водой (W) с наклонного участка 3А1.

Ковш 3 поднимается над поверхностью воды и поворачивается, при этом нижняя пластина 3В удерживается в горизонтальном положении, и затем происходит слив воды через отверстия. После того как полностью завершается слив воды, ковш 3 устанавливается над резервуаром 4 для сбора нефти, и ковш 3 наклоняется для слива нефти с наклонного участка 3А1 в резервуар для сбора нефти (фиг.4).

Эти операции повторяются для последовательного сбора нефти.

2. Сбор нефти с использованием крана или плавучего крана и ковша типа ящика (фиг.6 и фиг.7), осуществляется следующим образом,

Нефть собирается краном или плавучим краном и ковшом типа ящика. Используются кран или плавучий кран 5 и ковш 6 типа ящика, и отдельно готовится резервуар для сбора нефти или транспортируемая емкость 7. Кран или плавучий кран 5 могут быть обычными (фиг.6).

Ковш 6 типа ящика имеет основной корпус 6А ковша и нижнюю пластину 6В. Основной корпус 6А ковша выполнен в форме квадратной колонны, и в его участке нижнего отверстия установлены две створки нижних пластин 6В, 6В таким образом, чтобы они открывались вниз и закрывались наподобие двухстворчатой навесной двери (фиг 7).

Ковш 6 типа ящика соединен со стрелой 5А крана или плавучего крана 5 (фиг.6).

Нижняя пластина 6В снабжена необходимым количеством цилиндрических отверстий 6В1 для разделения нефти и воды, используя разницу вязкостей нефти и воды. Нижние пластины 6В, снабженные отверстиями 6В1, подходящими для вязкости собираемой нефти, установлены в нижней поверхности основного корпуса 6А ковша. В этом случае также целесообразно приготовить несколько нижних пластин 6В, каждая из которых имеет различные диаметр и длину цилиндрических отверстий, и соответствующим образом менять эти пластины в зависимости от вязкости нефти.

Помимо этого, резервуар для сбора нефти или транспортируемая емкость 7 для приема нефти, собранной ковшом 6 типа ящика, имеет корпус, выполненный в форме ящика надлежащей вместимости.

Сбор нефти с использованием крана или плавучего крана и ковша типа ящика выполняется следующим образом.

Ковш 6 типа ящика транспортируется к рабочему участку, где разливается нефть и затем на нем устанавливается оптимальная нижняя пластина 6В. Подвесные тросы 5D, закрепленные в верхних четырех углах ковша 6 типа ящика, соединены с основным подъемным тросом 5В крана или плавучего крана 5, и нижние пластины 6В соединены с несущими тросами 5С (фиг.6 и фиг.7).

Кран или подъемный кран 5 перемещается к участку сбора нефти, ковш 6 типа ящика поднимается, и над поверхностью воды, где разливается и плавает нефть, несущие подъемные тросы 5С ослабляются, открывая нижние пластины 6В, и затем ковш постепенно опускается на поверхность воды.

Ковш 6 типа ящика перемещается вниз на глубину, где верхняя часть ковша не будет находиться ниже поверхности воды, и в этом положении несущие подъемные тросы 5С натягиваются, чтобы закрыть нижние пластины 6В. Затем основной подъемный трос 5В наматывается, чтобы поднять ковш 6 типа ящика с поверхности воды, для сбора нефти (О), плавающей на поверхности воды, вместе с водой (W), и затем ковш поворачивается к резервуару для сбора нефти или емкости 7.

Затем вода в ковше 6 типа ящика сливается из цилиндрических отверстий 6В нижней пластины, и слив воды завершается. После того как оператор удостоверится в этом невооруженным глазом, ковш 6 типа ящика располагается над резервуаром для сбора нефти или транспортируемой емкостью 7 или подобным устройством, и нижние пластины 6В ковша типа ящика открываются для слива нефти.

Эти операции последовательно выполняются для надежного и быстрого сбора нефти.

3. Сбор нефти с использованием плавучего крана и ковша типа захвата (фиг.8-13) осуществляется следующим образом.

Нефть собирается с использованием плавучего крана и ковша типа захвата. Используются плавучий кран 8 и ковш 9 типа захвата, и отдельно подготавливается транспортируемая емкость 10 для сбора нефти. Плавучий кран 8 является обычным краном, и кран 8А устанавливается на плавучем средстве или судне (фиг.8).

