진동 방식이 적용된 세퍼레이터{Separator applied with vibration mode}
본 발명은 진동 방식이 적용된 세퍼레이터에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 세퍼레이터 내부의 고체화된 모래를 진동에 의해 쉽게 분해할 수 있도록 구성된 진동 방식이 적용된 세퍼레이터에 관한 것이다.
시추선이나 시추용 해양 플랫폼의 원유(Crude oil) 생산 과정에서, 오일 내부에 고체 형태의 모래(Sand)가 함유되는데, 오일의 상품화를 위해서는 오일로부터 모래를 제거해야 한다. 또한 오일에 섞여있는 모래의 제거는 오일의 상품화에 도움을 줄 뿐만 아니라, 해양 플랫폼의 탑사이드에서 오일에 대한 최종 처리시 곳곳의 장비에 모래가 박혀 손상되는 것을 예방하기 위해서도 중요하다. 이와 같은 오일 내의 모래를 제거하기 위한 종래 기술로는 한국공개특허 제10-2014-0057065호의 프로듀스드 워터 디-샌더 시스템이 있다. 이는 해저로부터 시추된 원유(crude oil)를 비중을 이용해 가스, 오일, 프로듀스드 워터를 분리하여 저장한 오일 리저버(oil reservoir)에 있어서, 오일 리저버로부터 프로듀스드 워터가 공급되는 공급유로; 상기 공급유로에 연결되며, 프로듀스드 워터를 원심분리하는 원심분리기; 상기 원심분리기의 하방에 설치되며, 원심분리기로부터 분리된 모래를 저장하는 어큐뮬레이터; 상기 어큐뮬레이터의 하방에 설치되며, 어큐뮬레이터의 모래를 수집하는 트레이; 상기 원심분리기와 어큐뮬레이터, 어큐뮬레이터와 트레이 사이에는 자중에 의해 모래가 낙하되는 관로를 형성하는 수직유로:를 포함하여 구성된다. 한편 오일 내의 모래 제거는 상기한 종래 기술 이외에도 여러 가지 공정을 통해서 이루어지는데, 1차적으로는 3 페이즈 세퍼레이터(3 Phase Separator)의 비중을 이용한 방법을 통해서 오일로부터 모래를 분류하는 작업이 이루어진다. 이러한 세퍼레이터의 내부에는 오일의 생산과정에서 축적된 모래를 제거하기 위하여, 고압수를 분사하는 샌드 젯팅 디바이스(Sand jetting device)가 설치된다. 따라서 외부의 고압수공급시스템으로부터 공급되는 고압수를 샌드 젯팅 디바이스에 의해 세퍼레이터 내부의 모래에 직접 분사함으로써 모래가 제거되도록 한다. 그러나 이와 같은 종래의 세퍼레이터는 하부에 대부분의 모래가 오랜 기간 축적되어 있기 때문에 고압수를 분사하더라도 고체화된 모래를 분해하는데 오랜 시간이 소요되거나, 모래를 제대로 분해하지 못하는 문제점을 가지고 있었다. 또한 세퍼레이터 내부의 고체화된 모래를 제대로 분해하기 위해서, 고압수의 분사압을 크게 할 경우, 샌드 젯팅 디바이스의 노즐 디자인 등에 제약이 따르게 됨으로써 고압수의 분사압을 높이는데 제한이 따르고, 이로 인해 고체화된 모래의 제거 효율을 원하는 만큼 높이지 못하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 세퍼레이터 내부의 고체화된 모래를 쉽게 분해할 수 있도록 하고, 이로 인해 고압수 분사에 의한 모래의 제거 효율을 높이도록 하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 오일에 포함된 모래를 분리하고, 배출구가 마련되는 세퍼레이터본체; 상기 세퍼레이터본체의 내측에 적층되는 모래에 고압수를 분사하여, 상기 배출구를 통해 모래가 배출되도록 하는 고압수분사부; 및 상기 세퍼레이터본체의 내측에 적층되는 모래에 진동을 가하도록 설치되는 진동발생부;를 포함하는 진동 방식이 적용된 세퍼레이터가 제공된다. 상기 고압수분사부는, 상기 진동발생부의 상측에 설치되는 고압수파이프; 및 상기 고압수파이프에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 마련되어 하방으로 고압수를 분사하는 분사노즐;을 포함할 수 있다. 상기 진동발생부는, 상기 세퍼레이터본체 내의 위어에 의해 구획되는 모래의 적층 영역 내에 위치하도록 설치될 수 있다. 