專利名稱：水中回收和修復(fù)系統(tǒng)(aars)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體教導(dǎo)了一種水中回收和修復(fù)系統(tǒng)(AARS)。更具體地，本發(fā)明教導(dǎo)了一種用于因油氣勘探和鉆探操作中的災(zāi)難性破裂所導(dǎo)致的油和/或氣的泄漏或溢流而進(jìn)行回收以及修復(fù)水中環(huán)境的水中回收和修復(fù)系統(tǒng)(AARS)。
背景技術(shù)：
可能在油氣勘探和鉆探操作中發(fā)生災(zāi)難性破裂，從而導(dǎo)致油和/或氣的泄漏或溢流，已經(jīng)通過墨西哥灣的溢流以及其他水中油氣勘探和鉆探操作表明這種可能性。在2010年，墨西哥灣的油溢流持續(xù)流了三個月。據(jù)估計就在井于2010年7月15日封蓋之前，每天 有8，400立方米原油從井中逸出。人們相信，每日的流率隨著時間的推移而減小，起初為大約62，000桶每天(9，900立方米/天)，且隨著注入噴油井的碳?xì)浠衔锏馁A量逐漸耗竭而漸減。封裝泄漏的傳統(tǒng)嘗試已告失敗。因此，需要改進(jìn)的系統(tǒng)和方法用于容納和阻止油氣勘探和鉆探操作中的災(zāi)難性破裂所導(dǎo)致的油和/或氣的泄漏或溢流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供一種油/氣回收系統(tǒng)，包括撓性護(hù)罩，在一端開口，該端面向自水體底部升起的泄漏的鉆探管線，所述撓性護(hù)罩被適配為在水體中降下或升起，以使得開口端圍住待要被回收的原油或氣的源；回收系統(tǒng)，包括真空泵，該真空泵通過入口管線可操作地聯(lián)接到所述撓性護(hù)罩；以及輸送系統(tǒng)，包括輸送泵，該輸送泵通過輸送管線可操作地聯(lián)接到所述撓性護(hù)罩。本發(fā)明的第二方面提供使用油/氣回收系統(tǒng)的方法，包括將ELB降在油的源泄漏處或卷流(plume)上方，以回收油/氣產(chǎn)品；以及經(jīng)由AARS的回收系統(tǒng)將溢流的產(chǎn)品真空抽吸或泵抽到采集油輪/駁船或鉆探平臺以便泵抽回岸。本發(fā)明的第三方面提供用于將受損的管線破裂處密封的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，包括位于所述REF和具有破裂處的管線的每一端的囊袋封套；其中所述囊袋封套相對于所述管線在內(nèi)部、外部、或既在內(nèi)部也在外部，且其中所述囊袋封套可通過供應(yīng)管線致動，或是為多次裝料而遠(yuǎn)程供應(yīng)。


本發(fā)明的特征被列出在所附權(quán)利要求中。然而，當(dāng)結(jié)合附圖閱讀下面對示例性實施方案的詳細(xì)描述時，將可最佳地理解本發(fā)明本身，在附圖中圖I根據(jù)本發(fā)明的實施方案示出水中回收和修復(fù)系統(tǒng)(AARS)的前視立面圖；圖2根據(jù)本發(fā)明的實施方案示出了用于使用裝備有多個服務(wù)裝備的ELB的方法100的流程圖；圖3根據(jù)本發(fā)明的實施方案示出圖I中所示的輸送系統(tǒng)的縱向剖面圖，該輸送系統(tǒng)還包括擺動門(swing gate)；圖4根據(jù)本發(fā)明的實施方案示出AARS10的縱向剖面圖，其中所述回收系統(tǒng)可具有擴(kuò)張式封套(glands) 20 ；圖5根據(jù)本發(fā)明的實施方案不出AARSlO的縱向剖面圖，不出一個內(nèi)部多用途管線(MPL)；圖6根據(jù)本發(fā)明的實施方案示出了 AARSlO的縱向剖面圖，包括在受損的管線破裂處周圍的一個轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)組件。
具體實施例方式圖I示出了水中回收和修復(fù)系統(tǒng)(AARS)IO的前視立面圖。該AARS用于油/氣/溶劑的回收以及修復(fù)工作。AARSlO包括供應(yīng)和輸送管線I、回收/真空管線2、以及撓性·護(hù)罩6。撓性護(hù)罩6包括內(nèi)部囊袋毪(internal bladder blanket) 3、回收/真空歧管4、外壁5以及開口端8。相鄰的外壁5可以通過具有靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的能力的接合部9可操作地聯(lián)接。