Ковш 9 типа захвата имеет основной корпус 9А ковша, нижние пластины 9В и предотвращающие утечку пластины 9С. Основной корпус 9А ковша снабжен обоймой 9А1, проходящей вперед и назад в виде сверху, и двумя створками 9А2, 9А2, установленными в нижней части обоймы 9А1 так, что они могут открываться вниз и закрываться, как двухстворчатая навесная дверь. Две створки 9А2, 9А2 выполнены обычной формы, которая способна собирать землю и песок, а в их нижних частях горизонтально установлены нижние пластины 9В. Ковш 9 типа захвата соединен со стрелой 8А1 крана 8А (фиг.9 и фиг.10).

Нижние пластины 9В снабжены необходимым количеством цилиндрических отверстий 9В1 для разделения нефти и воды, используя разницу вязкостей нефти и воды, как было упомянуто выше. Нижние пластины, снабженные отверстиями 9В1, подходящими для вязкости собираемой нефти, устанавливаются в створках 9А2, 9А2 болтами, гайками или подобными средствами. Так же, как в описанных выше примерах, готовится множество нижних пластин 9В, каждая из которых имеет различный размер цилиндрических отверстий 9В1, и эти пластины меняются надлежащим образом в зависимости от вязкости нефти.

Предотвращающие утечку пластины 9С проходят вниз от обоих концов обоймы 9А1 и располагаются в передней и задней поверхностях двух створок 9А2, 9А2, которые могут открываться и закрываться, и с помощью этих пластин утечка нефти вследствие подъема поверхности воды в ковше типа захвата при сборе может быть предотвращена, в результате чего эффективность сбора нефти может быть увеличена (фиг.9 и фиг.10).

Транспортируемая емкость 10 для сбора нефти, принимающая нефть, собранную ковшом 9 типа захвата, имеет корпус в форме ящика заданной вместимости (фиг.8).

Сбор нефти с использованием плавучего крана и ковша типа захвата выполняется следующим образом.

Подобно тому, как в примерах, описанных выше, сначала измеряется вязкость нефти, которую предстоит собрать, и в нижней части основного корпуса 9А ковша устанавливаются нижние пластины 9В, подходящие для вязкости.

Этот ковш 9 типа захвата крепится к плавучему крану 8 и опускается в воду, на которой плавает разлившаяся нефть, в то время как нижние пластины 9В открыты, и затем, манипулируя несущими подъемными тросами 8А2, створки 9А2, 9А2 закрывают таким образом, чтобы собирать нефть (О) и воду (W) (фиг.12 и фиг.13). Манипулируя основным подъемным устройством крана 8А, основной подъемный трос 8А3 сматывают, и кран 8А поворачивается, в то время как ковш 9 удерживается над поверхностью воды. Через некоторое время вода сливается через отверстия, и когда слив воды окончательно завершен, ковш располагается над транспортируемой емкостью 10 для сбора нефти, и затем створки 9А2 открываются для слива и сбора нефти (фиг.11 и фиг.12). Эта операция повторяется, чтобы собрать нефть.

Конструкция нижней пластины.

Как указывалось выше, цилиндрическими отверстиями 1С, 3В1, 6В1 и 9В1 нижних пластин 1В, 3В, 6В и 9В соответствующих ковшей являются цилиндрические отверстия, имеющие определенный диаметр и длину для разделения нефти и воды, используя разницу вязкостей нефти и воды, и обеспеченные в необходимом количестве.

Нижняя пластина может быть выполнена следующим образом.

Диаметр отверстия, как указано в описанных выше примерах, составляет приблизительно от 1 до 10 мм. Поскольку трудно непосредственно выполнить отверстия на стальной пластине, имеющей толщину приблизительно 100 мм, нижняя пластина, устанавливаемая внизу ковша, может быть образована следующим образом.

Стальные пластины 11, которые имеют толщину на том же уровне, что и диаметр отверстия и размер, соответствующий нижней части ковша, выполняются в большом количестве, так что толщина, когда они совмещаются, будет составлять длину отверстий. Отверстия НА выполнены в одинаковых местах соответствующих стальных пластин 11, и затем соответствующие стальные пластины 11 совмещаются и соединяются, например, болтами и гайками. Затем, в нижней пластине также выполняются отверстия для болтов, чтобы установить нижнюю пластину в корпусе ковша (фиг.14 и фиг.15).

