DE3213280A1

DE3213280A1 - Verfahren zur reinigung von bohrspuelung

Info

Publication number: DE3213280A1
Application number: DE19823213280
Authority: DE
Inventors: Ernst Adolf Dr. 8313 Vilsbiburg Jäger; Karl W. Forus Karlsen
Original assignee: Flottweg Werk Dr Georg Bruckmayer GmbH and Co KG
Current assignee: Flottweg Werk Dr Georg Bruckmayer GmbH and Co KG
Priority date: 1982-04-08
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1983-10-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des
Oberbegriffes des Anspruches 1 sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens.
Bekannterweise müssen Bohrspülungen eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen, so als wichtigste den Transport des erbohrten Gutes aus dem Bohrloch heraus, das Schmieren und Kühlen des Meißels und zum Teil dessen Antrieb über eine Turbine, die Stabilisierung der Bohrlochwandung, deren Abdichtung gegen das Eindringen von Stoffen wie ol, Gas oder Wasser und Informationen über das durchbohrte Gebirge. Je nach den ge -gebenen Arbeitsbedingungen wird die Bohrspülung daher auf der Basis von Süß- oder Salzwasser bzw. Ul angesetzt und mit Bentoniten und beschwerenden Stoffen wie Schwerspaten versehen. Diese durch die Basis und die Zuschläge bestimmte Charakteristik der Bohrspülung soll bei einer Wiederaufbereitung möglichst erhalten bleiben, während die die Bohrspülung belastenden Partikel erbohrten Gutes möglichst entfernt werden sollen. Damit müssen im Zuge der Aufbereitung der Bohrspülung Kompromisse eingegangen werden.
An einem Beispiel aus dem Stande der Technik,das sich für nicht oder wenig mit Zuschlägen, insbesondere Schwerspaten, versehene Bohrspülung eignet, wird das bisherige Vorgehen nachstehend erläutert: Die nach Austritt aus dem Bohrloch erbohrtes Gut mitführende Bohrspülung wird von den Grobanteilen des erbohrten Gutes mit Hilfe eines Schüttelsiebes befreit. Die Spülung mit feineren Feststoffen wird dann zu einer Zyklonenbatterie (Desi'.ter bz. Desander) geführt, in welcher die Bohrspülung von den Feststoffen in einem weiteren Umfange befreit wird. DieseBohrspülung wird für die Wiederverwendung bzw. für die erneute Einleitung in das Bohrloch zur Verfügung gestellt. Der aus den Zyklonen austretende feinere Feststoff ist allerdings noch mit einem erheblichen Flüssigkeitsanteil behaftet. Er wird daher in einen Zwei-Phasen-Dekanter geleitet und dort in eine deponierfähige Feststoff-Phase und eine Flüssig-Phase getrennt. Die Flüssigphase wird als wieder zu verwendende gereinigte Spülung dem Bohrloch zugeführt,während die deponierfähige Feststoffphase verworfen wird.
Bei hochbeschwerten Spülungen wird angestrebt, die in dem Dekanter anfallende Feststoffphase wegen des hohen Gehaltes an Beschwerungsmaterial, wie Schwerspat, wiederverwendbar zurückzugewinnen, während die dekantierte Flüssigphase verworfen wird. Dies ist jedenfalls herrschende Vorstellung.
Grundsätzlich bestehen demnach die bekannten Bohrspülungs-Reinigungs-Systeme (Diud-Cleaning-Systems) aus einer hinterein ander und/oder parallel geschalteten Anzahl von Schüttelsieben, Pumpen und Zyklonen sowie in vielen Fällen einem nachgeschalteten Dekanter. Dieser Geräteiufwand ist verhältnismäDig groß, der Platzbedarf entsprechend und der Wartungskostenanteil wegen der Verschleißanfälligkeit hoch.
Mit der Erfindung soll erreicht werden,diesen ReinigungsprozeD einfacher und billiger zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Demnach wird erfindungsgemäß die mit erbohrtem Gut belastete und gegebenenfalls beschwerte Bohrspülung über zwei nacheinander durchlaufene Siebstrecken geleitet, in deren erster die gröberen Feststoffe des erbohrten Gutes, die entsprechend großen der sogenannten Cuttings, hier kurz Cuttings genannt, und in deren zweiter die feineren Feststoffe abgeschieden werden. In besonders bevorzugter Ausführung werden die feineren Feststoffe ozw. die diese enthaltende Suspension einer Dekantierung unterzogen.