以相似的方式，內(nèi)部囊袋毯3可以通過具有靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的能力的接合部9被可操作地聯(lián)接到相鄰的外壁5。如此處所用的，除非另有定義，否則術(shù)語“可操作地聯(lián)接”被定義為物理地或機(jī)械地連接、附接、接合或以其他方式聯(lián)接。AARSlO可從輔助進(jìn)行如下操作的支援船(support craft)懸吊下來升起/降下AARS10、泵抽/真空回收、用于提供添加劑、增強(qiáng)劑、切割機(jī)、削薄機(jī)、工具、觀察裝備、拍攝裝備或照明裝備等的輸送系統(tǒng)。頒發(fā)給Thomas J. Kryzak 的題為 “Apparatus、System and Method forRemediation of Contamination”的美國專利 7264713、7497645、7578248、7699982，在此通過引用方式納入本文。所述AARSlO可以是一個具有GPS、測試功能、加熱、冷卻、混合的提取飯盒(Extraction Lunch Box, ELB)。供應(yīng)和輸送管線I可被加熱或為雙層壁。內(nèi)部囊袋毯3，可以借助于將形狀彎曲成更寬或更高的能力，響應(yīng)于油表面的量并且根據(jù)粘度、水深、水溫而如所需要地改變尺寸和形狀，來緩沖產(chǎn)品的壓力波動(pressuresurge)以便讓產(chǎn)品流動良好，也即，使產(chǎn)品受控從而防止產(chǎn)品噴出。形狀改變是通過在與內(nèi)部囊袋毯3附近的壁5之間的接合部區(qū)域9處靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的能力來完成的。加熱的添加劑、氣泡/空氣泡、溶劑、制劑(agent)、微生物、細(xì)菌等經(jīng)由輸送管線I被泵送添加至用于該產(chǎn)品一例如原油或氣——的提升機(jī)(lift)。這也削減濃度(thickness),并且處理任何逃脫的產(chǎn)品。填充有化學(xué)物或氣的囊袋球22，可以經(jīng)由輸送管線I而被泵抽進(jìn)來，獨立地添加到該提升機(jī)并且推送到水面11。囊袋球22可以由海綿狀吸附材料或具有超吸收性絨毛或材料的網(wǎng)球狀的球制成，其可被用作能經(jīng)由輸送管線I而被泵抽進(jìn)來的運(yùn)輸媒介。材料可以通過如下方式被處理載送它們通過棍壓機(jī)(roller press)、化學(xué)物浴槽(chemical bath)、或者熱處理和/或擠壓，然后將它們再循環(huán)回到AARS10中用于返程回收行程(return recovery trip)。
圖2示出了用于使用裝備有多個服務(wù)裝備的ELB的方法100的流程圖。在方法100的步驟110中，該ELB可被下降在油的源泄漏處或卷流(如所示從圖I中的鉆探管線出現(xiàn)的)上方，以回收油/氣產(chǎn)品。在步驟120中，溢流產(chǎn)品可以經(jīng)由AARSlO的回收系統(tǒng)而被真空抽吸或被泵抽到采集油輪/駁船或鉆探平臺，從而經(jīng)過現(xiàn)有的產(chǎn)品管線或漂浮管線而被泵抽回到岸，到達(dá)岸上的中轉(zhuǎn)油庫以進(jìn)行回收過程?？蓪LB回收系統(tǒng)從用于運(yùn)輸?shù)母⊥?、油輪、駁船等展開，以追蹤并回收在海洋、海灣、江河與湖泊中的溢流的產(chǎn)品。該ELB具有在單元內(nèi)外用于使用溶劑、氣、凝結(jié)劑、抑制劑等進(jìn)行回收和輸送的多個管線方案的能力。可在回收處理中包括一個燒去噴口(burn off vent)。
可以使用ELB的多個特征遍及在水面11和底部7之間的水柱追蹤油并且回收油。可以通過在所述ELB和管線回收系統(tǒng)中使用鉆頭、鞭索、泵、螺旋槳、噴射器、噴嘴、推進(jìn)器來增強(qiáng)對油的回收，如在以引用方式納入本文的美國專利7，264,713的第15欄第1_28行以及圖2A中描述的。圖3示出圖I中所示的輸送系統(tǒng)的縱向剖面圖，該輸送系統(tǒng)還包括被設(shè)計為包圍在油/氣泄漏的源(例如，鉆探管線)周圍的擺動門。在一個實施方案中，該ELB包括具有可移動的端部的擺動門，所述可移動的端部向著中心線轉(zhuǎn)動、折曲、彎曲，所述擺動門被設(shè)計為包圍在油/氣泄漏的源(例如，鉆探管線)周圍。在一個實施方案中，該ELB包括具有可移動的端部的可折疊的擺動門，所述可移動的端部向著中心線轉(zhuǎn)動、折曲、彎曲，所述擺動門被設(shè)計為包圍在油/氣泄漏的源(例如，鉆探管線)周圍。