Описанная выше нижняя пластина может быть эффективно использована. Однако, внутренние поверхности отверстий не соответствуют одна другой, и в пространстве между расположенными одна над другой стальными пластинами 11 может образовываться ржавчина, и когда толщина нижней пластины увеличивается, также увеличивается вес, в результате чего ее трудно обрабатывать.

В таких случаях стальная пластина 12, составляющая нижнюю пластину, выполняется с использованием каждой верхней и нижней стальной пластины 12В, 12С и креплением труб 12А, с внутренним диаметром, соответствующим вязкости нефти, между верхними и нижними стальными пластинами. В тех же местах верхних и нижних стальных пластин 12В, 12С выполняются отверстия, подходящие для наружного диаметра труб 12А, и затем верхняя и нижняя стальные пластины 12В, 12С удерживаются в горизонтальном положении, чтобы расстояние между ними соответствовало длине отверстий, и трубы 12А вставляются через отверстия и закрепляются, для завершения нижней пластины 1В, 3В, 6В, 9В. Затем таким же образом могут быть выполнены отверстия для болтов для установки нижней пластины в основном корпусе ковша (фиг.16 и фиг.17).

Поскольку отверстия такой нижней пластины формируются трубами, вода не проникает в пространство между стальными пластинами и не вызывает появления ржавчины, о чем говорилось выше. Кроме того, поскольку общий вес корпуса может быть облегчен, эта нижняя пластина эффективна при большой емкости ковша.

В указанном выше случае предпочтительно использовать материал, не подверженный ржавлению, как, например, пластины, трубы из нержавеющей стали, или другого подобного материала, вместо стали.

Помимо этого, что касается формы отверстий нижней пластины, в описании выше упоминалась цилиндрическая форма, но в случае необходимости отверстия могут быть выполнены надлежащей формы, например в форме квадратной или овальной колонны.

Настоящее изобретение обеспечивает следующие преимущества.

Используя ковш, снабженный нижними пластинами, имеющими отверстия, подходящие для вязкости разлившейся нефти, как например, сырая нефть или тяжелая нефть, можно просто и надежно отделять разлившуюся нефть от сопутствующей смешанной воды. Поэтому возможно собирать нефть чрезвычайно эффективно и сократить время операции сбора. Кроме того, так как становится возможной транспортировка собранной нефти к средствам обработки без предварительной обработки в обычных случаях, время обработки и стоимость могут быть значительно уменьшены.

В операции сбора, после слива воды из ковша, может быть обеспечен значительный период отставания по времени перед тем, как из цилиндрических отверстий начнет капать нефть, и поэтому можно невооруженным глазом убедиться в завершении слива воды через отверстия, и затем собирать нефть в резервуар для сбора нефти или транспортируемую емкость для сбора, без попадания нефти на воду.

Когда нефть собирают, используя упомянутый выше экскаватор, можно эффективно собирать нефть, накатывающуюся на морской берег и значительно снизить сбор нефти с помощью рабочей силы. Кроме того, в случае необходимости, сочетая работу экскаватора с рабочей силой людей, можно увеличить эффективность сбора нефти и сократить время сбора.

Когда сбор нефти выполняется краном или плавучим краном и ковшом типа ящика, поскольку ковш типа ящика имеет простую конструкцию, он может быть легко изготовлен на рабочем участке без специальных знаний или квалификации, а также поскольку он имеет небольшой вес, он может быть изготовлен дешево, и в случае аварии быстро доставлен в необходимый участок. Помимо этого, поскольку стоимость этого ковша типа ящика невелика, в разных участках, где можно ожидать аварий, связанных с разливом нефти, можно расположить достаточное количество ковшей такого типа.

Так как ковш типа захвата и ковш типа ящика обычно имеют высоту, ширину и глубину приблизительно 5 м, их можно разобрать и убрать на длительное хранение, и средства для их хранения могут быть простыми и иметь небольшие размеры.

Согласно настоящему изобретению сбор нефти может эффективно выполняться креплением ковша к обычно и широко используемым кранам и экскаваторам и поэтому стоимость сбора может быть значительно снижена по сравнению со специальными агрегатами сбора нефти.