Eine erfindungsgemäß ausgestaltete Anlage zur Durchführung dieses Verfahrens weist zwei von Sieben umgebene Räume auf, die nacheinander durchlaufen werden. Das Mantelsieb des ersten Raumes hält die Cuxtings zurück, währen die Spülung mit den feineren Feststoffanteilen das Mant21s-eb durchtritt und in den zweiten Raum gelangt, dessen Siebmantel die angestrebte gereinigte Spülung durchläßt> während die von dem Siebmantel nicht durchgelassene Suspension dem Eingang eines Zwei-Phasen-Dekanters zugeführt wird.
Die in der vorgeschlagenen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Geräte, die die erste und zweite Siebstrecke bilden, können auf mancherlei Weise zueinander angeordnet sein. So können die von den beiden Sieben umfaßten Streckenräume jeweils für sich um ihre Längsachse rotierend ausgebildet sein, und zwar lediglich derart einander zugeordnet, daß die durch das Sieb des ersten Raumes austretende Suspension in den zweiten Streckenraum gelangt. Um die jeweils durch das Sieb abzugebende Flüssigphase dem Sieb nahezubringen und die durch das Sieb zurückgehaltenen Feststoffe zu einem Ausgang zu transportieren, können die Siebe entsprechend schräg verlaufend ausgebildet sein, beispielsweise durch Schrägstellen rohrförmiger Siebmäntel oder durch konische oder teilkonische Ausbildung derart, daß das unter Schwerkraft auf den Bodenbereich der Siebwandung gelangende Gut in Richtung der konischen Verbreiterung bewegt wird. Zusätzlich oder ausschließlich kann man die von den Siebwandungen umfaßten Streckenräume mit Misch- und Förderwerkzeugen versehen, beispielsweise Räumer bzw. Förderschnecken. Mit letzteren kann man die Spülung auch über in Förderrichtung schräg aufwärts geneigte Siebstrecken bewegen.
In bevorzugter Ausführung sind die Siebmantel-Wandungen einander koaxial zugeordnet und haben eine gemeinsame Antriebsachse. Die erste Strecke verläuft dabei innerhalb eines achsnahen Mantelsiebes, während die zweite Strecke im hohlzylindrischen Bereich zwischen dem Mantelsieb des ersten Raumes und dem Siebmantel des zweiten Raumes gelegen ist.
Weitere Ausführungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen in Verbindung mit den in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen, auf die besonders Bezug genommen wird und deren nachfolgende Beschreibung die Erfindung näher erläutert.
Es zeigt: Fig. 1 eine schematisierte Blockbildwiedergabe eines Ausführungsbeispieles, das bevorzugt bei nicht oder nur leicht beschwerten Spülungen vorgesehen ist; Fig. 2 eine schematisierte Blockbildwiedergabe eines Ausführungsbeispieles, das bei hochbeschwerten Spülungen mit der Absicht der Wiedergewinnung der Schwerspat-Zuschläge Verwendung findet; Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Behandlungseinrichtung; Fig. 4 eine dritte Ausfwhrunssfonm der Behandlungseinrichtung.
Die insgesamt mit 10 bezeichnete Behandlungseinrichtung für die Aufbereitung einer mit erbohrtem Gut belasteten Spülung weist zwei Siebstrecken 1 und 2 auf, deren erste in einem zylindrischen ersten Raum gebildet ist, der von einem achsnah angeordneten Mantelsieb 3 umfaßt ist. Die Siebstrecke 2 ist in einem zweiten, hohlzylindrischen Raum geb9ldet,''der sich zwischen dem Mantelsieb 3 und einem koaxial dazu angeordneten Siebmantel 6 befindet.
Die Porigkeit des Mantelsiebes 3 ist derart eingestellt, daß gröbere Teile erbohrten Gutes, hier kurz Cuttings genannt, zurückgehalten werden, während die Spülung mit feineren Feststoffen das Mantelsieb 3 durchtreten kann.
Die feiner ausgeführte Porigkeit des Siebmantels 6 läßt von Feststoffen gereinigte Spülung durch, während die in Form einer Suspension mit Flüssigkeit befindlichen feineren Feststoffe den Siebmantel 6 nicht durchtreten können.
