DE2249671A1

DE2249671A1 - Verfahren und vorrichtung zur entfernung von beim bohren entstandenen feststoffen aus bohrfluessigkeiten

Info

Publication number: DE2249671A1
Application number: DE19722249671
Authority: DE
Inventors: Joe K Heilhecker; Jun Leon H Robinson
Original assignee: Exxon Production Research Co
Current assignee: ExxonMobil Upstream Research Co
Priority date: 1971-12-20
Filing date: 1972-10-11
Publication date: 1973-06-28
Also published as: NO133370C; BR7208397D0; JPS4870152A; DE2249671B2; AU4603172A; DE2249671C3; NL7212616A; BE792983A; GB1399938A; NO133370B; AU459404B2; FR2164609B1; FR2164609A1; CA962630A

Description

DR. KARL TH. HEGEL · DIPL.-ING. KLAUS DICKBL

^r "1 2OOO Hamburg 50

Große Bergstraße 223 Postfach 5O 06 62 Telefon: (0411) 396293 Telegramm-Adresse! Doellnerpatent

Ihr Zeichen: Unser Zeichen: Datum

Mappe: H 2o29 )Q 10, Dr. He/Bo ^IU|

ESSO PRODUKTION RESEARCH GOKPANI Houston, 'l^rexas 77^
V.St.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Entfernung von beim Bohren entstandenen Peststoffen aus Bohrfiüssigkeiten

Die Erfindung bezieht sich auf die Behandlung einer Bohrflüssigkeit, die in einem Bohrloch zirkuliert. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und .eine Vorrichtung zur Entfernung der beim Bohren entstandenen Feststoffe aus einer Bohrflüssigkeit, die bei Erdbohrungen verwendet und wieder an die Oberfläche des Bohrloches zurückgeführt wird. . '

Beim Niederbringen von Ölbohrungen, Gasbohrungen und ähnlichen · Bohrlöchern mit Hilfe der Drehbohrtechnik lässt man eine Bohrflüssigkeit kontinuierlich von der Oberfläche durch das Bohrgestänge zirkulieren und wieder an die Oberfläche zurückkehren. Diese Bohrflüssigkeit dient verschiedenen Funktionen. Die wichtigste besteht im Kühlen und Schmieren der Bohrspitze, ferner in der Bildung eines Filterkuchens an den "Bohrlochwänden, im Entfernen der beim Bohren entstandenen Feststoffe aus dem Bohr-

30 9 826/0268-

PoHtHclieekkoiito: Erumbur^ 2912 2O . Bank: Dresdner Bnnfc AG. Kto.-Nr. 3813897

loch und in der .Regelung des Druckes innerhalb der Formation.Damit die Bohrflüssigkeit diese verschiedenen Aufgaben erfüllen kann,müssen ihre Viskosität,ihre Dichte,ihre Filtrierbarkeit und sonstigen Eigenschaften innerhalb annehmbarer Grenzen gehalten werden. Ein größeres Problem hierbei stellt die Regelung der Konzentration der beim Bohren gebildeten Feststoffe in der Flüssigkeit dar. Diese Feststoffe finden sich in der zirkulierenden Flüssigkeit als Bohrspähne oder Teile der ErcCormation. Wenn man sich diese im System anreichern lässt, üben die Feststoffe eine nachteilige Wirkung im Hinblick auf verschiedene wichtige Eigenschaften der Flüssigkeit aus. So ist es beispielsweise bekannt, daß die beim Bohren entstandenen Feststoffe die Viskosität und Dichte der Flüssigkeit erhöhen, die '.Tragfähigkeit der Flüssigkeit vermindern, die Qualität des Filterkuchens vermindern und die Bohreinrichtungen beschädigen.

Die vorliegende Erfindung schafft ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung der beim Bohren entstandenen Feststoffe aus einer Bohrflüssigkeit, die in einem Bohrloch zirkuliert und Beschwerungsmaterial enthält, das dichter und feiner als mindestens ein Teil der beim Bohren entstandenen Feststoffe ist. Im Gegensatz zu den üblichen Behandlungsmaßnahmen, die für gewöhnlich erst dann angewendet werden, nachdem der Feststoffgehalt eine unerwünschte Stärke erreicht hat,kann die vorliegende Erfindung in einem frühen Stadium der Bohroperation angewendet werden, um eine Anhäufung der beim Bohren entstandenen Feststoffe im Flüssigkeitssystem zu verhüten.. Das Verfahren vermeidet eine Anzahl von Nachteilen, die mit der früheren Technik verbunden sind. Insbesondere ist das Verfahren in der -bage, im wesentlichen die Gesamtmenge des Beschwerungsmaterials und andere wertvolle Zusatzstoffe wiederzugewinnen. Das Verfahren kann dazu ver-

30SS26/02S8

2243671

--Umwerden, den gesamten Flüssigkeitsstrom zu'behandeln. Es vermindert die Menge der beim Bohren entstandenen feststoffe, die mit dem Flüssigkeitssystem zurückkehren. Es kann schließlich zur Behandlung jeder Art von Bohrflüssigkeit verwendet " werden, gleichgültig ob sie auf der Grundlage von Wasser, von Öl oder als emulgierte Flüssigkeiten vorliegen.

Kurz gesagt umfasst.das Verfahren das Aussieben einer Bohrflüssigkeit, die feinverteiltes Beschwerungsmaterial und beim Bohren entstandene Feststoffe enthält, mit einem ersten Vibrationssieb. Die Bohrflüssigkeit wird nach Passieren des ersten Vibrationssiebes einer Zentrifugaltrennung unterworfen. Der Abfluss der Zentrifugaltrennung wird der im Bohrloch zirkulierenden Bohrflüssigkeit wieder zugesetzt. Der beim Zentrifugieren erhaltene schwere, schlammförmige Anteil wird durch ein zweites Vibrationssieb geschickt und das durch das zweite Vibrationssieb hindurchgetretene Material wird ebenfalls der im Bohrloch zirkulierenden Bohrflüssigkeit wieder beigemischt. Das zweite Vibrationssieb ist wesentlich feiner als das erste Vibrations sieb, so daß ein Teil der beim Bohren gebildeten Feststoffe, die durch das erste Vibrationssieb hindurchgehen, mit Hilfe des zweiten Vibrationssiebes abgetrennt werden. Die Versuche haben ergeben, daß der Hauptanteil "des Beschwerungsmaterials durch beide Siebe hindurchgeht und somit in die Bohrflüssigkeit zurückgelangt, während wesentliche Mengen der' beim Bohren entstandenen.Feststoffe in jeder Siebstufe abgetrennt und verworfen werden. Das Verfahren der Erfindung kann auch die Maßnahme einschließen, das bei dem rweiten Vibrationssieb abgetrennte Material auszuwaschen und die

5019826/0268

- Sr-

Wiedergewinnung des Beschweungsmaterials zu verbessern.