添加劑，例如，氣，可經(jīng)由該輸送管線I通過該輸送系統(tǒng)而被泵抽到該ELB之內(nèi)，以輔助在回收所溢流的油/氣過程中的“揚(yáng)升作用(lift effort)”。或者，流體(例如溶劑)、或催化劑、或延緩劑(例如延緩氣體)，可經(jīng)由該輸送管線I通過該輸送系統(tǒng)而被泵抽到該ELB之內(nèi)，以輔助采集(和運(yùn)輸)溢流的產(chǎn)品?；蛘撸罅康摹懊芊鉂{”可經(jīng)由該輸送管線I通過該輸送系統(tǒng)而被泵抽到該ELB之內(nèi)，以輔助在鉆探管線周圍的密封?；蛘?，可通過將輸送管線I填充以“密封漿”來致動囊袋單元16，或是可致動預(yù)裝載的囊袋單元16以遠(yuǎn)程地釋放它們的“密封漿”。雙作用缸(double acting cylinders)可將囊袋單元16再填充以“密封衆(zhòng)”,在連接器點處就位,或者額外的囊袋單元16可被附接到撓性護(hù)罩6并被填充，以將密封點15雙層疊合(doubleup) ο使用一個具有展開/膨脹的末端17的回收管線，該末端17展開在油/氣源(例如鉆探管線)上方，或是盡量靠近損壞的管線，以采集并回收油和/或氣。圖4示出AARSlO的縱向剖面圖，其中所述回收系統(tǒng)可具有膨脹式封套(glands) 20，其可被填充以空氣、各種氣體、流體和漿狀介質(zhì)的多種混合和/或組合，且/或擠壓出該封套，以填充(任何)空隙(void)。封套膨脹以限制在回收系統(tǒng)和損壞的管線之間的空間。這限制了油/氣和周圍的水的交換。在一個實施方案中，示出了將外部輸送系統(tǒng)可操作地聯(lián)接到在AARS10的底部的膨脹式封套20的一種方式。封套20可以借助于內(nèi)部管線由潛水艇等遠(yuǎn)程地供給。封套20定位在AARS10的套壁(wall jacket)之內(nèi)、之外或內(nèi)外兼有，穿過AARS10的套壁。封套20可被致動且充滿有軟質(zhì)、或硬質(zhì)材料、或二者兼有，且封套可保持柔軟或硬化成剛性，如同水泥。漿狀介質(zhì)可以保持柔軟、撓性或被設(shè)計為硬化成固體。閥位置22被示出為在水線11以下，允許添加分段的管，以能夠具有不同的高程。真空/泵抽/撇油器系統(tǒng)可被用在油/氣(溶劑)以及受污染的水的回收中。一個關(guān)斷裝置諸如閥可被安裝(且被致動)，以容納油/氣/水混合物(當(dāng)密封件已就位之后)。
·
可操作地聯(lián)接到漂浮船舶或鉆探平臺的一個漂浮浮筒，例如頸狀浮筒，可被用于穩(wěn)定該回收系統(tǒng)?；厥盏幕旌衔锟杀凰偷接洼?，或是使用管道系統(tǒng)運(yùn)輸?shù)交厥諈^(qū)域。圖5示出AARSIO的縱向剖面圖，示出一個內(nèi)部多用途管線(MPL )，其例如給一個能夠真空抽吸、泵抽或混合的螺旋形/錐形的螺旋槳/推進(jìn)器供能。該MPL的錐形/螺旋形推進(jìn)器具有入口和出口 ；具有用于輸送添加劑的噴嘴和/或具有用于經(jīng)由MPL撤回以便產(chǎn)品回收的位點。該AARS可在該單元上具有在尺寸和直徑上有所不同的多個電力線附接位點，導(dǎo)向水面或設(shè)在海底上，并且前進(jìn)至鉆探平臺或岸線地點。在一個實施方案中，一致運(yùn)作的多個獨立的錐形推進(jìn)器(cone impeller, Cl)系統(tǒng)21幫助將產(chǎn)品“逐步揚(yáng)升”通過升井(riser)，同時注入添加器(adder)和/或真空抽吸/泵抽以便回收到水面，或通過其自身的內(nèi)部回收系統(tǒng)經(jīng)由回收/真空管線2進(jìn)行回收。該CI21可以被緊密地交錯或堆疊到一起，用于重材料的揚(yáng)升。未不出一個螺旋推進(jìn)器(spiral impeller, SI)系統(tǒng),起到螺桿式運(yùn)輸器傳輸系統(tǒng)的作用，該螺旋推進(jìn)器系統(tǒng)是撓性的、剛性的、或二者兼有，能夠?qū)⑤p質(zhì)產(chǎn)品移動變?yōu)闈獾膸捉腆w的產(chǎn)品。圖6示出了 AARSlO的縱向剖面圖，包括在受損的管線破裂處周圍的一個轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)組件。該轉(zhuǎn)動封閉裝置組件在每一端都具有囊袋封套(bladder gland),囊袋封套在內(nèi)部、外部、或者內(nèi)外都有，所述囊袋封套可通過供應(yīng)管線被致動，或是被遠(yuǎn)程供應(yīng)以便多次裝料。該REF可以在管線上方在水面上滑動，且被降下就位，或該REF可被施加到具體的損壞的地點。該REF可被成型為兩個部件、被成型為一個連續(xù)部件、或被成型為由在該管周圍轉(zhuǎn)動的護(hù)套包裝(jacket wrap)所包圍的半個REF部件，該護(hù)套包裝與起初的半個REF部件連接并且形成一個密封單元。護(hù)套包裝REF是通過機(jī)械方式(液動、氣動或手動)操作的，以沿著該管線周圍的彎曲突出部行進(jìn)。然后該REF單元可以致動用于密封的封套20，并且阻斷該溢流。該REF還可裝備有向內(nèi)部導(dǎo)向的服務(wù)管線，以起到供應(yīng)/提取管線的作用，或是起到工具輸送機(jī)構(gòu)的作用。
