DE2509618A1

DE2509618A1 - Suspensionsbehandlungssystem

Info

Publication number: DE2509618A1
Application number: DE19752509618
Authority: DE
Inventors: Hilbert Douglas Dahl; David Lawrence Mccain
Original assignee: Continental Oil Co
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1974-04-23
Filing date: 1975-03-05
Publication date: 1975-10-30
Also published as: AU7862675A; US3942841A; FR2268944B3; ZA751255B; FR2268944A1; AU467719B2

Description

PATENTANWALT!, T>Jtt TNQ. ERNST SOMM-EIiFELD O C Π O C 1 O

DR. DIETER V. BEZOLD 2 b O 9 D J O

DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. WOLFGANG HEUSLER

D-8 MUENCHEN 8β ^KMrO MARIA-THERBSIA-8TRASSB 22 POSTFACH ββΟβββ TKlBX 022088 TELEGRAMM SOMBEZ

9581-75

CONTINENTAL OIL COMPANY Ponca City, Oklahoma 74601 (Ver.St.A.)

Suspensionsbehandlungssystem

In der US-PS 3 269 777 ist

ein Förderer angegeben, der ein Produkt in einen Behälter ablädt , der in unmittelbarer Verbindung mit einem untertage ausgebildeten Hohlraum steht. Der Hohlraum weist einen Aufzug zum Entfernen der im Hohlraum gebildeten Suspension, einen Wasserauslaß als Überlauf, wenn Material zugefügt wird, und eine Einrichtung zum Zufügen von Wasser bei Bedarf auf. Diese Patentschrift gibt keinen Suspensionseinlaß zum untertage gelegenen Hohlraum an. Sie gibt ferner keine Einrichtung an zum Konzentrieren der Suspension aus einer Vielzahl von Leitungen und zum Aufrechterhalten der Konzentration durch Entfernen des Wassers. Obwohl eine Wasserentfernung dargestellt ist, wird das Wasser auch zum Hohlraum zurückgeführt, wenn das in den Hohlraum abgeladene Material entfernt wurde. Es wird ferner auf die US-PSen 3 512 842, 3 606 476, 3 612 615 und 3 269 777 verwiesen

Bei der Erfindung wird von der Erdoberfläche aus ein Bohrloch bis zu einer gewünschten untertage gelegenen Tiefe gebohrt und zur'Schaffung eines Hohlraums erweitert, der abgedichtet wird und bei Ausstattung mit geeigneten Eingangs- und Ausgangskanälen oder Rohrleitungen und Pegelsteuervorrichtungen zur

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Speicherung verwendet werden kann und als Kapazität für eine Feststoffregulierung in einem untertage gelegenen Fördersystem dient. Die Höhe des Hohlraums sollte von den Pumpenkopffähigkeiten des Systems und der Anzahl sowie dem Durchmesser der Hohlräume aufgrund der benötigten Speicherkapazität, der Geometrie des Abbaus und der Geologie des Gebiets abhängen. In der Nähe des Untertageabbaus könnte ein Sumpf gebaut werden zur Schaffung eines Orts für Überschußwasser einschließlich Entwässerung oder Leckverlust und Notbedingungen.

Kurz zusammengefaßt besteht gemäß der vorliegenden Erfindung ein untertage gelegenes verbessertes Suspensionsfördersystem aus einem ersten und einem zweiten senkrechten Hohlraum. Beide Hohlräume haben Entlüftungseinrichtungen zur Erdoberfläche. Die Suspensionseingangseinrichtung von einer Vielzahl von Bergwerksorten steht mit dem oberen Teil des ersten senkrechten Hohlraums und die Suspensionsausgangseinrichtung mit dem unteren Teil des ersten senkrechten Hohlraums in Verbindung. Eine mit dem Suspensionsauslaß verbundene Pumpe treibt die Suspension vom untertage gelegenen Bereich durch ein Suspensionsbehandlungsrohrsystem zu einer auf der Erdoberfläche angeordneten Aufbereitungsanlage.

