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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Unterwasser-Öl- und Gasquellen. Insbesondere
betrifft die vorliegende Erfindung eine Pumpe zur Reduzierung der
Dichte eines Bohrfluids bei Unterwasser-Öl- und Gasquellen.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Beim
Bohren von Unterwasser-Öl-
und Gasquellen wird üblicherweise
ein hohles zylindrisches Rohr (das üblicherweise als Steigrohr
bezeichnet wird) von der Ozeanoberfläche zum Ozeanboden in den Ozean
eingebracht. Im hohlen Abschnitt des zylindrischen Rohres kann ein
Bohrrohrstrang sowie ein Bohrfluid (welches im Allgemeinen als Bohrschlamm
oder Schlamm bezeichnet wird) angeordnet sein. Diese Fluidsäule wird
im Allgemeinen als Schlammsäule
bezeichnet. Im Allgemeinen ist die Dichte des Bohrschlamms bis zu
50 % größer als
die Dichte des Meerwassers.
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Bei
tiefen Wasserspiegeln ist der vom Bohrschlamm auf den Ozeanboden
ausgeübte
Druck signifikant größer als
der durch das Meerwasser auf den Ozeanboden ausgeübte Druck.
Dieser höhere
Bohrschlamm druck kann das sich unterhalb der Ozeanoberfläche erstreckende
Bohrloch brechen. Wenn dies passiert, muss die Bohrung gestoppt
werden, bis die Quelle, üblicherweise
unter Verwendung von Bohrrohren, versiegelt ist. Bei Tiefwasserquellen
ist es nichts Ungewöhnliches,
dass die Bohrrohre ausgehen, da jeder nachfolgende Bohrrohrstrang
in den vorangehenden Bohrrohrstrang eingefahren werden muss.
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Es
wurden verschiedene Verfahren entwickelt, um dieses Problem zu lösen, einschließlich der Installation
von Pumpen auf dem Ozeanboden, um den Bohrschlamm zur Ozeanoberfläche zu pumpen, wodurch
dessen offenbarer Druck reduziert wird. Ein anderes Verfahren umfasst
die Verringerung der Bohrschlammdichte durch das Einspeisen leichterer Materialien
in die Schlammsäule,
wodurch eine Mischung erzeugt wird, die eine leichtere Dichte als
der Bohrschlamm aufweist. Vorteilhafterweise wurden für dieses
Verfahren schwimmende Kugeln verwendet, weil diese leicht aus Materialien
von hoher Stärke und
geringer Dichte hergestellt werden können, wobei diese Materialien
hohen Drücken
standhalten können,
während
sie außerdem
die Bohrschlammdichte reduzieren. Ein Beispiel ist in der Patentschrift
US 6 293 340 offenbart.
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Um
effektiv zu sein, müssen
die Kugeln abwärts
zu dem unteren Ende der Schlammsäule
nahe der Bohroberfläche
auf dem Ozeanboden gepumpt und in die Schlammsäule eingespeist werden. Herkömmliche
Pumpen können
jedoch nicht den Kraftbetrag liefern, der erforderlich ist, um die
relativ großen
Kugeln auf den Ozeanboden zu pumpen. Folglich müssen kleine Kugeln verwendet
werden. Kleine Kugeln sind jedoch nicht so effizient bei der Verringerung
der Bohrschlammdichte wie große
Kugeln. Zusätzlich
müssen
die Kugeln, sobald sie zum oberen Ende der Schlammsäule zurückkehren,
vom Bohrschlamm getrennt werden, damit sowohl der Bohrschlamm als
auch die Kugeln wieder verwendet werden können. Es ist sehr viel einfacher,
große
Kugeln vom Bohrschlamm zu trennen als kleine Kugeln vom Bohrschlamm
zu trennen.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Eine
beispielhafte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Pumpsystem zum Einspeisen
von schwimmenden Kugeln in eine Öl- oder
Gasquelle, umfassend: einen Zuförderer,
der eine Mehrzahl von schwimmenden Kugeln umfasst; sowie eine Kugelpumpe
im Bereich des Zuförderers, welche
ein erstes und ein zweites drehbares Rad aufweist, wobei das erste
Rad eine Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist und wobei das zweite
Rad eine entsprechende Mehrzahl von Ausnehmungen aufweist, derart,
dass während
der Drehung der Räder die
ersten und zweiten Radausnehmungen zeitweise miteinander kombinieren,
um eine Mehrzahl von Taschen zu bilden, wobei jede Tasche während der
Drehung des ersten und zweiten Rades eine von der Mehrzahl schwimmender
Kugeln von dem Zuförderer aufnimmt
und dann auswirft.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst das Pumpsystem zum Einspeisen
von schwimmenden Kugeln in eine Öl- oder
Gasquelle weiterhin eine Förderleitung
mit einem nahen und einem fernen Ende, wobei deren nahes Ende mit
einem Ausgang der Kugelpumpe verbunden ist und deren fernes Ende
mit einem unteren Ende einer Öl-
oder Gasquelle verbunden ist, sowie eine zweite Pumpe in Strömungsverbindung
mit dem Förderrohr.