出于示例和描述的目的提供了本發(fā)明的實施方案的前述說明。并不旨在窮舉本發(fā)明或?qū)⒈景l(fā)明限制到所公 開的準(zhǔn)確形式，且顯然許多修改和變化都是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可能明了的這些修改和變化旨在被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.油/氣回收系統(tǒng)，包括 撓性護(hù)罩，在一端開口，該端面向自水體底部升起的泄漏的鉆探管線，所述撓性護(hù)罩被適配為在水體中降下或升起，以使得開口端圍住待要被回收的原油或氣的源； 回收系統(tǒng)，包括真空泵，該真空泵通過入口管線可操作地聯(lián)接到所述撓性護(hù)罩；以及 輸送系統(tǒng)，包括輸送泵，該輸送泵通過輸送管線可操作地聯(lián)接到所述撓性護(hù)罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述撓性護(hù)罩由選自如下的一種材料制成耐溶劑性的塑料片、金屬片、金屬合金片以及鋁片。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述撓性護(hù)罩包括內(nèi)部囊袋毯、回收/真空歧管、外壁和開口端。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述撓性護(hù)罩的相鄰的外壁可以通過具有靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的能力的接合部而可操作地聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部囊袋毯可以通過具有靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的能力的接合部而可操作地聯(lián)接到相鄰的外壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，在所述回收系統(tǒng)和所述撓性護(hù)罩之間包括一個已加熱的或雙層壁的供應(yīng)和輸送管線。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部囊袋毯借助于將形狀彎曲成更寬或更高的能力，響應(yīng)于油表面的量并且根據(jù)粘度、水深、水溫而如所需要地改變尺寸和形狀，來緩沖產(chǎn)品的壓力波動以便讓產(chǎn)品流動良好，也即，使產(chǎn)品受控地流動從而防止產(chǎn)品嗔出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述內(nèi)部囊袋毯的形狀改變是通過在內(nèi)部囊袋毯附近的壁之間的接合部區(qū)域處的靠鉸鏈轉(zhuǎn)動的能力來完成的。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，包括一個在所述輸送系統(tǒng)和所述撓性護(hù)罩之間的輸送管線，通過該輸送管線，加熱的添加劑、氣泡/空氣泡、溶劑、制劑、微生物、細(xì)菌被泵抽以添加到該產(chǎn)品的提升機(jī)，該產(chǎn)品例如為原油或氣。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中填充有化學(xué)物或氣的囊袋球可以經(jīng)由所述輸送管線而被泵抽進(jìn)來，獨立地添加到所述提升機(jī)并且推送到該水體的水面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述囊袋球由海綿狀吸附材料或具有超吸收性絨毛或材料的網(wǎng)球狀的球制成，所述囊袋球能夠被用作運(yùn)輸媒介。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述囊袋球是可再循環(huán)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述囊袋球是可再循環(huán)的。