Dem zweiten senkrechten Hohlraum wird Wasser durch einen mit dem oberen Teil des Hohlraums in Verbindung stehenden Einlaß zugeführt. Dem ersten Hohlraum wird auch Wasser zugeführt. Es sind Ventile vorgesehen, die bei Bedarf Wasser entweder dem ersten oder dem zweiten Hohlraum zuführen. Zwischen dem ersten und zweiten Hohlraum ist ein Abfüllsystem vorgesehen, das jegliches Uberschußwasser entfernt, das sich im ersten Hohlraum ansammeln kann. Ein Suspensionspegelanzeiger ist senkrecht im ersten Hohlraum angebracht und mißt den Pegel der Suspensionskonzentration im Hohlraum. Ein Wasserpegelanzeiger ist senkrecht dm zweiten Hohlraum angebracht und mißt den Wasserpegel. Eine an der Erdoberfläche vorgesehene elektronische Vorrichtung bestimmt die Suspensionskonzentration

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im ersten Hohlraum und den Wasserpegel im zweiten Hohlraum und bildet eine Vorrichtung zum Steuern dieser Pegel auf eine vorgegebene Höhe.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispxels anhand der Zeichnung.

Die einzige Figur zeigt ein verbessertes Suspensionsbehandlungssystem für eine untertage gelegene hydraulische Förderung.

Durch Bohren eines Bohrlochs 11 und Erweitern dieses Bohrlochs wird ein erster senkrechter Sumpf 10 gebildet. In ähnlicher Weise wird durch Bohren eines zweiten Bohrlochs 13 und Erweitern des Bohrlochs ein zweiter Sumpf 12 gebildet. Von einem Bergwerksort 15 stammende Suspension wird von einem Suspensionsfördersystem oder hydraulischen Fördersystem über eine Rohrleitung 16 in einen Einlaß 17 des senkrechten Sumpfs 10 gefördert. Ein zweiter Bergwerksort, z.B. 18, ist über eine Rohrleitung 19 mit einem zweiten Einlaß 20 verbunden. Während zwei Bergwerksorte dargestellt sind, können in Abhängigkeit von der Höhe und dem Durchmesser des Sumpfs 10 offensichtlich so viele Bergwerksorte wie benötigt verwendet werden. Der Suspensionsauslaß 21 steht mit einem Pumpeneinlaß 22 einer Pumpe 23 in Verbindung. Ein Pumpenauslaß 24 ist über eine zur Erdoberfläche führende Rohrleitung 25 mit einer Kohle-Wasserabscheideanlage 26 verbunden, wo der Ausgang Kohle 27 und durch eine Rohrleitung 28 fließendes Überschußwasser enthält. Das Überschußwasser strömt über ein gesteuertes Ventil 29 und eine Rohrleitung 30 zu einem Einlaß 31 des Sumpfs 12. über eine von einem Ventil 37 gesteuerte Rohrleitung 3 6 kann, wie durch einen Pfeil 35 dargestellt, einem Behälter zusätzliches Wasser hinzugefügt oder aus diesem entnommen werden. Ein durch einen Block 38 bezeichnetes WasserSteuersystern weist eine mit dem Ventil 37 verbundene elektrische Leitung 39 und eine mit dem Ventil 29 verbundene elektrische Leitung 40 auf, so daß, wie noch zu

