[发明专利]在油气应用的上游的热力阀

说明书

本发明涉及在在油气应用的上游的热力阀。一种储存系统，包括：储存罐，其适于将流体储存在其中；阻火器，其设置在储存罐的下游；热力阀，其设置在阻火器的下游；以及火炬烟囱，其设置在热力阀的下游并与其流体连通。储存罐的出口端口与阻火器的入口端口流体连通，并且阻火器的出口端口与热力阀的入口端口流体连通。经由阻火器和热力阀在储存罐与火炬烟囱之间形成流动路径。热力阀具有沿流动路径方向的横断面面积，该流动路径实质上不具有物理的引起爆炸的障碍物。

概括地，本发明涉及石油和天然气环境中的安全设备，更具体而言，涉及热力阀，其最小化在其中行进的流体的湍流。

背景技术

在上游油气供应应用中，油储存在各种储存罐中。在油从罐输送到上游应用期间，可能产生可燃气体，其由气体火炬或火炬烟囱燃烧。有时，朝向火炬流动的蒸汽速度可能足够低，从而允许火焰从火炬沿相反方向行进进入管道中。如果允许火焰到达储存罐，则可能会发生潜在的灾难性故障。

此外，可能发生破坏性爆炸，其中火焰以类似于冲击波的方式快速地沿流动路径传播。这些爆炸时常由湍流产生的几何形状(例如弯曲、急转弯、和对流动路径的其它中断)引起。

为了减轻该风险，可以实施阻火器或阻爆器并将其设置在储存罐与气体火炬之间。在火焰朝储存罐传播的情况下，这些阻火器阻止火焰进一步前进到储存罐。然而，这些阻火器具有有限的使用寿命并且在长时间暴露于火焰时其性能可能会受损。此外，由于爆炸所造成的火焰的快速传播，这些阻火器可能不适合遏制或限制这些火焰。此外，当在远程位置使用时，这些阻火器可能难以检查，因此，可能无法实现质量上的任何降级。在其它示例中，诸如温度检测传感器等的早期检测设备也经常在这些环境中使用。然而，由于位于远程位置，该设备可能经历类似的缺陷。

发明内容

总的来说，按照这些各种实施例，提供了用于上游油气应用中的热力阀的系统和方法，并且这些系统和方法可以包括适于将流体储存在其中的储存罐、设置在储存罐下游的阻火器、设置在阻火器下游的热力阀、以及设置在热力阀下游并且与热力阀流体连通的火炬烟囱。储存罐的出口端口与阻火器的入口端口流体连通，以允许流体在储存罐与阻火器之间流动并通过阻火器，并且阻火器的出口端口与热力阀的入口端口流体连通，以允许流体在阻火器与热力阀之间流动并通过热力阀。在一些方法中，热力阀包括阀组件，该阀组件可移除地设置在热力阀的阀体内。阻火器适于当流体在从火炬烟囱朝向储存罐的方向上传播流体流动路径时限制流体的传播。火炬烟囱适于从储存罐排放副产品火炬气。流动路径被形成为经由阻火器和热力阀、在储存罐与火炬烟囱之间。热力阀具有沿着该流动路径的方向的截面面积，该流动路径实质上不具有物理的引起爆炸的障碍物。

在一些实施例中，热力阀被构造为容纳大约5至50,000psi的操作压强。热力阀可以限定在其入口端口与出口端口之间延伸的通道，其允许流动路径穿过热力阀。通道被构造为在流体穿过该通道时保持实质上稳定的流体流动压强。在一些示例中，流动路径完全没有物理的引起爆炸的障碍物。

在一些实施例中，当热力阀的部分在所述流体在从所述火炬烟囱朝向所述储存罐的方向上传播所述流体流动路径的情况下被所述流体接触时，所述热力阀的所述部分能够在第一加载位置与第二激活位置之间移动。热力阀适于在流体在大约100-1000华氏度的温度下传播流体流动路径时移动到闭合位置。应当理解的是，本领域技术人员公知的其它示例也是可能的。

在其它实施例中，提供了一种油气系统，该系统包括储存流体的储存罐、与储存罐的出口流体连通的阻火器、与阻火器的出口流体连通的热力阀、与热力阀的出口流体连通的火炬烟囱、以及流体流动路径。流体流动路径在储存罐与火炬烟囱之间延伸，并允许流体在第一方向上从储存罐流动到火炬烟囱以及在与第一方向相反的第二方向上流动。当流体在第二方向上传播流体流动路径时接触热力阀的至少一部分时，热力阀限制流体穿过流体流动路径，由此实质上限制流体传播至储存罐。在一些形式中，流体流动路径完全不具有物理障碍物。