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Eine
weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Pumpsystem zum Einspeisen
von schwimmenden Kugeln in eine Öl- oder Gasquelle,
und umfasst einen Zuförderer,
der eine Mehrzahl von schwimmenden Kugeln enthält, eine positive Verdrängerkugelpumpe
im Bereich des Zuförderers,
die ein erstes Drehrad und ein zweites Drehrad aufweist, die zueinander
gegenläufig
rotieren, wobei das erste Rad eine Mehrzahl von im Allgemeinen halbkugelförmigen Ausnehmungen
und das zweite Rad eine entsprechende Mehrzahl von im Allgemeinen
halbkugelförmigen
Ausnehmungen aufweist, derart, dass während der Drehung der Räder das
erste und das zweite Rad zeitweise miteinander kombinieren, um eine
Mehrzahl von im Allgemeinen kugelförmigen Taschen zu bilden, wobei
jede Tasche während
der Drehung des ersten und des zweiten Rades eine von der Mehrzahl
schwimmender Kugeln von dem Zuförderer
aufnimmt und dann auswirft, ein Förderrohr, welches ein nahes
und ein entferntes Ende hat, wobei dessen nahes Ende mit dem Auslass
der Kugelpumpe verbunden ist und wobei dessen fernes Ende mit einem
unteren Ende einer Öl- oder
Gasquelle verbunden ist, und eine zweite Pumpe in Strömungsverbindung
mit dem Förderrohr.
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Eine
andere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Verringerung
der Dichte eines Bohrfluids in einer Öl- oder Gasquelle, umfassend: Fördern einer
Mehrzahl schwimmender Kugeln zu einem Zuförderer; Bereitstellen einer
Kugelpumpe im Bereich des Zuförderers,
die eine erste Kraft auf die Mehrzahl schwimmender Kugeln ausübt, wobei
die Kugelpumpe mit dem nahen Ende eines Förderrohres verbunden ist, und
wobei das ferne Ende des Förderrohres
mit einem unteren Ende eines zum Bohrfluid benachbarten Abschnitts
einer Öl-
oder Gasquelle verbunden ist, Bereitstellen einer zweiten Pumpe
in Strömungsverbindung
mit dem fernen Ende des Förderrohres, welche
eine zweite Kraft auf die Mehrzahl schwimmender Kugeln ausübt, wobei
die erste und die zweite Kraft bewirken, dass die schwimmenden Kugeln
in das Bohrfluid eingespeist werden, um die Dichte des Bohrfluids
zu verringern.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Bezug
nehmend auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung werden diese
und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung, in
Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen betrachtet, besser verständlich werden, wobei:
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1 eine
schematische Darstellung eines Pumpsystems gemäß der vorliegenden Erfindung
ist;
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2A eine
schematische Darstellung einer Kugelpumpe des Pumpsystems von 1 ist;
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2B eine
Draufsicht auf die Kugelpumpe von 2A ist;
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3 eine
schematische Darstellung des Pumpsystems von 1 mit einer
zusätzlichen
Fluidverdrängerpumpe
ist; und
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4 eine
schematische Darstellung des Pumpsystems von 1 mit einer
zusätzlichen
Luftkompressorpumpe ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Wie
in 1 gezeigt, bezieht sich die Erfindung auf ein
Pumpsystem 10 zum Einspeisen von schwimmenden Kugeln 12 in
eine Öl-
oder Gasquelle 14. In einer Ausführungsform wird das Pumpsystem 10 in
einer Unterwasser-Öl-
oder Gasquelle 14 verwendet. Beim Bohren von Unterwasser-Öl- oder Gasquellen 14 wird üblicherweise
eine hohle zylindrische Säule
(im Allgemeinen als Steigrohr 17 bezeichnet) in den Ozean
eingeführt,
derart, dass sich das Steigrohr 17 von einer Bohroberfläche auf
dem Ozeanboden 18 bis zu einer Position nahe oder über der Ozeanoberfläche erstreckt.
Ein Strang eines Bohrrohres 20 sowie ein Bohrfluid (im
Allgemeinen als Bohrschlamm 22 oder Schlamm bezeichnet)
kann in den hohlen Abschnitt des Steigrohres 17 eingebracht sein.
