DE1815492C3 - Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm, mit einem Vakuumbehälter mit einem Schlammaufnahmebereich, mit einer mit dem Behälter verbundenen Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums im Behälter und zur Abtrennung eingeschlossener Gase, mit einer im Behälter angebrachten Prallblechanordnung aus einer Vielzahl von vertikal übereinander liegenden Prallblechstufen zur Erzeugung eines bestimmten Strömungsmusters der durch einen Teil des Behälters führenden Schlammströmung und einer Einrichtung für die Zuführung des gashaltigen Schlamms auf die Prallblechanordnung, mit einer an den Schlammaufnahmebereich des Behälters angeschlossenen Schlammauslaßleitung, mit einer Strahlpumpe mit Düse in der Schlammauslaßleitung und mit einer Drosseleinrichtung für die Schlammzufuhr zum Behälter.

Eine Anlage dieser Art ist beispielsweise aus der US-PS 33 25 974 bekannt, jedoch v/eist die dort beschriebene Anlage noch eine Re'he von Unzulänglichkeiten auf, da die Prallblechanordnung der dort beschriebenen Anlage nur eine unvollkommene Auffächerung und damit eine unzureichende Abtrennung eingeschlossener Gase vom Bohrschlamm ermöglicht. Die Vorrichtung zum Austragen des entgasten Bohrschlammes der dort beschriebenen Anlage ist weiterhin insofern mangelhaft, als die dort verwendete Pumpe in erheblichem Abstand von der Schlammaustragsöffnung des Entgasungsbehälters angeordnet und lediglich als einfache Strahlpumpe ausgebildet ist. Somit besteht bei der Austragsvorrichtung der dort beschriebenen Anlage die Gefahr der Blasenbildung und der sogenannten Kavitation im entgasten, auszutragenden Schlammstrom, was zur Beschädigung und Zerstörung der dort befindlichen Bauteile führen kann.

Wenn die Drosseleinrichtung für die Schlammzufuhr zum Behälter der Anlage nach der US-PS 33 25 974 eine direkt mit der Atmosphäre verbundene Leitung zur Erhöhung des Druckes im inneren des Behälters aufweist, so besteht beim öffnen dieser Leitung stets die

Gefahr, daß in unerwünschter Weise brennbare oder explosive Gase austreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktive Lösung für eine Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm anzugeben, bei der der äohrschlamm in s sehr dünne Schichten unter Bildung einer besonders großen Schlammoberfläche umgeformt und das Abziehen des entgasten Bohrschlammes unter Vermeidung erneuter Gasblasenbiidung im Austrag verbessert wird, so daß die Anlage ein besonders wirkungsvolles Entgaser: des Bohrschlammes gewährleistet

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Anlage zum Entgasen von Bohrschiamm der oben bezeichneten Art so auszubilden, daß die Prallblechstufen jeweils eine Vielzahl von radial angeordneten Prallblechen aufweisen, die unter Bildung von Ober- und Unterkanten und oben und unten gelegenen Flächen gegenüber der Horizontalen geneigt sind, wobei in jeder Stufe die radial verlaufenden Unterkanten über den Umfang getrennt voneinander und nie Oberkanten vertikal im Abstand gegenüber den Unterkanten seitlich benachbarter Prallbleche, diese überragend angeordnet, die Prallbleche benachbarter Stufen gegenüber der Horizontalen entgegengesetzt geneigt und aufeinander ausgerichtet und die oberen Flächen der Prallbleche der einen Prallblechstufe unterhalb der Unterkante eines darüberliegenden Prallbleches der benachbarten Prallblechstufe angeordnet sind, daß die Strahlpu mpe direkt am Auslaß des Schlammaufnahmebereiches des Behälters angeordnet und mit einem Venturirohr versehen ist, das einen den Schlammaufnahmebereich mit der Auslaßleitung verbindenden Strömungsweg bildet und dem die Düse der Strahlpumpe zugeordnet ist, und daß die Drosseleinrichtung eine mit einer Leitung verbundene Belüftungseinrichtung zur Beaufschlagung der Auslaßleitung in Abhängigkeit vom Schlammvolumen im Schlammaufnahmebereich des Behälters aufweist, mit der der Druck im Behälter ohne direkte Belüftung des Behälters vergrößerbar bzw. der Schlammzufluß zum Behälter verringerbar ist.

Zweckmäßigerweise ist die Strahlpumpe mit einer Vorrichtung versehen, die die Bildung von Wirbeln im aus dem Schlammaufnahmebereich abgezogenen Bohrschlamm verhindert.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die Vorrichtung als Wirbelbrecher mit einer kreuzförmigen Anordnung ausgebildet, die den Schlammaufnahmebereich durchsetzend am Behälter befestigt ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die dem Venturirohr zugeordnete Düse der Strahlpumpe über eine Leitung mit einer Förderpumpe an einen Behälter für entgasten Schlamm angeschlossen ist, wobei der unter Druck aus der Düse durch den Strömungskanal des Venturirohres ausgestoßene Strahl aus entgastem Schlamm mit verringerter Viskosität aus dem unter Unterdruck stehenden Behälter abziehbar ist.