Die Zentrifugaltrennung kann mit jeder gewöhnlich bei der Behandlung γόη Bohrflüssigkeit verwendeten Zentrifugiereinrichtung durchgeführt werden. Vorteilhaft sind ein oder mehrere Hydrozyklone, die zur Klassifizierung und Abtrennung des Hauptteils der !feststoffe von Sandgröße geeignet sind, d.h. derjenigen Feststoffe, die eine Teilchengröße über 74- Mikron besitzen.

Die Sieböffnungen hängen von einer Anzahl Faktoren ab, einschließlich der Größenverteilung der beim Bohren erhaltenen Feststoffe, der Kapazität und Wirkungsweise der verwendeten Siebart und den Eigenschaften der zu siebenden Flüssigkeit. Die im folgenden verwendeten Ausdrücke "Siebweite" oder "öffnungsweite" beziehen sich auf die Größe der öffnungen im Sieb» Die ßiebweiten können durch die Dimension der öffnungen oder durch sogenannte Maschenweite bezeichnet werden. Es gibt eine Anzahl von Standardmaßen für Maschen, die zur Angabe der Sieböffnungen verwendet werden. Dazu gehört das Maßsystem nach Tyler, das U.S.-ßtan&ardsystem, das britische System sowie das des InstitutsIGLr Bergbau und Metallurgie. Obwohl jede dieser Siebbezeichnungen verwendet werden kann, beziehen sich die hier angegebenen Sieböffnungen auf das amerikanische Standardsystem.

Die Sieböffnungen des ersten VibrationsSiebes müssen genügend groß sein, um sich dem gesamten Flüssigkeitsstrom, der im Kreislauf fließt, anzupassen. Dieses erfordert im allgemeinen eine Maschenweite zwischen 1o und 1oo Maschen (2 bis o,1#9 mm). Wie oben erwähnt, muß das zweite Vibrationssieb wesentlich feiner

300826/0266 **

als das erste Vibrationssieb sein. Es muß fein genug sein, um die zusätzlichen beim Bohren entstandenen Feststoffe auszusieben und soll für gewöhnlich eine Maschenweite von etwa 1oo Maschen (o,149 mm) besitzen oder noch feiner sein, vorzugsweise eine Maschenweite zwischen I00 und 325 Maschen (o,149 bis o,o44mm) aufweisen. .

In den beiliegenden Zeichnungen stellt

Figur 1 ein Fließdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung dar; .

Figur 2 ist eine öchemazeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform der "Vorrichtung gemäß der Erfindung darstellt.

Einer der wesentlichsten Kostenpunkte bei der Behandlung von Bohrflüssigkeiten sind die Kosten,' die entstehen, um die Wirkungen der beim Bohren entstandenen Feststoffe auf die Eigenschaften der Flüssigkeit zu beseitigen. Die beim Bohren entstehenden Feststoffe treten als verhältnismäßig große Teilchen in die Flüssigkeit ein, aber infolge mechanischer und chemischer Einwirkungen zerfallen sie zur Größe von Schlamm- oder Tonteilchen. Derartig kleine Teilchen können mit Hilfe der üblichen Bohrflüssigkeitssiebe,z.B. einem Schalensieb, nicht entfernt werden; wenn man sie sich in dem Syst.em anreichern lässt, so erreichen sie eine derartige Konzentration, daß die Flüssigkeit s eigenschaft en nachteilig beeirflnsst werden. Um diese nach-' teiligen Wirkungen zu beseitigen, werden die Bohrflüssigkeiten normalerweise zur Entfernung der Feststoffebehandelt. Die Entfernung dieser Feststoffe ist jedoch kompliziert, wenn Bohrflüssigkeiten mit Beschwerungsmitteln verwendet.werden, infolge der

a Gaö^6/026 8

AnweseniLeit von Baryt ader anderem Beschwerungsmaterial im Bohrflüssigkeit ssystem. Diese Stoffe tragen häufig zu den hauptsächlichen Kosten des ganzen Systems, bei. Erwünscht wäre es, wenn die Entfernung der Feststoffe ohne einen Verlust an wesentlichen Mengen des Beschwerungsmaterials oder anderer wertvoller Zusatzstoffe zur .Flüssigkeit erreicht werden könnte.

Flüssigkeiten auf Wassergrundlage, die Beschwerungsmittel enthalten und bei Bohroperationen verwendet werden, "bestehen für gewöhnlich aus einer wässrigen Suspension dreier Arten von Feststoffen, die verschiedene Teilchengröße besitzen. Diese Feststoffe bestehen aus reaktionsfähigem Ton, wie Bentonit, einem Beschwerungsmaterial, wie Baryt, und den beim Bohren entstandenen Feststoffen. Dabei ist Bentonit der hauptsächlichste Bestandteil, der dazu dient, einer auf Wassergrundlage hergestellten Flüssigkeit die gewünschte Viskosität zu verleihen. Bentonit hat eine Teilchengröße von weniger als 1 Mikron. Bayt wird dazu verwendet, um der Bohrflüssigkeit das gewünschte spezifische Gewicht zu verleihen. Gemäß den Angaben des amerikanischen Erdölinstituts besitzt er eine Teilchengröße zwischen 0 und 200 Mikron, wobei mindestens 97 Gew.-% durch ein 2oο-Maschen-Sieb (öieböffhungen 0,074 mm) hindurchgehen sollen. Bei einem Baryt guter Qualität haben die Mehrzahl der Teilchen eine Teilchengröße zwischen 2 und 60 Mikron. Die Teilchengröße der beim Bohren erhaltenen Feststoffe schwankt innerhalb eines weiten Gebietes, was von der Art des verwendeten Bohrmeißels, der Art der erbohrten Formation und vom Grad des mechanischen und chemischen Abbaus abhängt, der sich erfahrungsgemäß einstellt. Teilchen von einer Größe von

30S826/02I9 ·--/'?

1 Mikron oder große Teilchen von mehreren 1ooo Mikron sind dabei unbekannt. Die beim Bohren entstandenen Feststoffe und der Bentonit haben· ein spezifisches Gewicht von etwa 2,6, während Baryt ein spezifisches Gewicht von etwa 4,2 besitzt. Daraus ist ersichtlich, daß die Dichte der Bohrflüssigkeit in der Hauptsache durch die Anwesenheit des Baryts bedingt ist ο Es sei bemerkt, daß der Baryt auch als Beschwerungsmaterial für andere Arten von Bohrflüssigkeiten verwendet werden kann, einschließlich solcher wässriger Flüssigkeiten, die Polymerisate enthalten, Flüssigkeiten auf der Grundlage von Öl oder Bnulsionsflüssigkeiten.

