Устройство для сбора нефти и способ сбора нефти или т.п.
Изобретение относится к охране окружающей среды, а именно к устройству для сбора нефти и способу сбора нефти и т.п. с поверхности воды, пригодным для сбора нефти в ледовых условиях. Устройство содержит корпус, имеющий форму, позволяющую образовать ограниченное пространство вместе с поверхностью воды или льда, и выпускное отверстие, предназначенное для выпуска воды и нефти из ограниченного пространства, средства для снижения давления воздуха в ограниченном пространстве, так что уровень воды поднимается внутри корпуса выше, чем снаружи него, и измельчитель, установленный в корпусе с возможностью вращения, которое приводит к эмульгированию нефти, смешанной с водой, и измельчению возможных кусков льда в ограниченном пространстве, так что смесь воды и нефти может быть удалена из ограниченного пространства через выпускное отверстие. Изобретение обеспечивает повышение эффективности извлечения нефти из воды в ледовых условиях. 2 н. и 7 з. п. ф-лы, 7 ил.
Настоящее изобретение относится к устройству и способу для сбора нефти или т.п. Изобретение относится, в частности, к устройству и способу, пригодным для сбора нефти в ледовых условиях.
Известные устройства, предназначенные для удаления нефти из воды в ледовых условиях, предусматривают опускание ледяных глыб и подъем их вверх из воды. При опускании ледяных глыб они также одновременно промываются водой. Если ледяные глыбы поднимают из воды, их следует механически промывать водой. В любом случае при каждом способе большое количество кусков льда, имеющих меньший размер, извлекают вместе с нефтью. Это создает проблему, поскольку куски льда занимают бульшую часть объема пространства для улавливания нефти. Другая проблема состоит в том, что такая масса нефти и воды не может быть откачана. Следовательно, ее приходится извлекать или путем сбора ее в мешки, или путем сбора ее в отдельные контейнеры, после чего лед расплавляют.
Цель настоящего изобретения заключается в решении проблемы, описанной выше, и в разработке эффективной и простой конструкции для сбора нефти, которая может быть использована в особенности при улавливании нефти в ледовых условиях.
Это достигается с помощью устройства для сбора нефти согласно изобретению, содержащего корпус, имеющий форму, образующую ограниченное пространство вместе с поверхностью воды или льда, и выпускное отверстие, предназначенное для выпуска из корпуса воды и нефти, поступивших в него. Устройство для сбора нефти согласно изобретению отличается тем, что содержит средства для снижения давления воздуха в ограниченном пространстве, так что уровень воды поднимается внутри корпуса выше, чем снаружи его, и измельчитель, установленный в корпусе с возможностью вращения, которое приводит к эмульгированию нефти, смешанной с водой, и измельчению возможных кусков льда в указанном ограниченном пространстве для удаления смеси воды и нефти из ограниченного пространства через выпускное отверстие.
Изобретение также относится к способу сбора нефти или т.п. Способ согласно изобретению отличается тем, что содержит образование ограниченного пространства, одна сторона которого ограничена поверхностью воды или льда, снижение давления воздуха в ограниченном пространстве для подъема уровня воды в ограниченном пространстве, вращения измельчителя в ограниченном пространстве для эмульгирования нефти, смешанной с водой, и для измельчения возможных кусков льда и откачивания смеси воды и нефти из ограниченного пространства.
Изобретение основано на идее, заключающейся в том, что нефть может быть извлечена эффективно, когда смесь воды и нефти поднимается к измельчителю, который вращается в ограниченном пространстве, с тем, чтобы эмульгировать нефть и измельчить куски льда, возможно содержащиеся в пространстве. Это позволяет получить в ограниченном пространстве поддающуюся откачиванию смесь, которая может быть удалена из пространства путем откачивания. Конструкция согласно изобретению особенно предпочтительна в ледовых условиях, поскольку крупные глыбы льда не могут помешать откачиванию извлеченной смеси, и, кроме того, не требуется очень большого пространства для удерживания крупных кусков (глыб) льда.
Предпочтительные варианты осуществления устройства и способа согласно изобретению раскрыты в приложенных зависимых пунктах 2-6, 8 и 9 формулы изобретения.