Zweckmäßigerweise ist die mit einer Ventilanordnung versehene Belüftungseinrichtung zur Erhöhung des Druckes im Behälter an die Gasauslaßleitung zur Evakuierung des Behälters angeschlossen.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind die inneren Enden der Prallbleche jeder Prallblechstufe im Bereich der Längsachse des Behälters miteinander verbunden und die äußeren Enden der Prallbleche an der Innenwandung des Behälters angebracht.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Unterkanten der Prallbleche jeder Prallblechstufe in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen.

Weiterhin ist es bei der erfindungsgemäßen Anlage vorteilhaft, wenn die Anlage mit einem konischen Verteilerelement in der Nähe des Schlammeinlasses versehen ist, mit dem der Bohrschlamm in Form eines ringförmigen Vorhanges gleichmäßig über die oberen Oberflächen sämtlicher Prallbleche der obersten Prallblechstufe verteilbar ist

Bei der erfindungsgemäßen Anlage wird die besondere Anordnung der Prallbleche sowie der Ausbildung der Austragseinrichtung und der Drosseleinrichtung in vorteilhafter Weise eine besonders effektive Entgasung des Bohrschlammes erreicht, wobei gleichzeitig das Kavitationsproblem in zufriedenstellender Weise gelöst wird. Durch die Verwendung der Vielzahl zick-zackförmig übereinander angeordneter Prallblechstufen läßt Hch nämlich der gashaltige Schlamm in besonders dünne Schichten zerlegen, so daß das Vakuum während einer großen Verweilzeit auf die große Schlammoberfläche einwirken kann und damit eine weitestgehende Abtrennung der eingeschlossenen Gase vom Schlamm stattfindet

Die Verwendung einer Strahlpumpe mit einer Düse in der Schlammauslaßleitung ist zwar an sich aus der US-PS 33 25 974 bekannt Wenn aber der statische Druck in der Flüssigkeitsströmung lokal unter den Dampfdruck der Flüssigkeit absinkt, so tritt das Problem der Kavitation auf, wobei Dampfblasen in Flüssigkeiten entstehen und schlagartig kondensieren. Beim Wiederansteigen des statischen Druckes über den Dampfdruck tritt dann ein heftiges Zusammenfallen der die Blase umgebenden Flüssigkeit auf. Der dabei entstehende lokale Überdruck stellt die Ursache für den unerwünschten Kavitationslärm und die Zerstörung des Wandmaterials an der Kavitationsstelle dar, wobei die Materialzersetzung durch die mechanische Schlagwirkung des Kavitationsstoßes noch durch eine chemische Wirkung begünstigt wird, weil der in der Flüssigkeit gelöste und im Dampf freigewordene Sauerstoff mit hohem Druck zwischen die Korngrenzen der Materialoberfläche gepreßt wird und eine verstärkte Korrosion des Wandmaterials hervorruft. Anlagen zum Entgasen von Bohrschlamm arbeiten üblicherweise bei erheblichem Unterdruck, und zwar in der Größenordnung von 200 Torr. Bei der Vorrichtung nach der US-PS 33 25 974 wird aber dieser niedrige Druck einerseits durch Reibungsverluste in der Austragsleitung und andererseits durch den zu überwindenden Niveauunterschied zwischen dem Pegel im Behälter und der Pumpe noch verringert, so daß der absolute Druck am Einlaß der Strahlpumpe wesentlich geringer als der Druck innerhalb des Behälters ist, wodurch die Kavitationsbildung stark begünstigt ist.

Im Gegensatz dazu liegt die Strahlpumpe zum Austragen des entgasten Bohrschlammes bei der erfindungsgemäßen Anlage unterhalb des Schlammpegels im Behälter, so daß der Druck am Strahlpumpeneingang aufgrund der Dicke der Schlammschicht im Behälter tatsächlich größer als der Druck im Behälter oberhalb des Schlammes ist. Mithin ist die Möglichkeit der Kavitationsbildung in der Strahlpumpe auf diese Weise erheblich verringert.

Weiterhin ist aus der FR-Zusatz-PS 63 304 zur FR-PS 10 66015 eine Anordnung zum Austragen einer Suspension od. dgl. mit einer Strahlpumpe mit Düse bekannt, die direkt am Auslaß des Gefäßes angeordnet ist. Im grundsätzlichen Gegensatz zur erfindungsgemäßen Anlage ist aber die dort beschriebene Vorrichtung völlig offen gegenüber der Atmosphäre und arbeitet

nicht mit Unterdruck, sondern mit dem normalen Luftdruck. Das Problem der Kavitation tritt somit bei der dort beschriebenen Vorrichtung überhaupt nicht auf.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht darin, daß ihre Austragseinrichtung, die in vorteilhafter Weise die Kavitationsbildung verhindert, in ihrer Wirkung noch von der auf den Pegel im Schlammaufnahmebereich ansprechenden Belüftungseinrichtung der Drosseleinrichtung unterstützt wird. Diese hält nämlich den Schlammpegel auf einem einstellbaren Wert im Schlammaufnahmebereich, so daß sich die Strömungsverhältnisse optimal und gleichbleibend für die Austragseinrichtung einstellen lassen. In vorteilhafter Weise ist dabei dafür Sorge getragen, daß die Vergrößerung des Druckes im Behälter ohne direkte Belüftung des Behälters durch Beaufschlagung der zur Evakuierung verwendeten Gasauslaßleitung vorgenommen wird, damit möglicherweise brennbare oder explosive Gase nicht einfach ins Freie gelangen können, um auf diese Weise eine Brandoder Explosionsgefahr zu verhindern.