Die in einer Bohrflüssigkeit enthaltenen Feststoffe können nach ihrer Teilchengröße klassifiziert werden. leuchen, die größer sind als 74 Mikron, werden als Sand bezeichnet, Teilchen zwischen 2 und 74 Mikron als Schlamm und leuchen unter 2 Mikron als Ion.Bei Anwendung dieser Klassifizierung auf die drei oben erwähnten Arten von Feststoffen besteht Baryt im wesentlichen s.us Teilchen von Schlammgröße. Bentonit besitzt die Größe von Tonteilchen und die beim Bohren entstandenen Feststoffe stellen eine Mischung aller drei Klassen dar. Daraus ist ersichtlich, daß die Größenverteilung der beim Bohren erhaltenen Feststoffe über diejenige von Bentonit und Baryt hinübergreift. Infolge des Übergreif ens .. dieser Teilchengrößenverhältnisse ist es unmöglich^ alle unerwünschten beim Bohren erhaltenen Feststoffe zu-entfernen und nur alle wertvollen Bestandteile wiederzugewinnen. In der Praxis werden im allgemeinen Anstrengungen gemacht, um so viel wie mög- . lieh der beim Bohren entstandenen Feststoffe zu entfernen, ohne hierbei einen Yerlust beträchtlicher Mengen der wertvollen Bestandteile in Kauf nehmen zu müssen. Die bisher im allgemeinen

309826/02S8

ar-

angewandten Verfahren zur Entfernung von Feststoffen aus "beschwerten Bohrflüssigkeiten waren nicht besonders erfolgreich in dieser Hinsicht, da wesentliche Mengen der wertvollen S¹IUssigkeitsbestandteile und Zusätze verlorengingen.

Obwohl eine Überlappung der leilchengröße der drei Typen von Feststoffen, die in Bohrflüssigkeiten auf Wassergrundlage vorhanden sind, vorliegt, liegt die Hauptmenge der Seuchen jeder Art von Feststoffen für gewöhnlich innerhalb einer verschiedenen Größenordnung. Gemäß vorliegender Erfindung wurde ermittelt, daß wesentliche Mengen der beim Bohren erhaltenen Feststoffe von Sand- und Schlammgröße aus dem Bohrflussigkeitssystem entfernt werden können, während der Verlust an Baryt und anderen wertvollen Zusatzstoffen auf einem Minium gehalten wird. Die vorliegende Erfindung soll allgemein unter Bezugnahme auf das Fließdiagramm der Figur 1 beschrieben werden und speziell unter Bezugnahme auf die Vorrichtung, die in Figur 2 dargestellt ist. Dabei wird eine Bohrflüssigkeit, die auf Wasserbasis, ölbasis oder Emulsionsbasis hergestellt ist, aus einem im Bohrzustand befindlichen Bohrloch abgezogen und zunächst durch ein erstes Sieb hindurchgeleitet, in dem die großen Teilchen der beim Bohren erhaltenen Feststoffe abgesiebt und verworfen werden. Die Seilchengröße dieser Feststoffe hängt von der Maschenweite des verwendeten Siebes ab, sie liegt gewöhnlich zwischen 1o und 1oo Maschen (2 bis o,149 mm). Nachdem die Bohrflüssigkeit durch das erste Sieb hindurchgeströmt ist, fließt sie durch eine Zentrifugaltrennvorrichtung zur weiteren Abtrennung von Feststoffen. In dieser Verfahrensstufe wird die Flüssigkeit durch Zentrifugieren in einen Abstrom geringer Dichte und in einen am

.../9 309826/02S9

geBoden befindlichen Schlamm hoher Dichte trennt. Der Abstrom enthält im wesentlichen die Gesamtmenge des Bentonits, wenn dieser verwendet worden ist, und es werden auch wesentliche Mengen des Baryts zu dem Bohrlochsystem zurückgeführt. Je nach ihrer Teilchengröße können auch "beim Bohren entstandene Feststoffe-in dem Abstrom vorhanden sein. Die Menge der durch Bohren entstandenen Feststoffe im Abstrom kann durch Anwendung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung in einem sehr frühen Stadium der Bohroperation auf ein Minimum verringert werden. Dieses führt zu einer frühzeitigen Entfernung der großen, durch Bohren entstandenen Feststoffe und verhindert so, daß diese mechanisch zu Schlamm- oder Tongröße abgebaut werden, die außerordentlich schwer zu entfernen sind. Der Bodenschlamm besteht im wesentlichen aus Baryt und beim Bohren entstandenen Feststoffen.Dieser wird weiter in einem zweiten Sieb behandelt. In dieser 'Verfahrensstufe werden zusätzliche beim Bohren entstandene Feststoffe ausgesiebt und verworfen, während die Hauptmenge des Baryts durch das Sieb hindurchgeht und in das Flüssigkeitssystem zurückkehrt. Versuche haben gezeigt, daß der größere Volumenanteil der beim Bohren entstandenen Feststoffe, die in dem Bodenschlamm enthalten sind, aus der Flüssigkeit durch den zweiten Siebprozess entfernt werden kann.

Die Zentrifugaltrennung kann mit Hilfe irgendeines Zentrifugalseparators durchgeführt werden, wie er für gewöhnlich bei der Behandlung von Bohrflüssigkeit verwendet. Hierzu gehören Hy-

wird . .

drozyklone, die häufig als Sand- und Schlammentferner bezeichnet werden, und gewöhnliche Zentrifugen. Hydrozyklone werden jedoch bevorzugt, da sie einen Schlamm liefern, der in der zweiten Siebstufe leicht ausgesiebt werden kann. Überdies werden Hydx>-

.../10

30982670268

40

one für gewöhnlicli zur Behandlung der gesamten in einem Bohrloch zirkulierenden Flüssigkeit verwendet, während Zentrifugen normalerweise nur zur Behandlung eines Teils der Bohrflüssigkeit "benutzt werden. Es ist vorzuziehen, daß die gesamte umlaufende Bohrflüssigkeit behandelt wird, um die beim Bohren entstandenen Feststoffe so rasch wie möglich zu entfernen. Eine genügende Anzahl von Hydrozyklonen sollte vorgesehen sein, die mindestens der Gesamtmenge der mit normaler Geschwindigkeit zirkulierenden Bohrflüssigkeit angepasst ist. Die Entfernimg der beim Bohren entstandenen grobkörnigen Feststoffe in der ersten Siebstufe ermöglicht es, daß die Zentrifugalseparatoren wirksamer betrieben werden können. Grobkörnige, beim Bohren entstandene Feststoffe, zeigen das Bestreben, die Zentrifugalseparatoren und besonders die Hydrozyklone zu verstopfen.