В дальнейшем изобретение будет описано более подробно в качестве примера со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1а и 1b иллюстрируют устройство согласно изобретению, прикрепленное к подъемному крану;
фиг.2а представляет вид сверху корпуса устройства согласно изобретению;
фиг.2b представляет вид сбоку корпуса, показанного на фиг.2а;
фиг.2с показывает поперечное сечение корпуса устройства, показанного на фиг.2а и 2b;
фиг.3а и 3b иллюстрируют устройство согласно изобретению и его работу.
Фиг.1а и 1b иллюстрируют устройство согласно изобретению, прикрепленное к подъемному крану. В ситуации, показанной на фиг.1а, устройство 1 прикреплено к подъемному крану 2, смонтированному на судне 3. В ситуации, показанной на фиг.1b, подъемный кран 2, в свою очередь, смонтирован на транспортном средстве 4. Подъемный кран 2 используется для установки устройства согласно изобретению в заданном месте рядом с поверхностью VL воды так, что корпус устройства образует ограниченное пространство вместе с поверхностью воды. В ледовых условиях устройство поднято на лед, так что оно прижимает ледяные глыбы, по меньшей мере, частично вниз или под действием своего собственного веса, или посредством дополнительного усилия, создаваемого подъемным краном.
После того как нефть будет удалена из места, в котором находится устройство 1, устройство перемещают в следующее место с помощью подъемного крана 2. Устройством 1 управляют, например, с судна 3 или с транспортного средства 4 с помощью подъемного крана 2.
Фиг.2а-2с показывают виды сверху и сбоку и поперечное сечение корпуса 5 устройства согласно изобретению. На фиг.2а-2с показаны сопла, расположенные в верхней части корпуса 5 и предназначенные для распыления воды внутрь корпуса в процессе использования. Корпус также имеет отверстие 7 для регулирования давления воздуха и выпускное отверстие 8, которое присоединено к всасывающему шлангу 9 для откачивания смеси нефти и воды из ограниченного пространства. Отверстие 7 для регулирования давления воздуха может быть предусмотрено с регулирующим пневмоклапаном или т.п.
Конструкция корпуса 5 предпочтительно выполнена такой, что корпус полностью изготовлен из прозрачного материала или альтернативно корпус содержит прозрачную часть. Таким образом, человек, управляющий устройством, может наблюдать за процессами, происходящими внутри корпуса в процессе использования. В варианте осуществления, показанном на фигурах, корпус 5 имеет воронкообразную форму.
Фиг.3а и 3b иллюстрируют устройство 1 согласно изобретению и его функционирование. Устройство, показанное на фиг.3а и 3b, имеет соответствующий корпус, подобный описанному в связи с фиг.2а-2с, и оно может быть перемещено с помощью подъемного крана, как показано на фиг.1а и 1b.
Фиг.3а представляет собой поперечное сечение устройства 1, установленного на глыбах льда. Сопла 6, предусмотренные в корпусе 5 устройства 1, соединены с источником воды. Отверстие 7 для регулирования давления воздуха соединено с регулирующим пневмоклапаном 10, с помощью которого человек, управляющий устройством, может сделать вывод о том, соединено ли отверстие для регулирования давления воздуха с открытым воздухом, закрыто ли соединение, осуществляемое посредством отверстия для регулирования, или соединено ли отверстие 7 для регулирования с вакуумной системой, которая обеспечивает всасывание через посредство отверстия для регулирования. Выпускное отверстие 8 соединено посредством всасывающего шланга 9 с вакуумной системой через регулирующий клапан (не показанный на фигурах). Когда регулирующий клапан открыт, в корпусе 5 создается всасывающее усилие через посредство выпускного отверстия 8 (посредством вакуумной системы). Если регулирующий клапан закрыт, всасывание прекращается.
В том случае, когда устройство используют в ледовых условиях, его опускают на глыбы льда, которые после этого опускаются благодаря весу устройства 1 или толкающей силе, создаваемой подъемным краном. Глыбы льда погружаются таким образом, что закрытое воздушное пространство или ограниченное пространство создается внутри корпуса, как показано на фиг.3а и 3b. Открытая нижняя часть корпуса 5 снабжена решеткой 15 для предотвращения попадания больших глыб льда или других больших предметов в ограниченное пространство.