Die Erfindung soll im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen vorteilhafter Ausführungsformen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen in

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm;

F i g. 2 eine Darstellung im Schnitt eines Behälters zur Erläuterung mehrerer Prallblechstufen, einer Strahlpumpenanordnung zum Austragen des Bohrschlammes aus dem Behälter und einer Drucksteuerungseinrichtung für eine wahlweise Steuerung des im Behälter herrschenden Vakuums;

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Strahlpumpenanordnung zum Austragen des entgasten Schlammes aus dem Behälter und zur Erläuterung eines Wirbelbrechers, der im Bereich der Strahlpumpe mit ihr zusammenwirkend angeordnet ist, im Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 2;

F i g. 4 eine Draufsicht auf die oberste Prallblechstufe als Schnitt längs der Linie 4-4 der F i g. 2;

F i g. 5 eine Darstellung im Schnitt durch ein Paar von Prallblechstufen zur Erläuterung der Bewegungsbahn des Bohrschlammes durch die vertikal übereinander angeordneten Prallblechstufen;

Fig.6 eine Darstellung im Schnitt durch das Strahlpumpengefäß eines Behälters nach Fig.2 zur Erläuterung einer weiteren Ausfühmngsform einer erfindungsgemäßen Anlage, die eine Zentrifugalpumpe oder eine ähnliche Fördereinrichtung in der Schlammauslaßleitung des Behälters aufweist; und in

Fig.7 eine Teilansicht der Belüftungseinrichtung zum Belüften der Gasauslaßleitung.

Bei der in F i g. 1 wiedergegebenen Anordnung ist die Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm allgemein mit 1 bezeichnet Die Anlage 1 enthalt im wesentlichen: eine Quelle für gashaltiges Bohrgut in Form eines ersten Schlammbehälters 2 mit einer Füllung aus einem strömungsfähigen Medium, dem sogenannten Bohrschlamm; einen Behälter 4 zum Entfernen von eingeschlossenem Gas aus dem Bohrschlamm; eine Vakuumquelle 6, die wahlweise an den Behälter 4 anschließbar ist; eine Strahlpumpeneinrichtung 8 zum Abziehen von entgasten Schlamm aus dem Behälter und zum Zuführen von entgastem Schlamm zu einem zweiten Behälter 10, der ein strömungsfähiges Medium enthält, das als entgaster Schlamm bezeichnet wird.

Der Schlammbehälter 2 ist mit dem Behälter 4 über eine Einlaßleitung 12 verbunden, wobei der gashaltige Schlamm von der Schachtbohrung durch die Einlaßleitung 12 mittels eines Vakuums gefördert wird, mit dem der Behälter 4 durch die Vakuumquelle 6 beaufschlagt ist. Normalerweise ist der Behälter 4 über eine Auslaßleitung 14 mit dem Behälter 10 für entgasten Schlamm verbunden, wobei sich die Auslaßleitung 14 von der Strahlpumpeneinrichtung 8 des Behälters 4 zum Behälter 10 für entgasten Schlamm erstreckt Gewöhnlich sind die Behälter 2 und 10 unabhängig von dem Entgasungssystem über einen Schlammtrog 16 miteinander verbunden. Es entspricht dem Aufbau einet herkömmlichen Anlage, wenn der in dem Behälter 10 enthaltene entgaste Schlamm für eine Rückführung durch die Schachtbohrung zur Verfugung steht.

Wie in F i g. 1 erkennbar, ist die Vakuumquelle 6 mil einer herkömmlichen Flüssigkeitspumpe 18 versehen deren Einlaß 26 über eine Leitung 22 mit einem Vorratsbehälter 20 für Trägerflüssigkeit in Verbindung steht. Der Vorratsbehälter 20 schafft ein Reservoir füi eine Trägerflüssigkeit, die beispielsweise aus Wassei besteht. Die Flüssigkeitspumpe 18 ist wahlweise durch einen nicht dargestellten Hauptantrieb angetrieben, dei mit der Flüssigkeitspumpe 18 über eine Anordnung 24 aus Treibriemen in Verbindung steht Die Flüssigkeitspumpe 18 bewegt das Wasser aus dem Vorratsbehältei 20 durch die Leitung 30 hindurch.

Wie weiterhin aus F i g. 1 erkennbar, ist die Vakuumquelle 6 ferner mit einem Düsengehäuse 32 versehen das eine Kammer 34 und eine mit der Kammer 34 ir Verbindung stehende Düse 36 enthält Durch die Bewegung eines Wasserstromes von der Leitung 3C durch die Düse 36 gelangt ein Wasserstrahl durch die Kammer 34 des Düsengehäuses 32. Bekanntlich verursacht ein derartiger Strahlstoß innerhalb dei Kammer einen verringerten Druck in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Strahles. Der Wasserstrahl wird anschließend von der Rückleitung 3f aufgenommen und kehrt auf diese Weise zur Mündung 40 des Vorratsbehälters 20 zurück. Vorzugsweis« enthält die Rückleitung 38 einen inneren Slrömungskanal, der einem Venturirohr entspricht um die Wirkung des Wassers soweit wie möglich auszunutzen und unr das Wasser selbst und die eingeschlossenen unc mitgerissenen Gase mit großer Wirkung auf dies« Weise in den Vorratsbehälter 20 zu führen.