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beschreiben, die Ventile einzeln betätigt werden können. Wasser aus dem Wasserspeichersumpf 12 kann über einen Auslaß 45 und eine Rohrleitung 46 entnommen und über eine Rohrleitung 47 und einen Einlaß 48 einer Pumpe 49 dem Auslaß 50 der Pumpe 49 und über eine Rohrleitung 51 einem Einlaß 52 des senkrechten Sumpfs 10 zugeführt werden. Wasser kann auch über eine Rohrleitung zum Einlaß einer Pumpe 57, zum Auslaß 58 der Pumpe 57, zu einer Rohrleitung 59 und zu Ventilen 60 und 61 geliefert werden. Das Ventil 61 gestattet dem Wasser ein Strömen über eine Rohrleitung 62 zu einem Wassereinlaß 63 des ersten Bergwerksorts. Das Ventil 60 gestattet dem Wasser ein Strömen über eine Rohrleitung 65 zu einem Wassereinlaß 66 z.B, des Orts No. 2. Bei Bedarf können zusätzliche Ventile und Einlasse für verschiedene weitere Bergwerksorte vorgesehen werden.

Um die Konzentration der Suspension im Sumpf 10 zu steuern, ist senkrecht eine Vielzahl von Suspensionshöhenmeßgeräten 70 bis 73 angebracht. Elektrische Leitungen 74 übertragen die Höhe der Suspension zu einer durch einen Block 75 dargestellten Suspensionssteuervorrichtung. Der senkrechte Wasserspeichersumpf 12 weist in ähnlicher Weise eine Vielzahl von Wasserhöhenanzeigern 80 bis 83 auf, die über eine elektrische Leitung 84 an den Einlaß 85 des Wassersteuersystems 38 angeschlossen sind. Eine Umfüllrohrleitung 86 verbindet den Suspensionssumpf 10 mit dem Wassersumpf 12 und gestattet dem Wasser ein Strömen oder Umfüllen vom Suspensionssumpf 10 zum Wassersumpf 12.

Das in der Zeichnung angegebene System arbeitet in der folgenden Weise: Dem Sumpf 12 wird Wasser zugefügt, bis er für gewöhnlich zwischen den Anzeigern 82 und 83 einen geeigneten Pegel erreicht. Das Wasser kann aus mehreren Quellen zugefügt werden, wobei z.B. das Wassersteuersystem 38 über die elektrische Leitung 39 die Ventile 37 und 29 öffnen kann, die Wasser über die Rohrleitung 30 und den Einlaß 31 dem Sumpf zuführen. Wasser kann auch aus der Aufbereitungsanlage durch Schließen des Ventils 37 und Öffnen des Ventils 29 zugeführt werden, so daß es von der

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Rohrleitung 28 über die Rohrleitung 30 zum Einlaß 31 strömen kann. Ist der Wasserspeichersumpf voll, so wird das Wasser über den Auslaß 45 und die Rohrleitungen 46 und 55 zum Einlaß 56 der Pumpe 57 hin entfernt, wo es unter Druck gesetzt und zum Auslaß 58 und zur Rohrleitung 59 geliefert wird. Wenn der Bergwerksort 15 in Betrieb ist, ist das Ventil 61 geöffnet und wird Wasser über die Rohrleitung 52 zum Wassereinlaß des Orts 63 gepumpt. Dort wird es mit Kohle versetzt und zur Bildung einer Suspension gemischt, wo es über die Rohrleitung 16 zum Einlaß 20 des Sumpfs 10 gepumpt wird. Wenn der zweite Kohlenort in Betrieb ist, wird Wasser über das Ventil 60 und die Rohrleitung 65 zum Wassereinlaß 66 des zweiten Orts geliefert, wo es seinerseits in ähnlicher Weise mit Kohle zur Bildung einer Suspension gemischt und über die Rohrleitung 15 zum Einlaß 20 des Sumpfs 10 gepumpt wird. Die aus Kohle und Wasser bestehende Mischung strömt in sich verändernden Konzentrationen durch die Einlasse 17 und 20 und füllt fortschreitend den Sumpf 10. Da die Konzentration wahrscheinlich unter 50 % liegt, kann sich das Produkt absetzen und wird das Wasser über die Rohrleitung 86 zurück zum Wasserspeichersumpf 12 umgefüllt. Wenn die Konzentration ansteigt und allmählich etwa 50 % erreicht, wird die Einlaßpumpe 23 in Betrieb gesetzt und saugt Suspension aus dem Einlaß 21 in den Einlaß 22, wo sie zum Auslaß 24 und über die Rohrleitung 25 zur Kohle-Wasserabscheideanlage 26 gepumpt wird. Die Kohle wird abgeschieden und entweder aufgeschüttet oder aus der Wasserabscheideanlage entfernt. Das Wasser wird über die Rohrleitung 28 entweder über die Rohrleitung 36 in Richtung des Pfeils 35 zum Überschußwasserbehälter oder durch Öffnen des Ventils 29 über die Rohrleitung 30 zum Einlaß 31 des Wasserspeichersumpfs 12 zurückgeleitet.