Der von dem ildntelsieb 3 umfaßte erste Raum weist in dem einen - in der Zeichnung linken - endbereich einen Eingang 4 für die mit den erbohrten Feststoffen belastete Spülung auf und ist an ihrem anderen Ende mit einem Ausgang 5 für die Cuttings versehen. Die das Mantel sieb 3 durchtretende, mit den feineren Feststoffen versehene Spülung gelangt in den Raum mit der Siebstrecke 2, der einen Ausgang 7 - in der Zeichnung im linken Endbereich -aufweist, durch welchen die den feinen Feststoff in konzentrierter Form enthaltende- Suspension abgegeben wird, während von Feststoffen im hier praktischen Sinne befreite Spülung den Siebmantel 6 durchtritt und aufgefangen wird.
Die feineren Feststoff konzentriert enthaltende Suspension, die am Ausgang 7 der zweiten Siebstrecke anfällt, wird dem Eingang eines Zweiphasen-Dekanters 11 zugeführt und in eine deponierfähige Feststoffphase und eine gereinigte Flüssigphase getrennt.
Gemäß Fig.1 wird die aus dem Dekanter 11 stammende gereinigte Flüssigphase 12 mit der den Siebmantel 6 durchtretenden gereinigten Spülung vereint und dem Bohrloch wieder zugeführt. Die Festsoffphae wird verworfen bzw.
zusammen mit den bei 5 ausgeschiedenen Cuttings deponiert.
Dieses Vorgehen eignet sich auch nach herrschender Meinung für die Behandlung nicht oder wenig beschwerter Spülungen, jedoch kann die Spülung auch bei hoher Anreicherung mit Beschwerungsstoffen in ihrer Flüssigphase so wertvoll sein, daß auch in einem solchen Falle die Flüssigphase in den Bohrprozess zurückgeleitet und die die Beschwerungsstoffe mit enthaltende Feststoffphase zu verwerfen ist.
Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das in der gerätetechnischen Ausbildung demjenigen nach Fig.l entspricht.
Hier sind lediglich die Auswertungen der gewonnenen Flüssig- und Feststoffphasen danach ausgerichtet, wertvollen Beschwerungsstoff, beispielsweise Schwerspat, zurückzugewinnen und in den Bohrprozess wieder einzuleiten. Zu diesem Zwecke wird die dem Dekanter 11 entnommene Feststoffphase mit der durch den Siebmantel 6 getretenen gereinigten Spülung vereinigt und dem Bohrloch wieder zugeführt, während die am Ausgang 12 des Dekanters anfallende Flüssigphase verworfen wird.
Fig.3 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Siebe nicht mehr einen kreiszylindrischen Raum umschließen, sondern einen konischen. Das konische Mantel sieb 14 und der konische Siebmantel 15 sind - wie bei den vorstehend abgehandelten Beispielen - um eine gemeinsame Achse 16 angeordnet und an dieser festgelegt. Die Achse 16 wird im Sinne des Teiles 17 in nicht dargestellter Weise von einem Antriebsaggregat rotiert. Das Mantelsieb 14 und der Siebmantel 15 sind koaxial einander umfassend angeordnet, und zwar hinsichtlich ihrer konischen Verengung gegenläufig.
Das innenliegende Mantelsieb 14 weist an seinem konisch engen Stirnbereich den Eingang 4 auf und erweitert sich bis zu dem Ausgang 5, der in den konisch engeren Endbereich des außenliegenden Siebmantels 15 munde, während der konisch weitere Endbereich des Siebmantel 5 15 den Ausgang 7 aufweist. Auf diese Weise bewegt sich das zu behandelnde Gut zunächst innerhalb des konischen Mantelsiebes 14 und nach Passieren des Ausganges 5 entlang des Raumes zwischen dem Mantel sieb 14 und dem Siebmantel 15 bei der horizontalen Lage der gemeinsamen Achse 16 auf nach unten geneigter Bahn, wodurch die Forderung entsprechend der nach Konsistenz des Gutes und Durchsatzmenge pro Zeiteinheit gewählten Konizität unter Schwerkraft erfolgt. Deshalb sind innerhalb des Mantelsiebes 14 bzw.
zwischen dem Mantel sieb 14 und dem Siebmantel 15 keine Räum- und/oder Förderwerkzeuge vorgesehen.