Eine Gasauslaßleitung 42 weist einen Gaseinlaß auf der in Verbindung mit dem Inneren einer Vakuumkammer 44 (vergleiche F i g. 2) angeordnet ist welche dei Behälter 4 bildet Ferner steht die Gasauslaßleitung 42 mit der Kammer 34 über einen Auslaß 46 in Verbindung Das Mündungsstück 48 der Gasauslaßleitung 42 ist quei zur Längsachse der Strahlrichtung angeordnet dami auf diese Weise sowohl in der Gasauslaßleitung 42 al: auch in der Vakuumkammer 44 des Behälters 4 eil verringerter Druck geschaffen wird. Auf diese Weis< werden Gase aus dem Bohrschlamm entfernt und durcl die Gasauslaßleitung 42 in die Kammer 34 gezogen um von dort vom Wasser durch die Leitung 38 in dei Vorratsbehälter 20 getragen. Der Vorratsbehälter 20 is mit einer Gasauslaßöffnung 50 versehen, damit die Gas« in die Atmosphäre austreten können.

Wie aus F i g. 2 erkennbar, ist der Behälter 4 mit eine inneren Vakuumkammer 44 versehen. Diese Kamme weist einen oberen Einlaßbereich 52 zur Aufnahme de gashaltigen Schlammes und einen unteren Schlammauf nahmebereich 54, der als Lagerbereich oder al

Reservoir für den entgasten und im Behälter 4 befindlichen Schlamm dient. Ein Einlaß 56 ist als Einlaßkanal für den gashaltigen Schlamm vorgesehen, welcher über die Einlaßleitung 12 in den Behälter 4 geführt wird. Ferner ist ein Auslaß 58 am Behälter 4 angeordnet, durch den der Schlamm aus dem Behälter 4 zur Fortführung durch die Auslaßleitung 14 ausgetragen wird. Der Behälter 4 ist gegen das Eindringen oder Entweichen von strömungsfähigen Medien abgedichtet, wenn man den Einlaß 56, den Auslaß 58 und die |₀ Gasauslaßleitung 42 außer Betracht läßt.

Bei dem in F i g. 2 wiedergegebenen Ausführungsbeispiel weist der Behälter 4 die Form eines vertikal angeordneten Zylinders mit einem oberen Deckel 60 und einem unteren Deckel 62 auf. In dem Behälter 4 ist zwischen dem Einlaßbereich 52 und dem Sehlammaufnahmebereich 54 eine Prallblechanordnung 64 zum Aufteilen des Schlammes in eine Vielzahl von Strömungswegen vorgesehen, wodurch der Bohrschlamm in eine Vielzahl von dünnen Schichten ausgebreitet wird, so daß das den Behälter 4 beaufschlagende Vakuum das in dem Schlamm eingeschlossene Gas wirkungsvoll vom Schlamm abziehen kann. Wie bereits erwähnt, war es bisher schwierig, den gashaltigen Schlamm in möglichst dünnen Schichten auszubreiten und den Schlamm während einer möglichst langen Zeitspanne in derartigen dünnen Schichten zu halten. Bei den betrachteten Ausführungsbeispielen ist dieses Problem dadurch gelöst, daß eine Vielzahl von vertikal übereinander gesetzten Prallblechstufen 66 vorgesehen ist, von denen jede Prallblechstufe 66 eine Vielzahl von Prallblechen 68 zum Aufteilen des gashaltigen Schlammflusses auf vorbestimmten Förderwegen während des Durchganges durch den Behälter 4 aufweist, damit der Schlamm in dünne Schichten aufgeteilt und in dieser Verteilung für eine ausreichend lange Zeitdauer zum Entfernen des eingeschlossenen Gases gehalten wird.

Wie aus F i g. 2 erkennbar, weist jedes Prallblech 68 eine dreieckige Form mit Oberkanten 70 bzw. Unterkanten 72 auf, die einen dazwischen eingeschlossenen Winkel bilden. Ferner ist jedes Prallblech 66 mit einer bogenförmigen Kante 74 versehen, die dem eingeschlossenen Winkel gegenüberliegt und sich zwischen den Oberkanten 70 und Unterkanten 72 erstreckt.

Aus den Fig.2 und 4 ist erkennbar, daß sich die Prallbleche 68 in jeder Prallblechstufe 66 radial von der Längsachse des Behälters 4 aus erstrecken, wobei die Unterkanten 72 der Prallbleche 68 in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen, die quer zur Längsachse des Behälters 4 verläuft und an einer bestimmten Stelle längs dieser Achse liegt Die radial angeordneten Prallbleche 68 jeder Prallblechstufe 66 sind gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet, so daß obere Flächen 76 bzw. untere Flächen 78 entstehen. Außerdem sind die Prallbleche 68 und jeder der Prallblechstufen 66 in einer sich geringfügig überlappenden Stellung ringsum kreisförmig angeordnet, wie am besten aus Fig.5 erkennbar, wobei jedes Prallblech 68 eine Oberkante 70 aufweist, die vertikal im Abstand zur Unterkante 72 des nächst gelegenen Prallbleches in der radialen Anordnung der Prallbleche liegt und diese Unterkante 72 überragt Auf diese Weise überlagert sich die untere Fläche 78 einem Teil der oberen Fläche 76 des nächstgelegenen Prallbleches 68. Der Schlamm fließt Ober die obere Fläche 76 jedes Prallbleches 68 und fällt von der Unterkante 72 jedes Prallbleches 68 einer Prallblechstufe 66 in Form eines dünnen, nach unten gerichteten Vorhanges aus Bohrschlamm auf die obere Oberfläche der nächsten Prallblechstufe 66 und schließlich in den Schlammaufnahmebereich 54 des Behälters 4.