Die Siebe zur Durchführung der ersten und zweiten Siebstufe sind Vibrationssiebe, die im folgenden als erstes und zweites Vibrationssieb bezeichnet werden. Die hier verwendeten Vibrationssiebe sind solche, denen eine periodische Bewegung oder Schwingung bestimmter Frequenz erteilt wird. In Abhängigkeit von der Konstruktion des Siebes kann die Bewegung hin- und hergehend, kreisend, drehend oder spiralförmig sein oder eine Kombination dieser Bewegungsformen darstellen. Auch andere spezielle Bewegungen sind denkbar. Wie oben erwähnt, muß das zweite Vibrationssieb wesentlich feiner sein als das erste. Die Maschenweite des zweiten Vibrationssiebes liegt vorzugsweise zwischen 1Oo und 325 Maschen (ο,14·9 bis o,44 mm). Es sei darauf hingewiesen, daß der Bodensatzschlamm nur einen Bruchteil des gesamten i'lüssigkeitsstroms darstellt, und daß daher die Größe des zweiten Vi-

.../11 309826/Q2S9

brationssiebs erheblich geringer sein kann als dieses der ist, wenn der gesamte Strom im zweiten Vibrationssieb zu behandeln wäre. Versuche unter Verwendung von Sieben.mit Öffnungen von o,149 mm, o^c-5 mm und o,o74 mm haben ergeben, daß wesentliche Mengen der beim Bohren entstandenen Feststoffe in der zweiten Siebstufe entfernt werden können, während gleichzeitig nur zu vernachlässigende Mengen von Baryt verlorengingen.

Die folgende Tabelle zeigt die bevorzugten Sieböffnungen des ersten und zweiten Vibrationssiebes, die durch vier Standardsysteme bezeichnet werden.

Durch-	US-	TyIer-	Brxtxsh-	Standard
schnitt-	Stand	St and-	Standard	desInstitu
lieheSi eb-	ard	ärd		tes fürBerg
. öffnung in				bau und
Mikron				Metallurgie

Erstes Vibrationssieb 15o-2ooo 1o~1oo 9-1oo

8-I00

Zweites Vibrationssieb 44-150 I00-325 I00-325 I00-300

8-9o

9o-2oo

licr Siebprozess in der zweiten Siebstufe kann dadurch verbessert werden, daß man ein Sprühsystem zum Waschen der auf dem Sieb sich ansammelnden Feststoffe vorsieht. Beim Waschen des ausgesiebten Materials mit einer Waschflüssigkeit oder der Bohrflüssigkeit kann die Menge des Barytverlustes reduziert werden.

.../12

30982β/026-β

Der Abstrom aus dem Zentrifugalseparator bzw. den Separatoren und der Teil des Bodensatzschlammes, der durch das zweite Vibrationssieb hindurchgegangen ist, werden zu dem Bohrflüssigkeitssystem zurückgeleitet. Es können aber auch der Seil dee Bodensatzschlammes, der durch das zweite VibrationssyateiQ hindurchgegangen ist, und der Abstrom oder Teile hiervon gelagert und zu gewünschter Zeit in das System wieder zurückgeführt werden.

Die dreistufige Behandlung der Bohrflüssigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit Hilfe einer Vorrichtung - wie sie in Figur 2 dargestellt ist - durchgeführt werden; Die Vorrichtung besteht in der Hauptsache aus drei wesentlichen Bestandteilen : einem ersten Vibrationssieb 1o, einem Zentrifugalseparator 11 und einem zweiten Vibrationssieb 12. Diese Beetandteile sind dazu geeignet, um in einem herkömmlichen Bohrsystem installiert zu werden, das seinerseits sehr komplex sein kann, indem es aus mehreren Oberflächenbehältern und einer Mehrzahl von S¹IUssigkeitsb ehandlung s einrichtung en bestehen kann. Es kann jedoch auch sehr einfach sein, indem es nur ein Minimum von Oberflächenbehältern und eine Behandlungseinrichtung aufweist.' Zum Zirkulieren der Bohrflüssigkeit von der Oberfläche durch das Bohrgestänge in das Bohrloch, aufwärts zur Hingwulst des Bohrlochs und schließlich zurück zur Oberfläche werden für gewöhnlich Bohrflüssigkeitspumpen verwendet, die sogenannte Duplex-Pumpen, doppelt wirkende Pumpen oder solche mit hin-und hergehender Bewegung darstellen. Diese Pumpen und die Art|in der sie zum Zirkulieren der Flüssigkeit im Bohrloch verwendet werden, sind allgemein bekannt und brauchen daher nicht ausführlicher diskutiert zu werden.

.../13 3Ö982G/Ö2S9

Wie oben bereits angegeben, ist das erste Vibrationssieb Lo für gewöhnlich mit einer normalen Schalenschüttölvorrichtung ausgerüstet, die eine Maschenweite zwischen etwa 'Io und 1oo Maschen (2 bis 0,14-9 mm) aufweist. Die Sieböffnungen sollen so klein wie möglich sein*, aber infolge der Tendenz, feiner Siebe, sich zu verstopfen, werden Maschenöffnungen, die feiner sind als 8o Maschen (o,177 ¹⁰⁰O selten verwendet. Wie in Jfigur 2 dargestellt ist, liegt das erste Vibrationssieb über einem Behälter 13 des Flüssigkeitssystems und ist mit dem nicht dargestellten Bohrkopf durch die Leitung 14 verbunden. Eine schräge Siebfläche 15 wird durch übliche nicht dargestellte Vorrichtungen, in Vibration versetzt. Die Bohrflüssigkeit aus dem Bohrloch tritt in den Rahmen des Vibrationssiebes ein, passiert die Siebfläche 15, die große Teile abtrennt, und fällt unter der Wirkung der- Schwerkraft in den Behälter 13· Die auf der Siebfläche ausgesiebten Teilchen werden in eine nicht dargestellte Abfallgrube entleert.

Zentrifugal-Der in der Zeichnung dargestellte Separator 11 besteht aus einer · Mehrzahl von Hydrozyklonen kleinen Durchmessers, die in Parallelschaltung miteinander verbunden sind. Diese Einrichtungen bestehen aus konusförmigen Gehäusen und werden je nach dem Durchmesser des Konus als Schlamm- oder Sandentferner bezeichnet. Jeder Konus ist mit einer Überlaufeinrichtung (einer Wirbelvorrichtung) ausgestattet, durch die der Abstrom abläuft. An seinem Scheitel be-, sitzt jeder Konus eine kleine Öffnung, durch die der Bodensatzschlamm austritt. Die Hydrozyklon© 11 sind durch die Leitung 17

.../14

309826/0269

parallel miteinander verbunden, die vom Behälter 13 heraufführt und einzelne nicht dargestellte Eintrittsleitungen für «jeden der Hydrozyklone 11 aufweist. Die Eintrittsleitungen führen die Bohrflüssigkeit tangential in jeden Hydrozyklon 11 ein. Die tangentiale Geschwindigkeit der in jeden Hydrozyklon 11 eintretenden Flüssigkeit bewirkt das Entstehen einer Zentrifugalkraft. Die Flüssigkeitsspiralen bewegen sich abwärts zum Scheitel des Konus entlang den konischen Wänden der Vorrichtung, während gleichzeitig aufwärts gerichtete Spiralen zurück durch die Mitte des Konus strömen und aus der Überlauföffnung als Abstrom geringer Dichte austreten. Die durch die Spiralbewegung erteilte Zentrifugalkraft zwingt die .Feststoffe nach außen gegen die Konuswände, wo sie infolge der Schwerkraft herabsinken und durch die an der Unterseite am Scheitel vorhandene Abflussöffnung austreten.