Würde man im Innenraum des von dem Mantel sieb 14 umschlossenen Raum und in dem Zwischenraum zwischen dem Mantelsieb 14 und dem Siebmantel 16 jeweils Förderschnecken vorsehen, so köiirite man auch den Eingang 4 im konisch weiteren Endbereich des von den hante'sieb 14 umgebenen Raums vorsehen, den Ausgang 5 am anderen Endbereich und den Ausgang 7 wiederum im engeren konischen Endbereich des Mantelsiebes 35, weil aufgrund der Förderschnecken die Möglichkeit bestünde, das zu befördernde Gut an den entsprechend geneigten Siebtlächen schräg aufwärts zu transportieren.
Natürlich ist es ohne weiteres vorstellbar, eine Kombination eines konisch ausgeführten Mantels und eines zylindrischen Mantels vorzunehmen. Dies bedarf keiner weiteren Erläuterung.
Fig.4 zeigt eine Ausführungsform der in den Fig.1 und 2 verwendeten Behandlungseinrichtungen. Im Rahmen der dortigen Ausführungsbeispiele bilden das Mantelsieb, das Räumwerkzeug, die Förderschnecke und der Siebmantel 6 mit der Achse eine Einheit, so daß es ausreicht, diese Achse bildlich dargestellter Weise anzutreiben. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 zeigt zwei Antriebsaggregate 18 und 19, um zum einen das Mantelsieb 14 und den Siebmantel 6 mit dazwischen angeordneter Förderschnecke 9 - Antrieb 18 - und zum anderen das Räumwerkzeug 8 - Antrieb 19 - mit unterschiedlicnen Drehzahlen um die Achse 20 rotieren zu lassen. Damit hat man es in der Hand, die Bewegung des Gutes innerhalb des Mantelsiebes 14 beispielsweise intensiver zu gestalten und/oder die Fördermenge pro Zeiteinheit den unterschiedlichen Volumen der Behandlungsräume anzupassen bzw. die Behandlungsdauer innerhalb der beiden Behandlungsräume unterschiedlich zu gestalten, je nach den Erfordernissen bei räumlich gleich langen Behandlungsräumen. Dieses Beispiel läßt sich abwandeln, beispielsweise durch eigenen Antrieb der Schnecke 9 und des Mantelsiebes 14 und dergleichen.
Die hier dargestellten Ausführungsformen können mit einer oder mehreren Vibrationseinrichtungen versehen sein, die translatorische oder rotatorische Vibrationen aufbringen, wodurch die Förderung des Gutes verbessert wird. Auch kann eine Verbesserung des Abscheidegrades der Flüssigphasen und eine Reinhaltung der Siebporen unterstützt werden.
Darüberhinaus können Säuberungseinrichtungen vorgesehen sein, beispielsweise in Form von unter Druck stehendem Wasser gespeisten Spritzdüsen und/oder mit Bürsten, die insbesondere als Rotationsbürsten ausgebildet sein können. Leerseite

Claims

VERFAHREN ZUR REINIGUNG VON BOHRSPOLUNG Ansprüche 1. Verfahren zur Reinigung von Bohrspülung, die mit erbohrtem Gut belastet zunächst von den gröberen Partikeln, den sogenannten entsprechend groß bemessenen Cuttings, durch Sieben oder dergleichen befreit wird und der in einem nachfolgenden Behandlungsgang feinere Feststoffe entzogen werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Bohrspülung über zwei aufeinanderfolgende Rotations-Siebstrecken gegeben wird, in deren erster die Cuttings und in deren zweiter eine Phase mit feinerem Feststoff abgeschieden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Phase mit feineren Feststoffen zur Abtrennung eines weiteren Flüssiganteils dekantiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die von Feststoffen befreite Spülung wiederver«endet !bzw. dem Bohrloch wieder zugeführt wird, und die a)geschiedenen feineren Feststoffe mit den Cuttings verworfen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 bei Reinigung einer hochbeschwerten Spülung, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die durch Dekantieren von Feststoffen befreite Spülung mit den Cuttings verworfen und die abgeschiedenen feineren Feststoffe zusammen mit der gereinigten Spülung aus der zweiten Siebstrecke vereinigt und dem Bohrloch wieder zugeführt Werden.
5. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die erste der beiden Siebstrecken in einem Raum verläuft, der durch ein Mantelsieb (3) umfaßt ist, dessen einer axialer Endbereich als Eingang (4) für die Eingabe der mit erbohrtem Gut belasteten Bohrspülung ausgebildet ist, in dessen anderem axialen Endbereich ein Ausgang (5) für die Abgabe gröberer Partikel des erbhrten Gutes, hier kurz Cuttings genannt, ausgebildet ist und deren Mantelsieb (3) eine Porigkeit aufweist, die den Durchtritt von mit feineren Feststoffen belasteter Spülung erlaubt, während die Cuttings zurückgehalten sind, und daß die zweite der beiden Behandlungsstrecken durch einen mit einem Siebmantel (6) umfaßten Raum gebildet ist, in dessen einem Endbereich ein Ausgang (7) für den durch den Siebmantel (6) separierten feineren Feststoff in Form einer Suspension ausgebildet ist, wobei beide Siebe (3,6) um ihre Längsachsen umlaufend antreibbar sind.
6. Anlage nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der zweite Raum den ersten Raum umgreifend ausgebildet ist.
7. Anlage nach Anspruch 6, d a d u-r-c-h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das den ersten Raum umfassende Manteil sieb (3) und der den zweiten Raum umfassende Siebmantel (6) um dieselbe Längsachse umlaufend angeordnet sind und einander derart überdecken, daß das Mantelsieb (3) des ersten Raumes achsnah angeorinet ist und der Siebmantel (6) des zweiten Raumes das Mantelsieb (3) des ersten Raumes mit einem Abstand umgreift.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Mantelsieb (3) des ersten Raumes und/oder der Siebmantel (6) des zweiten Raumes konisch oder teilkonisch ausgebildet sind bzw. ist, und zwar mit der konischen Erweiterung in Richtung von dem Eingang(4>zu dem Ausgang (5) bzw.in Richtung des Ausganges (7).
9. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Mantelsieb (3) und/ oder der Siebmantel (6) in Betriebsstellung mit schräg zur Horizontalen verlaufender Längsachse angeordnet sind bzw.

ist.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem von dem Mantelsieb (3) umschlossenen ersten Raum und/oder in dem von dem Siebmantel (6) umschlossenen zweiten Raum Durchmischungs- und Fördereinrichtungen vorgesehen sind.
1l. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß innerhalb des Mantelsiebs (3) Räumwerkzeuge od. dgl. (8) und innerhalb des Siebmantels (6) eine Förderschnecke (9) angeordnet ist.
12. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß sich die Förderschnekke (9) zwischen dem Mantelsieb (3) und dem Siebmantel (6) erstreckt.
13. Anlage nach Anspruch 12, d a d u r c h g e e n n -z e i c h n e t , daß das Mantelsieb (3),der Siebmantel (6), das Räumwerkzeug (8) und die Förderschnecke (9) eine feste, um eine gemeinsame Achse verlaufende Einheit bilden, wobei die Siebe (3,6) vorzugsweise rohrförmige Zylinder sind.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der mit den Sieben (3, 6) versehenen Behandlungseinrichtung (10) ein Dekanter (11) zugeordnet ist, dem die dem Ausgang (7) entnommene Suspension mit feineren Feststoffen zugeführt ist.
15. Anlage nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t ,daß die den Siebmantel (6) durchdringende gereinigte Flüssigkeit mit dem Flüssigkeitsablauf des Dekanters (11) zusammengeführt und dem Bohrloch wieder zugeführt ist, während die Feststoffphase des Dekanters (11) verworfen wird.
16. Anlage nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die den Siebmantel (6)durchdringende gereinigte Flüssigkeit mit der Feststoffphase des Dekanters (11) zusammengeführt und dem Bohrloch wieder zugeleitet ist, während die Flüssigphase des Dekanters (11) verworfen wird.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 16, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Behandlungseinrichtung (10) einen eine axiale und/oder radiale Vibrationsbewegung hervorrufenden Vibrationsgenerator aufweist.
18. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 17, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Siebmantel (6) und/oder dem Mantelsieb (3) eine Säuberungseinrichtung in Form einer mit unter Druck stehendem Wasser gespeisten Spritzdüsenvorrichtung und/oder einer Bürstenvorrichtung, insesondere rotierend angetrieben, zugeordnet ist.
19. Anlage nach einem der Ansprüche 5 bis 18, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die durch den Siebmantel (6) austretende Flüssigphase einer Desiltereinrichtung (13) zugeführt ist, dessen Festphasenausgang dem Eingang des Dekanters (11) und dessen Flüssigphasenausgang der zum Bohrloch zurückgeführten Trennphase zugeführt ist.