In F i g. 5 ist das Zusammenwirken der übereinander angeordneten Prallblechstufen 66 dargestellt. Die untere Prallblechstufe 66 ist vertikal im Abstand unterhalb der oberen Prallblechstufe 66 angeordnet, wobei die Prallbleche der unteren Prallblechstufe 66 gegenüber der Horizontalen in einer Richtung geneigt sind, die der Neigungsrichtung der Prallbleche der oberen Prallblechstufe 66 entgegengesetzt ist. Darüber hinaus sind die Prallbleche der Prallblechstufe 66 unter Berücksichtigung einer vertikalen Ausrichtung gegenüber und für ein Zusammenwirken mit einem entsprechenden Prallblech der anderen Prallblechstufe angeordnet. Die obere Fläche 76 eines Prallbleches einer unteren Prallblechstufe 66 liegt vertikal im Abstand unterhalb der Unterkante 72 des entsprechenden Prallbleches der benachbarten oberen Prallblechstufe, die diesem Prallblech gegenüber ausgerichtet ist. Auf diese Weise fließt der Bohrschlamm über die obere Fläche 76 der Prallbleche 68 einer Prallblechstufe 66 und gelangt von der Unterkante 72 der Prallbleche der einen Prallblechstufe nach unten und wird anschließend von den oberen Flächen 76 der Prallbleche der nächstgelegenen unteren Prallblechstufe 66 aufgenommen. Der Schlamm gelangt sodann in Form von dünnen Schichten über die oberen Flächen 76 der Prallbleche 68 der unteren Prallblechstufe 66 und fällt von dort von der Unterkante 72 der Prallbleche der unteren Prallbleche der unteren Prallblechstufe in Form eines dünnen nach unten gerichteten Schlammvorhanges in den Aufnahmebereich 54 des Behälters 4.

Es darf darauf hingewiesen werden, daß die bogenförmige Kante 74 jedes Prallbleches nicht notwendigerweise bogenförmig gegenüber dem Scheitelpunkt des eingeschlossenen Winkels sein muß, vielmehr soll die Form der Kante so gewählt sein, daß diese Kante 74 in einen möglichst engen Eingriff mit der inneren Oberfläche der zylindrischen Wandung des Behälters 4 gelangen kann. Vorzugsweise ist jedes Prallblech 68 längs seiner Kante 74 an der zylindrischen Wandung befestigt, und die Vielzahl der Prallbleche 68 jeder Prallblechstufe 66 ist in der Nähe des Scheitelpunktes der Oberkanten 70 bzw. Unterkanten 72 miteinander verbunden, um auf diese Weise eine in sich geschlossene Einheit von beträchtlicher Festigkeit zu bilden.

Wie aus Fig.2 erkennbar, ist ein konisches Verteilerelement 80 in koaxialer Lage gegenüber dem Behälter 4 an dem oberen Behälterdeckel 60 mittels geeigneter Tragstützen 81 befestigt Der Scheitel des konischen Verteilerelementes 80 berindet sich im Abstand unterhalb des Einlasses 56 des Behälters 4, durch den der gashaltige Bohrschlamm dem Behälter 4 zugefügt und von der Oberfläche 82 des Verteilerelementes 80 aufgenommen wird. Der Bohrschlamm fließt über die konische Oberfläche 82 des Verteilerelementes 80 und von dort von der Kante 84 der Oberfläche 82 in Form eines ringförmigen Vorhanges auf die obere Fläche 76 der Prallbleche 68 der oberen Prallblechstufe 66. Das Verteilerelement 80 teilt den gashaltigen Schlamm gleichmäßig auf alle radial angeordneten Prallbleche auf, die in der oberen Prallblechstufe 66 liegen.

Aus F i g. 2 läßt sich entnehmen, dtß der Behälter 4

eine Strahlpumpe 90 aufweist, die im Schlammaufnahmebereich 54 liegt, um den entgasten Schlamm aus dem Behälter 4 auszutragen. Die Strahlpumpe 90 ist, wie aus der Zeichnung erkennbar, mit einer Düse 92, einem Venturirohr 96 und einem Strahlpumpengefäß 94 versehen. Der Aufnahmebereich 54 des Behälters 4 bildet einen nach unten vorstehenden Hohlraum und umfaßt das Strahlpumpengefäß 94. Dieses bildet eine Strahlpumpenkammer 98 in Verbindung mit dem Schlammaufnahmebereich 54 der Vakuumkammer 44.