Um den Sumpf in der Nähe des Auslasses 21 zu verflüssigen, ist ein Verflüssigungseinlaß 52 vorgesehen. Hierzu wird Wasser aus dem Wasserspeichersumpf 12 über den Auslaß 45 und die Rohrleitungen 56 und 57 zum Einlaß 48 der Pumpe 49 hin abgezogen, wo es unter Druck gesetzt wird und zum Auslaß 50 der Rohrleitung 51 geliefert wird, die in den Einlaß 52 des Sumpfs 10 verlegt ist. Die

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Steuerung der Wasserhöhe wird durch Wasserpegelsensoren 80 bis 83 ausgeführt. Diese können einfache Strömungsventile oder irgendwelche anderen gewöhnlichen Wassermeßvorrichtungen sein. Die Information aus diesen Sensoren wird über die elektrische Leitung 84 zum Wassersteuersystem 38 geliefert. Wenn Zusatzwasser benötigt wird, kann es aus der Kohle-Wasserabscheideanlage über die Rohrleitung 28 und das Ventil 29 geliefert werden, das durch Senden eines Steuersignals von der Wassersteuereinheit 38 über die elektrischen Leitungen 39 und 40 geöffnet wird. Das Wasser strömt dann durch die Rohrleitung 30 zum Einlaß 31. Wie oben angegeben, kann das Wasser dem System auch durch Öffnen der Ventile 37 und 29 zugeführt werden unter Verwendung der über die elektrischen Leitungen 39 und 40 erfolgenden Steuerung. Wenn der Wasserpegelanzeiger 82 signalisiert, daß

das Wasser den Wasserpegelanzeiger 82 erreicht hat oder über diesem liegt, wird das Wasser durch das Ventil 29 abgeschaltet. Das Wasser kann dann von der Wasseraufbereitungsanlage 26 über die Rohrleitung 28 hinab zum Ventil 37 strömen, das über die elektrische Leitung 39 geöffnet werden kann und dem Wasser ein Strömen über die Rohrleitung 36 zum Überschußwasserbehälter gestattet. Die Wasserpegelsensoren 72 und 73 zeigen dann an, wenn übermäßig viel Fluide in das Suspensionsspeichersystem gepumpt wurden. Dieses Wasser kann entweder über die Rohrleitung 86 zum Sumpf 12 hin umgefüllt werden oder es kann die Pumpe 23 in Betrieb gesetzt werden, die die Suspensionswasserkonzentration unabhängig davon entfernt, ob sie 50 % erreicht oder nicht. Selbstverständlich muß das System außer Betrieb gesetzt werden können, wenn das Wasser aus irgendeinem Grund den Wasserpegelsensor 73 übersteigt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß den verschiedenen Bergwerksorten signalisiert wird, die Rohrleitungen abzuschließen, die eine Bewegung von Wasser und Suspension von den Bergwerksorten über die Rohrleitung 16 oder 19 zum Sumpf 10 vorsehen. Der Wassereinlaß kann durch Schließen des Ventils 29 abgeschaltet und das System durch Inbetriebsetzen der Pumpe 23 entleert werden.