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述撓性護(hù)罩包括被設(shè)計為包圍在油/氣泄漏的源——例如鉆探管線——周圍的擺動門。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中所述ELB包括具有可移動的端部的擺動門，所述可移動的端部向著中心線轉(zhuǎn)動、折曲、彎曲，所述擺動門被設(shè)計為包圍在油/氣泄漏的源——例如鉆探管線——周圍。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的油/氣回收系統(tǒng)，其中在該回收系統(tǒng)中的破裂處——包括氣/油的源，例如鉆探管線——被膨脹式封套所包裹，其中所述膨脹式封套被填充以空氣、各種氣體、流體和漿狀介質(zhì)的多種混合和/或組合，且/或擠壓出該封套，以填充(任何)空隙。
17.使用油/氣回收系統(tǒng)的方法，包括 將ELB降在油源泄漏處或卷流上方，以回收油/氣產(chǎn)品；以及 經(jīng)由AARS的回收系統(tǒng)將溢流的產(chǎn)品真空抽吸或泵抽到采集油輪/駁船或鉆探平臺以便泵抽回岸。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括將大量的“密封漿”經(jīng)由在所述輸送系統(tǒng)和所述撓性護(hù)罩之間的輸送管線而通過所述輸送系統(tǒng)泵抽到所述ELB之內(nèi)，以輔助在所述鉆探管線周圍的密封。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，包括通過將輸送管線填充以“密封漿”來致動囊袋單元，或者致動預(yù)裝載的囊袋單元以遠(yuǎn)程地釋放它們的“密封漿”。
20.用于將受損的管線破裂處密封的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，包括 在所述REF和具有破裂處的管線的每一端的囊袋封套； 其中所述囊袋封套相對于所述管線在內(nèi)部、外部、或既在內(nèi)部也在外部，且其中所述囊袋封套能夠通過供應(yīng)管線被致動，或是被遠(yuǎn)程供應(yīng)以進(jìn)行多次裝料。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，其中所述REF被成型為兩個部件、被成型為一個連續(xù)部件、或被成型為具有護(hù)套包裝的半個REF部件，該護(hù)套包裝在該管周圍轉(zhuǎn)動且與起初的半個REF部件連接并形成一個密封單元。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，其中所述護(hù)套包裝REF是通過機(jī)械方式(液動、氣動或手動)操作的，以沿著該管線周圍的彎曲突出部前進(jìn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，其中所述REF單元能夠致動用于密封的所述封套，并且阻斷該溢流。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，其中所述REF能夠在管線上方在水面上滑動且被降下就位，或所述REF能夠被施加到具體的損壞地點。
全文摘要
一種油/氣回收系統(tǒng)、一種轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)以及使用方法。所述油/氣回收系統(tǒng)包括撓性護(hù)罩，在一端開口，該端面向自水體底部升起的泄漏的鉆探管線；回收系統(tǒng)，通過入口管線可操作地聯(lián)接到所述撓性護(hù)罩；以及輸送系統(tǒng)，通過輸送管線可操作地聯(lián)接到所述撓性護(hù)罩。所述撓性護(hù)罩被適配為在水體中降下或升起，以使得開口端圍住待要被回收的原油或氣的源。用于將受損的管線破裂處密封的轉(zhuǎn)動封閉裝置(REF)，包括在所述REF和具有破裂處的管線的每一端的囊袋封套。所述囊袋封套可通過供應(yīng)管線致動，或是被遠(yuǎn)程供應(yīng)以便多次裝料。
文檔編號E02B15/00GK102971488SQ201180033331
公開日2013年3月13日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者托馬斯·J·克里扎克 申請人:托馬斯·J·克里扎克