Das Venturirohr 96 ist in Verbindung mit dem Strömungskanal angeordnet, der durch die Auslaßleitung 14 für den Schlamm gebildet ist, die ihrerseits den Auslaß 58 des Behälters 4 mit dem Behälter 10 für den entgasten Schlamm verbindet. Das Ausstoßen des Schlammes in Strahlform aus der Düse 92 schafft einen Niederdruckbereich am Venturirohr 96, so daß der entgaste Schlamm im Schlammaufnahmebereich 54 in das Venturirohr 96 gezogen wird. Von dort wird der Schlamm durch den Strömungskanal der Auslaßleitung 14 zu dem Behälter IO für entgasten Schlamm gefördert. Diese zusammenwirkenden und aufeinander abgestimmten Abzieh- und Ausstoßvorgänge des entgasten Schlammes stellen eine verbesserte Förderung dar, um den Schlamm aus dem Behälter auszutragen, ohne daß die bisher üblicherweise auftretenden Nachteile in Kauf genommen werden.

Die Düse 92 und das Venturirohr 96 sind mit Hilfe geeigneter Befestigungen innerhalb der Strahlpumpenkammer 98 angebracht. Bei den in den F i g. 2 und 3 wiedergegebenen Ausführungsbeispielen ist das· Venturirohr 96 sowohl mit der unteren Wandung des Strahlpumpengefäßes 94, als auch mit einem noch näher zu erläuternden Wirbelbrecher 104 mittels geeigneter Flansche 106 verbunden. Die Düse 92 ist an dem Strahlpumpengefäß 94 mit einer Hülse 108 befestigt, die entweder durch Verschweißen oder in anderer Weise mit der Seitenwandung des Strahlpumpengefäßes 94 verbunden ist.

Wird der Bohrschlamm aus dem Schlammaufnahmebereich 54 des Behälters 4 abgezogen, so besteht dort eine Neigung zur Entwicklung eines Wirbeis in dem entgasten Bohrschiamm, der der Pumpenvorrichtung Schlamm entziehen und somit den Schlammfluß möglicherweise beeinträchtigen bzw. verringern kann. Es ist zwar nicht unbedingt erforderlich, einen Wirbelbrecher einzusetzen, wenn man eine Strahlpumpeneinrichtung 90 verwendet, jedoch ist die Benutzung eines derartigen Wirbelbrechers als Vorsichtsmaßnahme zweckmäßig. Bei der Anwendung einer Zentrifugalpumpe ist diese Maßnahme jedoch sehr angebracht, da eine Pumpe dieser Art eine starke Neigung zeigt, eine rotierende Schlammströmung zu verursachen, wenn der Schlamm vom Pumpengefäß abgezogen wird. In F i g. 6 ist eine abgewandelte Ausführungsordnung einer Austragseinrichtung dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen HO gekennzeichnet Eine Zentrifugalpumpe 112 ist in der Auslaßleitung 14 untergebracht Ein Wirbelbrecher 104 ist oberhalb des Auslasses 58 und innerhalb der Strahlpumpenkammer 98 angeordnet

Wie aus der Zeichnung erkennbar ist der Wirbelbrecher 104 in einfacher Weise mit einer kreuzförmigen Anordnung 114 mit Elementen 116 ausgebildet, die sich quer zur Achse des Behälters 4 erstrecken und oberhalb des Auslasses 58 des Behälters 4 liegen. Darüber hinaus befindet sich die kreuzförmige Anordnung 114, wie aus Fig.2 und 3 erkennbar, oberhalb der Düse 92 des Venturirohres 96. Die Elemente 116 der kreuzförmigen Anordnung 114 können in geeigneter Weise in der vorstehend erwähnten Stellung durch Anschweißen der Enden der Elemente 116 an die Innenwandung des Strahlpumpengefäßes 94 angeschlossen oder in anderer geeigneter Weise zu der kreuzförmigen Anordnung 114 in der gewünschten Stellung verbunden sein.

Wenn der Schlamm durch Beaufschlagung des Behälters 4 mit Vakuum durch die Vakuumquelle 6 in den Behälter 4 hineingezogen wird, so kann die

ίο Schlammdurchflußmenge dadurch gesteuert werden, daß man den Druckpegel innerhalb des Behälters 4 steuert. Diese Drucksteuerung wird durch eine Vorrichtung vorgenommen, die in Abhängigkeit vom Schlammvolumen im Schlammaufnahmebereich 54 des Behälters 4 arbeitet, wobei die Gasauslaßleitung 42 wahlweise direkt in die Atmosphäre geöffnet und auf diese Weise belüftet wird. Die Belüftung der Gasauslaßleitung 42 erzeugt einen Druckanstieg innerhalb der Vakuumkammer 44, der ausreicht, gewünschtenfalls entweder den Schlammdurchfluß durch die Leitung 12 zum Behälter 4 zu verringern oder diesen überhaupt anzuhalten. Dieser Druckanstieg innerhalb der Vakuumkammer 44 wird ohne eine direkte Belüftung der Vakuumkammer 44 gegenüber der Atmosphäre bewirkt, wie es üblicherweise bisher der Fall war, wodurch die beträchtliche Feuergefahr vermieden, die üblicherweise mit dieser Art der Belüftung verbunden ist.

In den Fig.2 und 7 ist eine Einrichtung zur wahlweisen Belüftung der Gasauslaßleitung 42 dargestellt. Hierzu gehören im wesentlichen eine mit einem Ventil versehene Belüftungseinrichtung 120 und ein von Hand betätigbares Druckentlastungsventil 122.