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Es wurde ein extrem vielseitiges untertage gelegenes Suspensionsbehandlung ssystem angegeben. Das System kann natürlich durch zusätzliche Suspensionssümpfe oder zusätzliche Wassersümpfe abgeändert werden, wenn der Kapazitätsbedarf ansteigt. Wie oben angegeben, können die Sümpfe in Abhängigkeit vom zusätzlichen Kapazitätsbedarf im Durchmesser oder in der Höhe größer gemacht v/erden. Während nur zwei in den Suspensionssumpf 10 eintretende Suspensionsrohrleitungen dargestellt wurden, können selbstverständlich zusätzlich zu den beiden dargestellten mehrere Suspensionsrohrleitungen hinzugefügt werden, wenn zusätzliche Bergwerksorte erzeugt werden. Ein von der Erdoberfläche oder vom Bergwerk zu den und in die verschiedenen Sümpfe führender Personenweg wurde nicht dargestellt. Ein solcher Personenweg liegt auf der Hand und kann auf verschiedene Weise hergestellt werden entweder durch Vergrößern des Bohrlochs oder durch Ausbildung von von Schächten oder Tunnels in der Nähe der verschiedenen Sümpfe und durch Schaffung eines Zugangs zu in den Sumpf führenden geschlossenen Türen. Ein Personenweg ist natürlich erforderlich zum Reparieren oder Ersetzen der verschiedenen Abfühlelemente, etwa 72 bis 73 oder 80 bis 83, und zum Reinigen der Ein- und Auslässe, wenn sie verstopft werden sollten oder selbstverständlich zum Hinzufügen von zusätzlichen Ein- oder Auslassen.

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Claims

Patentansprüche

1. Unter der Erdoberfläche gelegenes Suspensionsbehandlungssystem, gekennz*eichnet durch einen ersten senkrechten Hohlraum, der unter der Erdoberfläche ausgebildet ist und eine mit der Erdoberfläche in Verbindung stehende Entlüftungseinrichtung aufweist, durch einen zweiten senkrechten Hohlraum, der unter der Erdoberfläche ausgebildet ist und eine zweite mit der Erdoberfläche in Verbindung stehende Entlüftungseinrichtung aufweist, durch einen Suspensionseinlaß, der mit dem oberen Teil des ersten senkrechten Hohlraums in Verbindung steht, durch einen Suspensionsauslaß, der mit dem unteren Teil des ersten senkrechten Hohlraums in Verbindung steht, durch eine mit dem Suspensionsauslaß verbundene Einrichtung zum Herausbewegen von Suspension aus dem ersten senkrechten Hohlraum zur Erdoberfläche, durch eine wahlweise gesteuerte Wassereinlaßeinrichtung, die mit dem ersten und dem zweiten senkrechten Hohlraum in Verbindung steht, durch eine Wasserauslaßeinrichtung, die mit dem unteren Teil des zweiten senkrechten Hohlraums in Verbindung steht, durch eine Umfülleinrichtung, die zwischen den oberen Teilen des ersten und zweiten senkrechten Hohlraums angeschlossen ist, durch eine Suspensionspegelanzeigeeinrichtung, die im ersten und zweiten senkrechten Hohlraum positioniert ist, durch eine Wasserpegelanzeigeeinrichtung, die im zweiten Hohlraum positioniert ist, durch eine Einrichtung, die auf den Wasserpegel und den Suspensionspegel anspricht, zum jeweiligen Aufrechterhalten des Wassers und der Suspensionen auf einem vorgegebenen Pegel und durch eine Einrichtung zum Resuspendieren der Suspension am Suspensionsauslaß.

2. Suspensionsbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Resuspendieren der Suspension am Suspensionsauslaß eine in der Nähe des Auslasses

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angebrachte Düse eine Pumpe aufweist, deren Auslaß mit der Düse und deren Einlaß mit einer Wasserquelle in Verbindung steht.

3. Suspensionsbehandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste senkrechte Hohlraum aus einem langgestreckten Zylinder mit einem konisch geformten Boden besteht .

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