상기 진동발생부는, 상기 모래의 적층 영역 내에 설치되는 진동파이프; 및 상기 진동파이프의 내측에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 설치되는 바이브레이터;를 포함할 수 있다. 상기 바이브레이터는, 공압에 의해 진동을 발생시킬 수 있다. 본 발명의 다른 측면에 따르면, 세퍼레이터본체의 내측에 오일로부터 분리된 모래에 고압수를 분사하는 고압수분사부가 설치되고, 상기 모래에 진동을 가하는 진동발생부가 설치되는 진동 방식이 적용된 세퍼레이터가 제공된다. 상기 진동발생부는, 상기 모래의 적층 영역 내에 위치하는 진동파이프의 내측에 바이브레이터가 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 세퍼레이터 내부의 고체화된 모래를 진동에 의해 쉽게 분해할 수 있도록 하고, 이로 인해 고압수 분사에 의한 모래의 제거 효율을 높일 수 있으며, 세퍼레이터의 유지 및 보수에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 진동 방식이 적용된 세퍼레이터를 도시한 구성도이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 하기 실시례는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시례에 한정되는 것은 아니다. 도 1은 본 발명의 일 실시례에 따른 진동 방식이 적용된 세퍼레이터를 도시한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시례에 따른 진동 방식이 적용된 세퍼레이터(100)는 세퍼레이터본체(Separator body; 110)의 내측에 오일(Oil)로부터 분리된 모래(Sand)에 고압수를 분사하는 고압수분사부(120)가 설치되고, 모래에 진동을 가하는 진동발생부(130)가 설치된다. 본 발명의 일 실시례에 따른 진동 방식이 적용된 세퍼레이터(100)는 예컨대 원유 생산을 위한 시추선이나 시추용 해양 플랫폼 등에 설치되어, 오일로부터 모래를 분리하는 역할을 하며, 나아가서 오일로부터 모래 뿐만 아니라 수분도 분리하는 역할을 하도록 구성될 수 있고, 일례로 3 페이즈 세퍼레이터(3 Phase Separator)로 이루어질 수 있다. 세퍼레이터본체(110)는 공급구(111)로부터 오일을 공급받아 오일에 포함된 모래를 분리하고, 분리된 모래의 배출을 위하여 배출구(112)가 마련되는데, 나아가서 모래가 분리된 오일을 배출시키도록 오일배출구(114)가 마련될 수 있다. 여기서 오일배출구(114)는 예컨대 세퍼레이터본체(110) 내에 오일의 오버플로우를 위하여 마련되는 위어(Weir; 113)를 중심으로 배출구(112)가 위치하는 반대측에 마련될 수 있다. 세퍼레이터본체(110)는 일례로 비중에 의해 오일로부터 모래를 분리하도록 디포머팩(Deformer pack)이 내측에 설치되거나, 다른 예로서 원심력에 의해 오일로부터 모래를 분리하도록 사이클론(Cyclone)이 내측에 설치될 수도 있다. 고압수분사부(120)는 세퍼레이터본체(110)의 내측에 적층되는 모래에 고압수를 분사하여, 배출구(112)를 통해 모래가 물과 함께 배출되도록 한다. 고압수분사부(120)는 본 실시례에서처럼 진동발생부(130)의 상측에 설치되는 고압수파이프(121)와, 고압수파이프(121)에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 마련되어 하방으로 고압수를 분사하는 분사노즐(122)을 포함할 수 있다. 고압수분사부(120)는 고압수공급시스템(210)으로부터 공급되는 고압수를 고압수파이프(121)에 의해 분사노즐(122) 각각으로 분배함으로써 분사노즐(122) 각각을 통해서 세퍼레이터본체(110) 내에 적층되는 모래에 분사되도록 하여, 고압수의 분사압과 흐름에 의해 모래가 분해 내지 분산되어 배출구(112)를 통해서 외측으로 배출되도록 한다. 