Формула изобретения

1. Способ добычи нефти путем сбора нефти, плавающей на поверхности воды, отличающийся тем, что собирают нефть, плавающую на поверхности воды, вместе с водой с помощью ковша, разделяют воду и нефть в нижнюю часть и верхнюю часть ковша соответственно вследствие разницы в их удельном весе, сливают воду, находящуюся в нижней части ковша через отверстия, выполненные в нижней пластине ковша и имеющие заданные размер и длину, при этом отверстия выполнены такого диаметра и длины, чтобы нефть, находящаяся в верхней части ковша, постепенно перемещалась вниз через отверстия под действием своей вязкости после слива воды, и полностью сливают нефть наклоном ковша или открытием нижней пластины до начала выхода нефти из отверстий.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что время для слива воды из отверстий нижней пластины ковша, содержащего собранную нефть и воду, составляет от 10 до 40 с, и время после слива воды и перед выходом нефти, находящейся в ковше, из отверстий составляет от 10 до 40 с.

3. Способ добычи нефти путем сбора нефти, плавающей на поверхности воды, отличающийся тем, что используют ковш, имеющий нижнюю пластину, выполненную с возможностью открывания вниз подобно двухстворчатой навесной двери и имеющую необходимое количество цилиндрических отверстий, имеющих заданные диаметр и длину, с помощью которых нефть и вода разделяются с использованием разницы в удельном весе и вязкости нефти и воды, осуществляют сбор нефти, плавающей на поверхности воды, вместе с водой с помощью ковша, обеспечивают стекание и слив из ковша воды через цилиндрические отверстия нижней пластины при удержании нижней пластины ковша в горизонтальном положении, открывают нижнюю пластину ковша для полного слива нефти и производят сбор нефти в резервуаре для сбора нефти до начала выхода нефти из отверстий нижней пластины ковша.

4. Устройство для добычи нефти путем сбора нефти, плавающей на поверхности воды, отличающееся тем, что содержит ковш для сбора нефти, плавающей на поверхности воды, с водой, имеющий нижнюю пластину, снабженную отверстиями, имеющими диаметр и длину, препятствующие вытеканию нефти через отверстия вследствие более высокой вязкости нефти до полного слива всей нефти, находящейся в ковше, в резервуары для сбора нефти после слива воды через отверстия, так что нефть и вода способны разделиться, используя разницу в удельном весе и вязкости нефти и воды.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нижняя пластина ковша выполнена плоской формы.

6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нижняя пластина ковша образована пластиной, закрывающей нижнюю часть ковша и снабженной в своей боковой поверхности наклонным участком, с помощью которого обеспечивается сбор нефти вместе с водой и слив отделенной от воды нефти.

7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нижняя пластина ковша образована несколькими пластинами, закрывающими нижнюю часть ковша, способными открываться и закрываться и выполненными с возможностью открывания вниз подобно двухстворчатой навесной двери, так что нефть и вода способны собираться вместе и нефть, отделенная от воды, способна сливаться.

8. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нижняя пластина ковша образована несколькими стальными пластинами, имеющими отверстия, заданной длины, способные быть образованными совмещением стальных пластин с соответствующими отверстиями.

9. Устройство по п.4, отличающееся тем, что отверстия нижней пластины ковша образованы изготовлением двух створок стальных пластин с отверстиями, соединением соответствующих отверстий двух стальных пластин с трубами для объединения двух стальных пластин и регулированием диаметра и длины труб.

10. Устройство по п.4, отличающееся тем, что отверстия нижней пластины ковша отрегулированы так, что они имеют диаметр 3 мм и длину 100 мм, когда вязкость собираемой нефти составляет 10³ сСт.

11. Устройство по п.4, отличающееся тем, что отверстия нижней пластины ковша отрегулированы так, что они имеют диаметр 5 мм и длину 43 мм, когда вязкость собираемой нефти составляет 10⁴ сСт.

12. Устройство по п.4, отличающееся тем, что нижняя пластина, расположенная в нижней части ковша, выполнена с возможностью замены другими нижними пластинами, имеющими различные диаметр и длину отверстия.

13. Устройство по п.6, отличающееся тем, что ковш установлен на используемом экскаваторе.

14. Устройство по п.7, отличающееся тем, что ковш установлен на используемом кране или плавучем кране.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17