Die Belüftungseinrichtung 120 ist in Form einer Schwimmerventilsteuerung 124 wiedergegeben. Die Schwimmerventilsteuerung 124 weist eine Schwimmervorrichtung 125 auf, die mit einem Belüftungsventil 126 verbunden ist. Die Schwimmervorrichtung 125 spricht auf den Schlammpegel des im Schlammaufnahmebereich 54 enthaltenen Schlammes an, um auf diese Weise das Belüftungsventil 126 bei einem vorbestimmten Schlammpegel im Schlammaufnahmebereich 54 zu steuern, d. h. das Belüftungsventil 126 zu öffnen und zu schließen, um hierdurch die Gasauslaßleitung 42 direkt in die Atmosphäre zu entlüften.

Unter Bezugnahme auf F i g. 7 darf darauf hingewiesen werden, daß das Belüftungsventi¹ 126 über eine Hebelanordnung 130 mit einem Schwimmer 128 in herkömmlicher Weise verbunden ist.
Ferner ist das Belüftungsventil 126 mit einem von Hand betätigbaren Druckentlastungsventil 122 sowie mit einem Belüftungsrohr 132 gekoppelt. Das Belüftungsrohr 132 steht mit der Gasauslaßleitung 42 in Verbindung, wie deutlich aus F i g. 1 erkennbar ist.
Befindet sich die Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm im Einsatz, so wird der Schlamm von der Schachtbohrung im Schlammbehälter 2 aufgenommen. Der gashaltige Schlamm wird sodann vom Schlammbehälter 2 über die Leitung 12 in den Behälter 4 gefördert, und zwar mittels des Vakuums, das über die Gasauslaßleitung 42 die innere Vakuumkammer 44 des Behälters 4 beaufschlagt Der gashaltige Schlamm gelangt durch den Einlaß 56 in die Vakuumkammer 44 und trifft auf die Oberfläche 82 des Verteilerelementes 80 auf. Der Schlamm fließt über die konische Oberfläche

6s 82 des Verteilerelementes 80 und fällt in Form eines ringförmigen Vorhanges auf die Prallbleche 68 der oberen Prallblechstufe 66.

Der Schlamm fließt sodann, wie aus F i g. 5 erkennbar.

über die obere Fläche der Prallbleche 68 der oberen Prallblechstufe 66 nach unten und fällt von der Unterkante 72 jedes Prallbleches 68 auf die obere Fläche 76 jedes Prallbleches 68 der unteren Prallblechstufe 66. Anschließend fließt der Schlamm über die obere Fläche 76 dieser Prallbleche 68 nach unten und tropft von den Unterkanten 72 der Prallbleche 68 in einer Vielzahl von radial verlaufenden sowie nach unten gerichteten Schlammvorhängen in den Schlammaufnahmebereich 54. Wenn der Schlamm auf diese Weise in eine Vielzahl von Strombahnen unterteilt ist, wird der Schlamm in dünne Schichten aufgeteilt, wobei eine sehr große Oberfläche des Schlammes dem Vakuum der Vakuumkammer 44 ausgesetzt wird. Die Verwendung dieser Vielzahl von in verschiedener Weise umgeleiteten Strombahnen gewährleistet, daß die in dünne Schichten aufgeteilten Schlammengen für eine ausreichend lange Zeitspanne in dieser Form gehalten werden, so daß das Vakuum derart zur Einwirkung gelangt, daß das im Bohrschlamm eingeschlossene Gas vollständig entfernt werden kann.

Der entgaste Schlamm im Schlammaufnahmebereich 54 wird anschließend von der Strahlpumpe 90 aus der Vakuumkammer 44 abgezogen. Entgaster Schlamm wird mittels der Pumpe 102 durch die Leitung 100 der Düse 92 zugepumpt. Die Düse 92 stößt einen Strahl aus, der aus entgastem Schlamm besteht und in das Venturirohr % gelangt. Auf diese Weise wird ein Bereich mit niedrigerem Druck geschaffen, so daß Schlamm aus dem Schlammaufnahmebereich 54 und aus der Strahlpumpenkammer 98 in das Venturirohr 96 gezogen wird. Somit wird der Schlamm durch die Auslaßleitung 14 gedrückt und dem Behälter 10 für entgasten Schlamm zugeführt. Während entgaster Schlamm aus der Düse 92 ausgestoßen wird, erfolgt eine Verdünnung des durch die Auslaßleitung 14 geförderten Schlammes, um so die Viskosität irgendwelcher Schlammengen zu verringern, die im Bereich der Schachtbohrung mit Salz oder Chlorwasser in den Felsformationen beladen worden sind. Darüber hinaus vermindert die Stoßwirkung der Strahlpumpen 90 die Kavitation erheblich, wenn der entgaste Schlamm durch die Auslaßleitung 14 bewegt wird, so daß in wirksamer Weise die erneute Bildung von Dampf oder Gastaschen innerhalb des Bohrschlammes verhindert wird.