Der Überlauf oder Abstrom jedes Hydrozyklons 11 wird in einer Kopfleitung 18 gesammelt, strömt durch die Leitung 19 und tritt in den Flüssigkeitsbehälter 2o aus. Der Scheitel jedes Hydx'ozyklons 11 ist mit einer Einstellungsmutter 22 ausgestattet, um die Geschwindigkeit des Austritts des Bodensatzschlammes zu regeln. Für gewöhnlich werden 8 bis 16 Hydrozyklone dieses geringen Durchmesser, d.h. Schlammentferner, benötigt, um die volle im Kreislauf geführte Menge der Flüssigkeit zu behandeln. Hydrozyklone mit größerem Durchmesser, also sogenannte Sandentferner, liabeneine höhere Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeit als die konusförmigen Einrichtungen kleineren Durchmessers. Wenn auch von diesen größeren weniger Einheiten erforderlich sind, um die gesamte Flüssigkeitsmenge zu behandeln, vermögen sie jedoch keine so vo.llständige Abtrennung der Feststoffe herbeizuführen wie die konusförmigen Gebilde kleineren DurchmesserH. Vorzugsweise besitzen

.../15

30982S/02S9

die Hydrozyklone 11 einen Eonusdurchmesser von 15cm oder weniger, vorzugsweise 1o cm oder weniger.

Der Bodensatzschlamm jedes Hydrozyklons 11 wird im Behälter 23 gesammelt und strömt unter der Einwirkung der Schwerkraft in das darunterliegende zweite Vibrationssieb 12. Diese Vorrichtung "besteht aus einem Rahmen 24, der mit Hilfe einer Mehrzahl .von Federn 26 auf einer feststehenden Grundfläche 25 montiert ist. Innerhalb des Rahmens 24- ist das Sieb 27 angeordnet, ebenso sind Mittel vorgesehen, um dem Rahmen 24 und dem Sieb 27 eine 'Vibrationsbewegung zu erteilen. Das Sieb besitzt einen kreisförmigen Rahmen, der ein kreisförmiges Sieb umschließt, und ist mit einem Motor 28 ausgestattet, der exzentrische Gewichte 29 und 3o aufweist, um der Einrichtung eine Vibrationsbewegung zu erteilen. Wie dargestellt, ist der Motor 28 am Rahmen 24 mit Hilfe einer Einrichtung 32 befestigt. Die exzentrischen Gewichte 29 und 3o sind an gegenüberliegenden Enden der Motorwelle angeordnet,die vertikal steht. Die Drehung des oberen Gewichtes 29 ergibt eine horizontale Vibration, während die Drehung des unteren Gewichtes 3o eine Vibration in vertikalen und tangentialen Ebenen verursacht. Die Vibration des Siebes 27 bewirkt, daß das darauf gesammelte Material sich vom Mittelpunkt zur Peripherie bewegt. Die charakteristischen Merkmale des Siebprozesses können variiert werden, indem man sowohl die Größe der Gewichte 29 und 3o sowie auch järe relative Winkelstellung zueinander entsprechend regelt. Die Vibrationsfrequenz entspricht der Umlaufgeschwindigkeit des: Motors. !Für gewöhnlich verwendet dieser Typ von Separatoren einen Motor mit 1@oo bis 18oo Umdrehungen pro Minute. Das im Inneren des Rahmens 24 angeordnete Sieb 27 befindet sich für ge-

309826/0219

wohnlich In einer Horizont al ebene. Ia Bannen 24· ist oben neben den äußeren Umfang des Siebes 27 eine Öffnung 31 vorhanden, die als Austritt für das auf dem Sieb 27 angesammelte Material dient. Unter dem Sieb 27 befindet sich das Kuppeldach 35· Sas durch das Sieb 27 hindurchtretende Material wird auf diesen Bach 35 gesammelt und bewegt sich radial nach außen, wobei es durch die Randöffnungen 33, die im unteren feil des Rahmens 24 vorgesehen sind, austritt. Die Feststoffe, die durch die Öffnung 31 austreten, werden in den Behälter 34- entleert und der durch das Sieb 27 hindurchströmende Schlamm gelangt durch die Öffnung 33 in den Hauptbehälter 2o.

Bas zweite Vibrationssieb 12 kann auch ein· Wascheinrichtung auf-, weisen, wie sie allgemein bei Ziffer 37 dargestellt ist. Innerhalb des Rahmens 24- ist ein Sprühring 33 aufgehängt, der .mit einer Mehrzahl von Sprühdüsen 39 ausgerüstetjLst und sich über dem Sieb 27 befindet. Die aus den Sprühdüsen 39 ausströmende flüssigkeit wäscht das .auf dem Sieb 27 angesammelte Material. Die Wascheinrichtung 37 kann mit Wasser oder einer anderen Waschflüssigkeit betrieben werden, die durch die Leitungev«Äi|iiliiag 4° .'bu- · geführt wird und mit der Art der Bohrflüssigkeit rertrSglieh ist, oder die Einrichtung kann.auch mit der Bohrflüssigkeit selbst über die Leitungsverbindung 4-1 beschickt werden.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Bezugnahme auf bestimmte Arten von Einrichtungen beschrieben ist, sei darauf .hingewiesen, daß auch andere Einriohtungstypen verwendet werden können, die nibht besonders beschrieben sind, überdies kann die Srfindung zur Behandlung jeder Art beschwerter Bohrfliieeigkeit verwendet

• /17

309626/0269

werden. Alles,was erforderlich ist, besteht darin, daß die durchschnittliche Teilchengröße des Beschwerungsmaterials kleiner ist als die durchschnittliche !Teilchengröße der "beim Bohren entstandenen Feststoffe.

Unabhängig von der besonderen Art der verwendeten Einrichtung können die Zentrifugalseparatoren., d.h. die Hydro Zyklone, und " das zweite Vibrationssieb 12 als Einheit auf einer geeigneten Unterlage montiert werden, die^: als Träger für diese Bestandteile und als Hilfseinrichtung dient. Eine solche Unterlage ermöglicht die Tragbarkeit der gesamten Anlage und gestattet es, daß die ganze Einrichtung über einem üblichen Bohrflüssigkeitsbehälter angeordnet wird, wie etwa dem Behälter 2o, der in Figur 2 dargestellt ist.