고압수파이프(121)는 세퍼레이터본체(110)의 형상 및 크기에 따라 세퍼레이터본체(110) 내에 적정한 개수로 마련될 수 있고, 예컨대 고압수가 분사되지 아니하는 데드존(Dead zone)을 최소화도록 다수개가 나란하도록 배치될 수 있다. 또한 고압수분사부(120)는 고압수파이프(121)가 다수로 이루어지는 경우, 고압수공급시스템(210)으로부터 고압수파이프(121) 각각에 고압수를 분배하여 공급하도록, 고압수공급시스템(210)으로부터 공압수가 공급되는 분배파이프(미도시)에 고압수파이프(121) 각각이 연결될 수도 있다. 진동발생부(130)는 세퍼레이터본체(110)의 내측에 적층되는 모래에 진동을 가하도록 설치되는데, 예컨대 세퍼레이터본체(110)의 내측에 설치되는 위어(Weir; 113)에 의해 구획되는 모래의 적층 영역 내에 위치하도록 설치될 수 있으며, 모래 적층 영역의 형상 및 크기에 따라 설치되는 개수를 적절히 선택할 수 있다. 진동발생부(130)가 모래의 적층 영역 내에 위치함으로써 적층되는 모래에 진동을 제대로 가할 수 있도록 한다. 진동발생부(130)는 본 실시례에서처럼 모래의 적층 영역 내에 설치되는 진동파이프(131)와, 진동파이프(131)의 내측에 설치되는 바이브레이터(Vibrator; 132)를 포함할 수 있다. 진동파이프(131)는 세퍼레이터본체(110)의 내측에서 모래의 적층 영역 내에 수평되게 설치될 수 있고, 바이브레이터(132)에 의해 진동이 자체적으로 외측에 인가되도록 하거나, 세퍼레이터본체(110)에 고정시키기 위한 부재의 구조적 또는 재질적 특성에 의해 외측에 인가되도록 할 수도 있다. 바이브레이터(132)는 일례로 전원공급부로부터 공급되는 전원에 의해 동작하는 전기식 액추에이터에 의해 동작하거나, 다른 예로서 본 실시례에서처럼 공압공급시스템(220)으로부터 공급되는 공압에 의해 진동을 발생시키는 공압 바이브레이터로 이루어질 수 있으며, 진동파이프(131) 내에 단일로 설치되거나, 본 실시례에서처럼 모래의 적층 영역 전체에 걸쳐서 골고루 진동을 인가하도록 진동파이프(131) 내에 길이방향을 따라 간격을 두고서 다수로 설치될 수 있고, 다수로 설치되는 경우 동작 주기 또는 모래의 적층 영역 크기에 따라 동작되는 개수의 조절이 가능하도록 각각의 동작을 외부에서 제어하기 위하여 구동원의 개폐를 위한 전원스위치나, 공압개폐밸브가 다수로 마련될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 따른 진동 방식이 적용된 세퍼레이터의 작용을 설명하기로 한다. 세퍼레이터본체(110)로 오일이 공급시, 비중이나 원심력에 의해 오일로부터 모래를 분리하게 되는데, 오일로부터 분리된 모래는 위어(113)에 의해 구획되는 공간의 바닥에 적층된다. 세퍼레이터본체(110)의 바닥에 적층되는 모래는 고압수분사부(120)로부터 분사되는 고압수에 의해 분해 내지 분산되어 배출구(112)를 통해서 배출되는데, 세퍼레이터본체(110)의 바닥에 장시간 위치하게 됨으로써 고체화된 모래는 진동발생부(130)로부터 발생되는 진동에 의해 분해되어 고압수분사부(120)의 고압수에 의해 쉽게 배출구(112)를 통해서 배출되도록 한다. 이와 같이, 진동발생부(130)의 진동에 의해 세퍼레이터본체(110) 내부의 고체화된 모래를 쉽게 분해할 수 있도록 하고, 이로 인해 고압수분사부(120)로부터 분사되는 고압수에 의한 모래의 제거 효율을 높일 수 있으며, 이로 인해 세퍼레이터(100)의 유지 및 보수에 소요되는 시간과 노력을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 처리되는 오일의 품질을 높일 수 있다. 본 발명은 상기 실시례에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
110 : 세퍼레이터본체 111 : 공급구
112 : 배출구 113 : 위어
114 : 오일배출구 120 : 고압수분사부
121 : 고압수파이프 122 : 분사노즐
130 : 진동발생부 131 : 진동파이프
132 : 바이브레이터 210 : 고압수공급시스템
220 : 공압공급시스템 |