На фиг.3а показано, что корпус устройства снабжен измельчителем 11 и приводным средством 12, которое приводит измельчитель 11 во вращение. Приводное средство 12 может представлять собой гидравлический двигатель или т.п. В альтернативном варианте вода, подаваемая к соплам 6, проходит через рабочее колесо, соединенное с измельчителем 11, так что поток воды обеспечивает достаточное вращение рабочего колеса и измельчителя 11. Назначение измельчителя в процессе использования состоит в том, чтобы обеспечить эмульгирование нефти и измельчение любых кусков льда, входящих в контакт с измельчителем. Измельчитель 11 может быть выполнен, например, из металлического стержня, куска цепи или из вращающихся стальных лопастей (ножей).
В процессе использования устройство 1 работает следующим образом. После того как корпус 5 устройства будет установлен на глыбы льда и глыбы будут опущены, как показано на фиг.3а, внутри корпуса 5 образуется ограниченное пространство. После этого регулирующий пневмоклапан 10 используют для соединения отверстия 7 для регулирования с вакуумной системой. Это приводит к созданию всасывающего усилия, что вызывает снижение давления воздуха внутри корпуса 5. Из-за сниженного давления воздуха уровень воды внутри корпуса 5 повышается выше нормального уровня VL воды снаружи корпуса. Поднимающаяся вода несет с собой нефть, удаленную с глыб льда, а также некоторые куски льда 13. На фиг.3b показана ситуация, когда уровень воды находится на заданной высоте. При заданной высоте уровня воды измельчитель 11 находится в контакте со смесью 14 воды и нефти и возможными кусками льда, и смесь 14 воды и нефти может быть удалена через выпускное отверстие 8.
Можно приблизительно обнаружить то состояние, когда уровень воды поднимется в достаточной степени, если корпус 5 устройства будет, по меньшей мере, частично прозрачным или, альтернативно, устройство может содержать датчик или переключатель, который генерирует управляющий импульс, когда заданная высота будет достигнута. Такой управляющий импульс может вызвать, например, включение светового индикатора на панели управления устройства или, в альтернативном варианте, устройство может содержать автоматику, воспринимающую управляющий импульс.
Когда уровень воды достигнет заданной высоты, показанной на фиг.3b, отверстие 7 для регулирования закрывается с помощью регулирующего пневмоклапана 10. Следовательно, уровень воды остается на заданной высоте. После этого силовой агрегат (приводное устройство 12) приводится в действие для приведения измельчителя 11 во вращение, если силовой агрегат уже не был приведен в действие. После этого измельчитель 11 обеспечивает эмульгирование нефти и также разрубает на более мелкие части куски льда, которые были перемещены водой к уровню, на котором находится измельчитель. Одновременно может быть осуществлено распыление воды внутрь корпуса через сопла 6. Вода, которая распыляется, усиливает измельчение льда, поскольку она вызывает расплавление кусков льда, по меньшей мере, частично, так что они становятся меньше и меньше.
По мере вращения измельчителя и поступления воды через сопла 6 нефть эмульгируется, и куски льда, смешанные с ней, разделяются сначала на кристаллы, а затем растворяются, превращаясь в воду. Когда куски льда станут достаточно малыми, регулирующий клапан (не показанный на фигурах) выпускного отверстия 8 открывается. Это создает всасывающее усилие в выпускном отверстии, которое способствует удалению смеси нефти и воды путем откачивания ее через шланг 9. Небольшие куски льда, которые имеют существенно меньший размер по сравнению с исходным, также могут проходить вместе со смесью.
Если корпус устройства выполнен, по меньшей мере частично, прозрачным, человек, управляющий устройством, может приблизительно установить тот момент, когда куски льда станут достаточно малыми. В альтернативном варианте пользователь может прийти к заключению о том, что куски льда стали достаточно малыми, исходя из звуков, которые "издает" устройство 1, поскольку они изменяются по мере измельчения кусков льда на все более малые части. Еще один альтернативный вариант заключается в том, что измельчитель 11 всегда используется в течение постоянного периода времени до того, как откроется регулирующий клапан выпускного отверстия 8. Следовательно, при желании устройство может быть оснащено системой автоматического управления, которая запрограммирована так, чтобы обеспечить вращение измельчителя в течение заранее заданного постоянного периода времени перед тем, как смесь воды и нефти будет удалена через выпускное отверстие 8.
Устройство 1 также может обеспечить накачивание и откачивание воды для промывания больших глыб льда. В таком случае уровень воды внутри корпуса 5 повышают и снижают неоднократно посредством регулирующего пневмоклапана 10. Поток воды туда и обратно приводит к смыванию всей нефти, прилипшей к глыбам льда, так что уровень нефти в конце концов может быть повышен до заданной высоты вместе с водой.