Stellt sich heraus, daß die Strahlpumpe 90 den Schlamm aus dem Schlammaufnahmebereich 54 nicht

,₅ mit der gleichen Fördergeschwindigkeit abzieht, wie der Schlammfluß in die Vakuumkammer 44 gelangt, so steigt der Schlammpegel innerhalb des Schlammaufnahmebereiches 54. Wenn dann ein vorbestimmter Pegel erreicht wird, so erfolgt eine Betätigung der Schwimmerventilsteuerung 124, woraufhin das Belüftungsventil 126 zum Belüften der Gasauslaßleitung 42 direkt in die Atmosphäre ausgelöst wird. Eine derartige Belüftung der Vakuumquelle 6 verursacht eine Drucksteuerung innerhalb der Vakuumkammer 44, und der Schlammfluß durch die Leitung 12 wird dadurch den jeweiligen Erfordernissen entsprechend entweder verringert oder ganz angehalten. Erreicht der Schlammpegel ein vorbestimmtes niedrigeres Niveau, so wird das Belüftungsventil 126 betätigt, um hierdurch die Belüf-

J₀ tung der Gasauslaßleitung 42 zu unterbrechen und somit den Schlammfluß in vollem Umfange durch die Einlaßleitung 12 und in die Vakuumkammer 44 hinein zuzulassen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Anlage zum Entgasen von Bohrschlamm, mit einem Vakuumbehälter mit einem Schlammaufnahmebereich, mit einer mit dem Behälter verbundenen Vorrichtung zur Erzeugung eines Vakuums im Behälter und zur Abtrennung eingeschlossener Gase, mit einer im Behälter angebrachten Prallblechanordnung aus einer Vielzahl von vertikal übereinander liegenden Prallblechstufen zur Erzeugung eines bestimmten Strömungsmusters der durch einen Teil des Behälters führenden Schlammströmung und einer Einrichtung für die Zuführung des gashaltigen Schlamms auf die Prallblechanordnung, mit einer an den Schlammaufnahmebereich des Behälters angeschlossenen Schlammauslaßleitung, mit einer Strahlpumpe mit Düse in der Schlammauslaßleitung und mit einer Drosseleinrichtung für die Schlammzufuhr zum Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallblechstufen (66) jeweils eine Vielzahl von radial angeordneten Prallblechen (68) aufweisen, die unter Bildung von Ober- und Unterkanten (70,72) und oben und unten gelegenen Flächen (76, 78) gegenüber der Horizontalen geneigt sind, wobei in jeder Stufe (66) die radial verlaufenden Unterkanten (72) über den Umfang getrennt voneinander und die Oberkanten (70) vertikal im Abstand gegenüber den Unterkanten (72) seitlich benachbarter Prallbleche (68), diese überragend angeordnet, die Prallbleche benachbarter Stufen (66) gegenüber der Horizontalen entgegengesetzt geneigt und aufeinander ausgerichtet und die oberen Flächen (76) der Prallbleche (68) der einen Prallblechstufe (66) unterhalb der Unterkante (72) eines darüber liegenden Prallbleches (68) der benachbarten Prallblechstufe (66) angeordnet sind, daß die Strahlpumpe (90) direkt am Auslaß des Schlammaufnahmebereiches (54) des Behälters (4) angeordnet und mit einem Venturirohr (96) versehen ist, das einen den Schlammaufnahmebereich (54) mit der Auslaßleitung (14) verbindenden Strömungsweg bildet und dem die Düse (92) der Strahlpumpe (90) zugeordnet ist, und daß die Drosseleinrichtung eine mit einer Leitung verbundene Belüftungseinrichtung (120) zur Beaufschlagung der Auslaßleitung (14) in Abhängigkeit vom Schlammvolumen im Schlammaufnahmebereich (54) des Behälters (4) aufweist, mit der der Druck im Behälter (4) ohne direkte Belüftung des Behälters (4) vergrößerbar bzw. der Schlammzufluß zum Behälter (4) verringerbar ist.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlpumpe (90) eine Vorrichtung aufweist, die die Bildung von Wirbeln im aus dem Schlammaufnahmebereich (54) abgezogenen Bohrschlamm verhindert.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung als Wirbelbrecher (104) mit einer kreuzförmigen Anordnung (114) ausgebildet ist, die den Schlammaufnahmebereich (54) durchsetzend am Behälter (4) befestigt ist

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Venturirohr (96) zugeordnete Düse (92) der Strahlpumpe (90) über eine Leitung (100) mit einer Förderpumpe (102) an einen Behälter (10) für entgasten Schlamm angeschlossen ist, wobei der unter Druck aus der Düse (92) durch den Strömungskanal des Venturirohres (96) ausgestoßene Strahl aus entgastem Schlamm mit verringerter Viskosität aus dem unter Unterdruck stehenden Behälter (4) abziehbar ist

5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einer Ventilanordnung versehene Belüftungseinrichtung (120) zur Erhöhung des Druckes im Behälter (4) an die Gasauslaßleitung (42) zur Evakuierung des Behälters (4) angeschlossen ist

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden der Prallbleche (68) jeder Prallblechstufe (66) im Bereich der Längsachse des Behälters (4) miteinander verbunden und die äußeren Enden der Prallbleche (68) an der Innenwandung des Behälters (4) angebracht sind.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkanten (72) der Prallbleche (68) jeder Prallblechstufe (66) in einer gemeinsamen horizontalen Ebene liegen.

8. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlage mit einem konischen Verteiler-

zo element (80) in der Nähe des Schlammeinlasses (56) versehen ist, mit dem der Bohrschlamm in Form eines ringförmigen Vorhanges gleichmäßig über die oberen Oberflächen (76) sämtlicher Prallbleche (68) der obersten Prallblechstufe (66) verteilbar ist