Diese Fluidsäule
wird im Allgemeinen als Schlammsäule 16 bezeichnet.
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Wie
oben beschrieben, ist es oft erwünscht, die
Dichte des Bohrschlamms 22 zu verringern, um die Wahrscheinlichkeit,
dass der Bohrschlamm das Bohrloch 19 brechen wird, zu verringern.
Das Pumpsystem 10 der vorliegenden Erfindung erreicht dies durch
Pumpen von schwimmenden Kugeln 12 mit einer Dichte, die
zumindest kleiner als die Dichte des Bohrschlamms 22 ist,
in die Schlammsäule 16.
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Die
schwimmenden Kugeln 12 können aus irgendeinem geeigneten
Material hergestellt sein, das einem Druck im Bereich von ca. 34,5
bar (500 psi) bis ca. 345 bar (5000 psi) standhalten kann und eine
Dichte aufweist, die zumindest kleiner als die Dichte des Bohrschlamms 22 ist.
Zum Beispiel hat der Bohrschlamm 22 typischerweise eine
Dichte im Bereich von ca. 9 ppg bis zu ca. 16 ppg, und jede schwimmende
Kugel 12 der vorliegenden Erfindung hat typischerweise
eine Dichte im Bereich von ca. 3 ppg bis ca. 5 ppg. In einer Ausführungsform
bestehen die schwimmenden Kugeln 12 aus einem porösen Kunststoffmaterial,
wie z.B. Polystyrol. In einer anderen Ausführungsform bestehen die schwimmenden Kugeln 12 aus
einem hohlen metallischen Material, wie z.B. Stahl. In der dargestellten
Ausführungsform von 1 werden
die schwimmenden Kugeln 12, z.B. durch einen Zuförderer 26,
in eine Kugelpumpe 24 eingespeist. Der Zuförderer 26 kann
ein konisch ausgebildeter Vibrationszuförderer sein, wie er üblicherweise
in vielen Schüttgutzuführsystemen
verwendet wird. Der Zuförderer 26 stellt
sicher, dass die schwimmenden Kugeln 12 ordnungsgemäß in die Kugelpumpe 24 eintreten.
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Wie
in 2A gezeigt, kann die Kugelpumpe 24 einen
Einlass 28 aufweisen, der benachbart zu dem Zuförderer 26 angeordnet
ist und einen Kanal 29 mit einem Durchmesser aufweist,
der geringfügig größer als
der Durchmesser der schwimmenden Kugeln 12 ist. Der Einlasskanal 29 speist
die schwimmenden Kugeln 12 in einen Radabschnitt der Kugelpumpe 24 ein.
Der Radabschnitt umfasst ein erstes Rad 30 und ein zweites
Rad 32. Jedes Rad 30 und 32 umfasst eine
Mehrzahl von Ausnehmungen, d.h. das erste Rad 30 umfasst
eine Mehrzahl von Ausnehmungen 33 und das zweite Rad 32 umfasst
eine Mehrzahl von Ausnehmungen 34.
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Wie
in 2B gezeigt, kann die Kugelpumpe 24 eine
Antriebswelle 35 umfassen, und jedes Rad 30 und 32 kann
ein Anpassungs- oder Synchronisationsgetriebe umfassen, wie z.B.
ein erstes Synchronisati onsgetriebe 36 und ein zweites
Synchronisationsgetriebe 38. In der dargestellten Ausführungsform
ist die Antriebswelle 35 mit dem zweiten Synchronisationsgetriebe 38 verbunden,
und das zweite Synchronisationsgetriebe 38 greift in das
erste Synchronisationsgetriebe 36 ein, derart, dass die
Antriebswelle 35 jedes Getriebe 36 und 38 und
daher jedes Rad 30 und 32 antreibt. Vorzugsweise
können die
Synchronisationsgetriebe 36 und 38 so ausgerichtet
sein, dass sie gegenläufig
zueinander rotieren, was wiederum bewirkt, dass die Räder 30 und 32 gegenläufig zueinander
rotieren.
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Zusätzlich können die
Synchronisationsgetriebe 36 und 38 Eingriffzähne von
einer Zahl, Größe und Ausrichtung
umfassen, um sicherzustellen, dass jede Ausnehmung in der Mehrzahl
der ersten Radausnehmungen 33 mit einer entsprechenden
Ausnehmung in der Mehrzahl der zweiten Radausnehmungen 34 so
ausgerichtet ist, dass während
der Drehung der Räder 30 und 32 jedes
ausgerichtete Paar von Ausnehmungen eine Tasche bildet, und die Mehrzahl
von Ausnehmungen 33 und 34 eine Mehrzahl von Taschen 40 bildet.