Im Betriebe wird die-aus dem Bohrloch abgezogene Bohrflüssigkeit zunächst durch das erste Vibrationssieb 1o geleitet und wird dann durch eine Hilfspumpe 36 durch die in Parallelschaltung verbundenen Hydro Zyklone 11 gepumpt. Die Einstellmuttern 22 der Hydrozyklone werden so einreguliert, daß sie im Fließbetriebe ein Austreten des Bodensatzschlammes in Sprühform gestatten« Das Volumen des Bodensatzschlammes beträgt normalerweise weniger als etwa 1o% der gesamten in die Hydrozyklone 11 eingeleiteten Flüssigkeit. Der aus den Hydrozyklonen 11 austretende Abstrom geringer Dichte wird durch die Kopfleitung 18 und die Leitung 19 in das Flüssigkeitssystem zurückgeführt. Der Bodensatzsßhlamm, der im Behälter 23 sich sammelt, fließt infolge seiner Schwere zum zweiten Vibrationssieb 12. Dieser Schlamm wird in die Mitte des Siebes 2? eingeleitet. Die Teilchen kleiner Größe und die Haupt-r

" "*^/18

menge der Flüssigkeit strömen durch, das Sieb 27 auf das Kuppeldach 35 und anschließend durch die Dachaustrittsöffnung 33 ab. Die auf dem Sieb 27 gesammelten Stoffe werden unter Vibration in kreisförmiger und radialer Richtung gegen die äußere Peripherie des Siebes 27 geschoben, wo sie gesammelt und durch die öffnungen 31 abgeführt werden. Diese Materialien werden als Abfall entfernt. Die Fließkapazität des Vibrationssiebs 12 und die Siebwirkung können durch Änderung der Vibrationsfrequenz, die Anzahl der Gewichte und deren relative Winkelstellung zueinander geregelt werden. Diese Einstellungen können durch Versuche geändert werden, bis die beste Leistung erzielt ist. Unter den Arbeitsbedingungen kann der Inhalt des Behälters 2o, der den Abstrom geringer Dichte und den Bodensatz aus dem zweiten Vibrationssieb 12 aufnimmt, gerührt werden, um zu sichern, daß der Baryt in der Flüssigkeit gleichmäßig verteilt bleibt.

Die folgenden Beispiele erläutern die Wirksamkeit des Verfahrens und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung bei der Entfernung von beim Bohren entstandenen Feststoffen aus einer beschwerten Bohrflüssigkeit. Der beim ersten Versuch verwendete Apparat besass zehn Hydrozyklone von etwa Ίο cm Durchmesser und ein Vibrationssieb von 1,2o mj eine Zentrifugalpumpe mit 2o PS fördert die Flüssigkeit in jeden der parallel geschalteten Hydrozyklone mit einem Druck von etwa 2,5 atü. Das in dem Separator verwendete Sieb war ein Tuch mit 12o Spannbolzen, dessen Maschenweite I00 Maschen (o,149 mm) des amerikanischen Standards betrug. Zur Vibration des Siebes wurde ein Motor mit I800 Umdrehungen pro Minute verwendet, der mit oberen und unteren Gewichten ausgestattet war. Während des Beginns der Operation wurde die Zahl der Ge-

.../19

300826/0269

2243671

wielite und ihre Winkelstellung so eingeregelt, daß die beste Leistung erzielt wurde. Die "bei dem Versuch -verwendete Flüssigkeit /bestand aus einer bentanithaltigen Flüssigkeit auf Wasserbasis, die Baryt und "beim Bohren entstandene festkörper enthielt. Sie Td es as s folgende Eigenschaften : .

Plastische Viskosität . 11 Zentipoxses

Fließgrenze 58,5 mg/cm²

112 Pfund pro 100 Quadratfuss) Dichte 1,29 (io,8 Pfund

je amerik. Gallone)

Gesamtfeststoffgehalt 15 Vol.-%

Teilchengröße der gesamten Feststoffe 1-5 Mikron 5 Gew.-% 5-5o Mikron 75 Gew.-% 5o-74Mikron 15 Gew.-% über-74 Mikron . ■ 5 Gew.-% .

Die Bohrflüssigkeit wurde in die Hydrozyklone mit einer Gesamtdurchschnittsmenge von 14^o Litern pro Minute (383 ΉΒ-Galonen) eingeleitet,und der Bodensatzschlamm aus fünf Hydrozyklonen wurde auf einem Yibrationssieb weit erver arbeit et. Die volumetrischen Ausflussmengen des Abstroms aus den "Hydrozyklonen, des Bodensatzschlamms der Hydrozyklone, des auf dem Yibrationssieb ausgesiebten Materials und des durch das Yibrationssieb hindurchgegangenen Materials wurden periodisch gemessen. Die Proben, die an all diesen Versuchsstellen entnommen worden waren, wurden analysiert. Die Erg ebniss eQ[_er Versuche, die etwai Stunde dauerten, sind im folgenden zusammengefasst. Etwa 92 Gew.-% der in dem Hydrozyklonabstrom enthaltenen Feststoffe hatten eine Teilchengröße von weniger als 3o Mikron, unter der Voraussetzung, daß die Hydrozyk-

.../2o

300826/0268

lone zufriedenstellend arbeiteten. Etwa 67 Grew«-% der in dem Bodensatzschlamm enthaltenen Feststoffe hatten eine Teilchengröße von 2o bis 5o Mikron, wobei die größeren und kleineren Teilchen sich etwa die Waage hielten. Etwa 82 % des Baryts passierten das Vibrationssieb und 18% wurden verworfen. Von den in dem Bodensatzschlamm enthaltenen, beim Bohren entstandenen Feststoffen passierten 44% das fc>ieb und 56 % wurden verworfen.