Если возникает необходимость в усилении плавления льда, корпус устройства может быть нагрет с помощью соответствующего устройства. Корпус также может быть снабжен устройствами, обеспечивающими плавучесть.
Выше описано, каким образом регулируют уровень воды посредством отдельного отверстия 7 для регулирования. При желании можно обойтись без такого отверстия для регулирования, при этом регулирование уровня воды также будет происходить посредством отверстия 8. Однако серьезным аргументом в пользу использования отдельного отверстия для регулирования является то, что площадь поперечного сечения отверстия для регулирования может быть меньше площади поперечного сечения выпускного отверстия, что облегчает точное регулирование уровня воды.
Следует понимать, что приведенное выше описание и соответствующие чертежи предназначены только для иллюстрирования настоящего изобретения и что устройство может быть модифицировано таким образом, что оно будет отличаться от описанного выше. Например, корпус устройства может быть четырехугольным, и в этом случае несколько соседних устройств могут быть использованы на большей площади. Принцип работы устройства также может быть применен в качестве принципа работы вспомогательного устройства для усовершенствования технологий по известному уровню техники, таких как использование барабана со щетками, при этом в данном случае нижняя часть корпуса будет соединена с чистящим скребком. Следовательно, различные варианты и модификации изобретения будут очевидными для специалистов в данной области техники, при этом данные варианты и модификации не отходят от объема изобретения, раскрытого в приложенной формуле изобретения.
1. Устройство (1) для сбора нефти, содержащее корпус (5), имеющий форму, образующую ограниченное пространство вместе с поверхностью (VL) воды или льда, и выпускное отверстие (8), предназначенное для выпуска воды и нефти из ограниченного пространства, отличающееся тем, что устройство содержит средства (7, 10) для снижения давления воздуха в ограниченном пространстве, так что уровень воды поднимается внутри корпуса (5) выше, чем снаружи него, и измельчитель (11), установленный в корпусе (5) с возможностью вращения, которое приводит к эмульгированию нефти, смешанной с водой, и измельчению возможных кусков льда (13) в ограниченном пространстве для удаления смеси воды и нефти из ограниченного пространства через выпускное отверстие (8).
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что средства для снижения давления воздуха включают регулирующий пневмоклапан (10), устанавливаемый в, по меньшей мере, трех альтернативных положениях, так что при первом положении ограниченное пространство соединено с источником вакуума, что приводит к снижению давления воздуха в ограниченном пространстве, при втором положении ограниченное пространство соединено с воздухом снаружи корпуса, так что давление воздуха достигает давления воздуха, находящегося снаружи, и при третьем положении регулирующий пневмоклапан закрыт, так что происходит разъединение соединения ограниченного пространства с наружным воздухом или с источником вакуума через посредство регулирующего пневмоклапана.
3. Устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что дополнительно содержит средства (6) для подачи воды в ограниченное пространство для улучшения эмульгирования и измельчения возможных кусков льда.
4. Устройство по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что корпус (5) образован, по меньшей мере, частично из прозрачного материала.
5. Устройство по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что корпус (5) содержит нагревательное средство для повышения температуры корпуса.
6. Устройство по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что часть корпуса (5), расположенная рядом с поверхностью (VL) воды или льда, снабжена решеткой (15), предотвращающей попадание больших предметов, таких как большие глыбы льда, в ограниченное пространство.
7. Способ сбора нефти или т.п., отличающийся тем, что содержит следующие стадии:
образование ограниченного пространства, одна сторона которого ограничена поверхностью воды или льда,
снижение давления воздуха в ограниченном пространстве для подъема уровня воды в ограниченном пространстве,
вращение измельчителя в ограниченном пространстве для эмульгирования нефти, смешанной с водой, и для измельчения возможных кусков льда и
откачивание смеси воды и нефти из ограниченного пространства.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что подают воду в ограниченное пространство для улучшения эмульгирования нефти и измельчения возможных кусков льда.
9. Способ по п. 7 или 8, отличающийся тем, что для сбора нефти, находящейся среди глыб льда, давление воздуха в ограниченном пространстве попеременно снижают и повышают, так что уровень воды в ограниченном пространстве попеременно падает и повышается, и вода, которая проходит туда и обратно, промывает глыбы льда.