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Bei
einer Ausführungsform
ist jede Ausnehmung von der Mehrzahl von Ausnehmungen 33 und 34 im
Wesentlichen halbkugelförmig
ausgebildet, so dass während
der Drehung der Räder 30 und 32 jedes
ausgerichtete Paar von Ausnehmungen eine im Allgemeinen kugelförmige Tasche
bildet. In solch einer Ausführungsform
kann die kugelförmige
Tasche einen Durchmesser aufweisen, der im Wesentlichen dem Durchmesser
der schwimmenden Kugeln 12 entspricht. Vorzugsweise sind
die schwimmenden Kugeln 12 relativ groß im Durchmesser. Zum Beispiel können die
schwimmenden Kugeln 12 einen Durchmesser im Bereich von
ca. 1 Zoll bis ca. 3 Zoll aufweisen. Obgleich andere Kugeldurchmesser
beim Pumpsystem 10 der vorliegenden Erfindung verwendet werden
können,
liefern große
schwimmende Kugeln im Vergleich zu relativ kleinen schwimmenden
Kugeln eine Reihe von Vorteilen. Beispielsweise werden die schwimmenden
Kugeln 12, sobald sie zu einem oberen Ende der Schlammsäule 16 zurückkehren,
vor der Wiederverwendung sowohl des Schlamms 22 als auch
der schwimmenden Kugeln 12 vom Schlamm 22 getrennt.
Es ist einfacher, den Schlamm 22 von großen Kugeln
zu trennen als den Schlamm 22 von kleinen Kugeln zu trennen.
Darüber hinaus
sind kleine Kugeln nicht so effizient bei der Verringerung der Dichte
des Schlamms 22 wie große Kugeln.
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In
einer Ausführungsform
ist der äußere Durchmesser
jeden Rades 30 und 32 annähernd zehnmal größer im Durchmesser
als die Durchmesser der schwimmenden Kugeln 12 und die
Mehrzahl der Ausnehmungen 33 und 34 ist im und
um den äußeren Durchmesser
der Räder 30 und 32 gleichmäßig zueinander
versetzt angeordnet. Zum Beispiel kann die Mehrzahl von Ausnehmungen 33 und 34 derart
im und um den äußeren Durchmesser
der Räder 30 und 32 zueinander
versetzt angeordnet sein, dass ein minimaler Abstand 41 zwischen
benachbarten Ausnehmungen auf jedem Rad 30 und 32 existiert.
Dies erzeugt eine positive Verdrängerpumpe, was
bedeutet, dass die schwimmenden Kugeln 12 direkt proportional
zur Geschwindigkeit der Antriebswelle 35 die Pumpe durchlaufen.
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Die
Kugelpumpe 24 kann einen Auslass 42 umfassen,
der einen Kanal mit einem Durchmesser aufweist, der geringfügig größer als
der Durchmesser der schwimmenden Kugeln 12 ist. Wie in 1 dargestellt,
kann das Pumpsystem 10 auch ein Förderrohr 46 mit einem
nahen Ende 47 und einem fernen Ende 48 umfassen.
Das Förderrohr 46 kann
an seinem nahen Ende 47 mit dem Kugelpumpenauslass 42 und
an seinem fernen Ende 48 mit einem unteren Ende 50 der
Schlammsäule 16 verbunden
sein.
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Das
Förderrohr 46 leitet
die schwimmenden Kugeln 12 von der Kugelpumpe 24 zum
unteren Ende 50 der Schlammsäule 16. In der dargestellten Ausführungsform
handelt es sich bei dem Förderrohr 46
um ein hohles zylindrisches Rohr, das einen Innendurchmesser aufweist,
der geringfügig
größer als der
Durchmesser der schwimmenden Kugeln 12 ist.
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In
einer Ausführungsform
der Erfindung werden die schwimmenden Kugeln 12 während des
Betriebs des Pumpsystems 10 von dem Zuförderer 26 in den Kugelpumpeneinlass 28 eingespeist.
Der Kugelpumpeneinlass 28 ist benachbart zu den Rädern 30 und 32 angeordnet,
welche die Mehrzahl von Ausnehmungen 33 bzw. 34 aufweisen.