Unter Verwendung der gleichen Vorrichtung wurde ein zweiter Versuch durchgeführt, mit dem Unterschied, daß die Waschanlage eingesetzt wurde, um die auf dem Vibrationssieb gesammelten Teile zu waschen. Die Waschanlage bestand aus sechs ßprühdüsen} das Wasser wurde der Waschanlage mit einem Druck von 1,33 &tü (19 Pfund pro Quadstzoll) zugeführt. Die Baryt und beim Bohren entstandene Feststoffe enthaltende Bohrflüssigkeit hatte folgende Eigenschaften :

Plastische Viskosität · 16 Zentipoises

Fließpunkt 60,0 mg/cm (12,5

Pfund je 1oo (Quadratfuss)

Dichte 1,1? (11,9 Pfund je

amerik. Gallone)

pH-Wert 9,4

Gesamter Feststoffgehalt 191 ο Vol.-%

Dje Bohrflüssigkeit wurde mit einer Gesamtmenge von 1548 Litern pro Hinute (4o9 amerikanische Gallonen) hineingepumpt. Der" Boden-

.../21

309826/0259

-2T-

satzschlamm von. fünf Hydro Zyklonen wurde auf das Vibr at ions sieb entleert. Bei diesem Versuch, wurde fast die gesamte Menge des Baryts zusammen mit 39% der in dem Bodensatzschlamm des Hydrozyklons enthaltenen, beim Bohren entstandenen Feststoffe wiedergewonnen; etwa 61% der beim Bohren entstandenen Feststoffe wurden verworfen. ' ■

Die Technik der Regelung der Feststoffmenge gemäß vorliegender Erfindung wurde weiterhin unter praktischen Bohrbedingungen getestet. Ein Bohrloch in Süd-Louisiana wurde mit einer beschwerten, bentonithaltigen, auf Wassergrundlage angesetzten Bohrflüssigkeit erbohrt, die folgende Eigenschaften besass :

Plastische Viskosität 23 Zentipoises

Fließgrenze 58,5 mg/cm²(12Pfund

pro 1oo Quadratfuss)

Dichte 1,19 bis 1,2

(Io - 1o,5 Pfunde pro amerik. Gallone)

pH-Wert . . _: 1o,8 ■

Gesamtfeststoffgehalt 11 Vol.-%

Das erste Vibrationssieb wurde mit dem montierten fcJchaleiischüttler ausgerüstet, der zwei übereinander angeordnete Siebe besass, von denen das obere 3o Maschen (o,59 mm) und das untere 5o Maschen (o,3 mm) aufwies.

Eine auf Kufen montierte Einheit bestand aus zehn Hydrozyklonen mit 1o cm Durchmesser und einem Vibrationssieb, das über einen normalen Bohrflüssigkeitsbehälter, wie er in diesem System be-

.../22

309826/0259

22*9671

nutzt wurde, gesetzt wurde. Das Vibrationssystem bestand aus einem Doppeldeck-Vibrationssiebseparator von 1,22 ι Länge (4 Fuss). Das Vibrationssieb ist ähnlich dem in i'igur 2 dargestellten und beschriebenen, mit der Ausnahme, daß es zwei 3iebeinheiten übereinandergestapelt enthält. Jede Siebeinheit ist mit einem Sieb, einem darunterliegenden Kuppeldach und getrennten Auslässen zum Abführen des ausgesiebten Materials und des hindurchgetretenen Materials ausgestattet. Das obere Sieb war ein 'Jhich mit 23o Spannbolzen und das untere Sieb bestand aus einem Tuch mit 165 Spannbolzen. Die beiden 'IHicher mit 25o und 165 Spannbolzen haben Mascheriöffnungen, die 2oo und 14o Haschen nach dem amerikanischen Standard (o,o74 und o,1o5 mm) entsprechen. Ein Flüssigkeitsverteiler am Eintritt des Vibratioricsiebs leitet das zugeführte Material auf jede der getrennten Einheiten. Über dem oberen Sieb war eine Waschanlage montiert. Der zweistöckige Separator bestand also aus zwei Siebeinheiten, die parallel geschaltet waren. Die Siebeinheiten waren auf dem selben Grundgestell angeordnet, für beide wurde eine Vibration mit einem Motor hervorgerufen, der 18oo Umdrehungen pro Minute machte und oben und unten an seiner Welle Gewichte aufwies.

Die Bohrflüssigkeit, die eine Dichte von 1,19 bis 1,25 Oo bis 1o,5 Je amerikanischer Gallone) besass, wurde aus dem Bohrloch

Pfund
durch den montierten Schalenschüttler hindurchgeieibeb, dex^% die großen, beim Bohren entstandenen Feststoffe entfernte. Die ii'iüasigkeit wurde dann mit der Geschwindigkeit, mit dex* sie im Bohrloch zirkulierte, durch die Hydrozyklone hindurchgeleitet. Die Pumpengeschwindigkeit und der Ριωιχ) endruck betrugen diii'ahscimiüblich 11oo Liter (36o amerik. Gallonen pro Minube) und etwa

309826/0259

2,45 atü (35 Pfund pro Quadratzoll). Die HydroZyklone trennten die Flüssigkeit in einen Abstrom geringer Dichte, der· in das Ji'iÜGRi^ktiitssy stern zurückgeführt wurde, und einen Bo den sat ζ schlamm hoher Dichte. Diesex¹ Bodensatzschlamm wurde weiter mit einem Vibrations;sieb "behandelt. Das Volumen des von jeder Siebeinheit des Vibrationssystems ausgesonderten Materials wurde gemessen. Dabei v/urd.'.- der Gehalt an Baryt und beim Bohren entstandenen Feststoffen jos'uimrnb. Die durch das Vibrations system während einer 8-stündigtn VereuchscLauer ausgesonderten Materialien hatten folgende durchöclinittliche Eigenschaften :

Gesamtfeststoffe ■■ 55 Vol.r-%

Dichte . 2,0 (16,9 Pfund ge

amerik. Gallone)

Vol.-/» der beim Bohren entstandenen Feststoffe 51

V0I.-/& Baryt ■ . 5,6

jag Hange des wüiirond des Versuchs ausgesonderten Baryts betrug üurchBChnittlioh 73 »9 kg (163 Pfund)pro Stunde, während die Menge ,so:? abj;; eu chi cd en 3Ji, beim Bohren entstandenen Feststoffe durch-ücJinitrlich, ^oo kg (11o3 Pfund) pi'O ö tun de betrug. Die Menge des -•^:ur-s-;esondorten J^aryto beträgt weniger als 1 % des gesamten in die j\y αϊ ό zyklon e oxiigeloiteten Baryts. Während des Anfangs stadiums d-..p. Versiiches b-.itoug die Menge der ausgeschiedenen, beim Bohren ■.in·!-:- υ ana en en u'estntoife im Durchschnitt 8o4,7 kg (177^- Pfund) CTO utuncle, aber nachdem der Feststoff gehalt der Flüssigkeit -.türen die Behandlung gemäß vorliegender Erfindung vermindert wurde, " n'yhm die Menge dor beim Bohren entstandenen₌/Feststoffe ,schi'ittvjoiöo ab, biu aui' ein Minimum von $11,2 kg (68b Pfund)

.../24

SAD ORIGINAL 309826/02

ρ r ο St un de .

Die Behandlung der Bohrflüssigkeit durch das Verfahren und System der vorliegenden Erfindung wurde weitere 8 Stunden fortgesetzt, wobei die Dichte der Bohrflüssigkeit auf 1,25 bis 1,31 (1o,5 - 11 Pfund je Gallone) durch Zusatz von Baryt erhöht wurde. Während dieser "Versuchsphase besass das durch das Vibrationssieb ausgeschiedene Material folgende durchschnittliche Eigenschaften :

Gesamtmenge der Feststoffe 51 Vol.-%

Dichte 2,13 (17,8 Pfund ge

amerik. Gallone)

Durch Bohren entstandene Feststoffe 35 Vol.-% Baryt 16,7 Vol.-%

Während der Versuchsperiode betrug die durchschnxttliche Menge an ausgeschiedenem Baryt 129 kg (285 Pfund) pro Stunde, während die Menge der ausgeschiedenen, beim Bohren entstandenen Feststoffe durchschnittlich 185 kg (4o7 Pfund) pro Stunde betrug. Während der beiden letzten Stunden des Versuches wurdejcLer Druck der Waschanlage von etwa o,28 atü (4 Pfund pro Quadratzoll) auf etwa o,84- atü (12 Pfund pro Quadratzoll) erhöht. Dieses verminderte den Barytgehalt des ausgeschiedenen Materials auf 8,3 Vol.-% und die Menge des ausgeschiedenen Baryts auf 111 kg (238 Pfund) pro Stunde.

.../25

309826/0259

Jf

Die vorhergehenden Versuche zeigen, daß das Verfahren jUnd die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in der Lage sind, beträchtliche Menge der beim Bohren entstandenen Feststoffe zu entfernen, wobei die Gesamtmenge des Baryts im wesentlichen wiedergewonnen wird. Obwohl die Erfindung auch dafür verwendet werden kann, den Feststoff gehalt der Bohrflüssigkeit zu vermindern, wie dieses durch die oben erwähnten Feldversuche demonstriert wurde, besteht der Hauptvorteil darin, wenn,sie als Mittel zur Verhinderung der Ansammlung von beim Bohren entstandenen Feststoffen in der Flüsigkeit benutzt wird. In diesem Zusammenhang soll die Behandlung der Bohrflüssigkeit gemäß vorliegender Erfindung bereits in einem frühen Stadium begonnen werden, wenn eine beschwerte Bohrflüssigkeit beim Bohren verwendet wird, wobei diese Behandlung dann weiter fortgesetzt werden soll. „

.../26

30982670259

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Entfernen von beim Bohren entstandenen [Feststoffen aus einer Bohrflüssigkeit, die in einem Bohrloch zirkuliert und heim Bohren entstandene .!feststoffe und feinverteiltes Beschwerungsmaterial enthält, welches dichter und feiner ist als mindestens ein Teil der beim Bohren entstandenen Feststoffe,wobei die Bohrflüssigkeit mit einem ersten Vibrationssieb behandelt wird, dessen Porenöffnungen so geregelt sind, daß ein Teil der in der Bohrflüssigkeit enthaltenen, beim Bohren entstandenen Feststoffe entfernt wird, während das Beschwerungsmaterial hindurchgeht, und anschließend die durch das erste Vibrationssieb hindurchgegangene Flüssigkeit einer Zentrifugaltrennung unterworfen wird, wobei ein Abstrom verhältnismäßig geringer Dichte und ein Bodensatzschlamm erhalten wird, der die beim Bohren entstandenen Feststoffe und das Beschwerungsmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstrom der im Bohrloch zirkulierenden Bohrflüssigkeit wieder zug-eleitet wird, während der schlammförmige Bodensatz mit Hilfe eines zweiten Vibrationssystems gesiebt wird, dessen öffnungen so geregelt sind, daß ein Teil der darin enthaltenen,beim Bohren entstandenen Feststoffe entfernt wird, während das Beschwerung^material hindurchgeht, wobei dieses zweite Vibrationssieb feiner ist

.../27

309826/0259

als das erste Vibrations sieb, und daß das durch. das zweite Vibrationssieb hindurchgegangene Material zu der in dem Bohrloch zirkulierenden Bohrflüssigkeit zurückgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Vibrationssieb eine Maschenweite zwischen 2,o und etwa o,H-9 mm (10 - 100 Maschen nach dem amerikanischen Standard) besitzt.

5· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Vibrationssieb ■ eine Maschenweite zwischen 0,14-9 und. etwa o,o44· mm (1oo bis 325 Maschen nach dem amerikanischen Standard) aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrifugaltrennung der Bohrflüssigkeit durch eine Mehrzahl von Hydrozykücaien erfolgt, die parallel zueinander geschaltet sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das auf dem zweiten Vibrationssieb gesammelte Material' einer Bprühwäsche unterworfen wird. '

.../28

309826/0259

Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das feinverteile Beschwerungsmaterial aus Baryt besteht.

Vorrichtung zum Entfernen der beim Bohren entstandenen Feststoffe aus einer Bohrflüssigkeit, die in einem Bohrloch zirkuliert und ein Beschwerungsmaterial enthält, das dichter und feiner ist als mindestens ein Teil der beim Bohren entstandenen Feststoffe, wobei diese Vorrichtung Oberflächenbehälter zur Aufnahme der in dem Bohrloch zirkulierenden Bohrflüssigkeit aufweist sowie ein erstes Vibrationssieb mit einer Maschenweite, die nicht feiner ist als etwa o,14-9 mm.(1oo Maschen nach dem amerikanischen Standard), und wobei dieses erste Vibrationssieb so angeordnet ist, daß es die in den Oberflächenbehälter eintretende Bohrflüssigkeit einer Siebtrennung unterwirft, sowie einen Zentrifugalseparator und eine Leitung, die einen der Behälter, der Bohrflüssigkeit enthält, mit dem Zentrifugaiseparator verbindet, gekennzeichnet durch eine zweite Leitung (19)j die den Zentrifugalseparator (11) zur Sückleitung des hier erhaltenen Abstroms mit einem der Oberflächenbehälter (2o) Verbindet, wobei das zweite Vibrationssieb (12) eine Maschenweite hat, die wesentlich feiner ist als die des ersten Vibrationssiebs (1o) und wobei das zweite Vibrationssieb (12) so ange-

.../29

309826/0259

ördnet ist, daß es den aus dem Zentrifugalseparator (.11:) strömenden Bodens atz schlämm einer Siebtrennung unterwirft und das hindurchgehende Material in einen der Qberflächenbehälter (2o) zurückführt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7»-dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Vibrationssieb (12) eine Maschenweite zwischen o, 149 und o,o44· mm ("Ίοο Ms 325 Maschen nach dem amerik. Standard) aufweist.

9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrifugalseparator (11) aus einem Hydrozyklon "besteht.

1o. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7» 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wascheinrichtung(37) über dem zweiten Vibrationssieb (12) angeordtet ist.

30 9826/0.259

Leerseife