Die Mehrzahl der ersten Radausnehmungen 33 ist mit der
Mehrzahl der zweiten Radausnehmungen 34 ausgerichtet, um die
Mehrzahl von Taschen 40 zu bilden, wobei jede Tasche pro
Umdrehung der Räder 30 und 32 eine von
der Mehrzahl schwimmender Kugeln 12 aufnimmt. Die Drehung
der Räder 30 und 32 bewirkt, dass
jede Tasche eine Pumpkraft auf jede schwimmende Kugel 12,
die sie aufnimmt, ausübt,
wodurch die schwimmende Kugel 12 von der Tasche in den Auslass 42 der
Kugelpumpe 24 und in das Förderrohr 46 ausgeworfen
wird. Das Förderrohr 46 leitet
die schwimmenden Kugeln 12 von der Kugelpumpe 24 zum
unteren Ende 50 der Schlammsäule 16. Die schwimmenden
Kugeln 12 treten in die Schlammsäule 16 ein, z.B. durch
eine Schlammsäulenöffnung 51, und
vermischen sich mit dem Bohrschlamm 22, um die Dichte des
Bohrschlamms 22 in der Schlammsäule 16 zu verringern.
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Sobald
sie in der Schlammsäule 16 sind,
treiben die schwimmenden Kugeln 12 innerhalb des Bohrschlamms 22 vom
unteren Ende 50 der Schlammsäule 16 zu einem oberen
Ende 52 der Schlammsäule 16.
Das obere Ende 52 der Schlammsäule 16 kann eine Schlammflussrückführleitung 54 umfassen,
die einen Schlammkanal 56 und einen Kugelkanal 58 aufweist.
Die Schlammflussrückführleitung 54 leitet
den Bohrschlamm 22 und die schwimmenden Kugeln 12 über den
Schlammkanal 56. Der Schlammkanal 56 kann ein
Sieb 60 aufweisen, das Öffnungen
besitzt, die zumindest kleiner als der Durchmesser der schwimmenden
Kugeln 12 sind. Das Schlammkanalsieb 60 ermöglicht,
dass der Bohrschlamm 22 sowie Bohrmeißelspäne und/oder andere Bohrabfälle in den
Schlammka nal 56 eintreten, während es die schwimmenden Kugeln 12 daran hindert,
in den Schlammkanal 56 einzutreten. Der Schlammkanal 56 leitet
den Bohrschlamm 22 sowie jedes andere Material, das das
Bohrkanalsieb 60 passiert, zu einem (nicht dargestellten)
Schlammreinigungssystem, welches den Schlamm 22 „reinigt", indem die Bohrmeißelspäne und/oder
andere Bohrverunreinigungen aus dem Bohrschlamm 22 entfernt werden.
Der „gereinigte" Bohrschlamm 22 wird
dann wieder der Schlammsäule 16 zugeführt.
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Weil
die schwimmenden Kugeln 12 das Schlammkanalsieb 60 nicht
passieren können,
leitet die Schlammflussrückführleitung 54 die
schwimmenden Kugeln 12 am Schlammkanalsieb 60 vorbei
zu dem Kugelkanal 58. Der Kugelkanal 58 leitet
die schwimmenden Kugeln 12 in den Zuförderer 26. Der Zuförderer 26 leitet
die schwimmenden Kugeln 12 in die Kugelpumpe 24,
welche die schwimmenden Kugeln in der oben beschriebenen Art und
Weise wieder der Schlammsäule 16 zuführt.
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Wie
in den 3 und 4 gezeigt, kann das Pumpsystem 10 zusätzlich zu
dem oben Beschriebenen eine zweite Pumpe umfassen. Zum Beispiel
handelt es sich in 3 bei der zweiten Pumpe um eine
Fluidverdrängerpumpe 62,
und in 4 handelt es sich bei der zweiten Pumpe um eine
Luftkompressorpumpe 64.
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Den
durch die Kugelpumpe 24 auf die schwimmenden Kugeln 12 ausgeübten Pumpkräften sind
Auftriebskräfte
entgegengesetzt, welche der Bohrschlamm 22 an der Öffnung 51 der
Schlammsäule 16 auf
die schwimmenden Kugeln 12 ausübt. Die zweite Pumpe unterstützt die
Kugelpumpe 24 bei der Überwindung
dieser Auftriebskräfte
und ermöglicht
es, dass die schwimmenden Kugeln 12 von der Kugelpumpe 24 durch
das Förderrohr 46 und
in den Schlammkanal 16 gefördert werden.
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Wie
in 3 gezeigt, ist die Fluidverdrängerpumpe 62 mit dem
Förderrohr 46 verbunden.
Die Fluidverdrängerpumpe 62 unterstützt die
Kugelpumpe 24 bei der Überwindung
der durch den Bohrschlamm 22 auf die schwimmenden Kugeln 12 ausgeübten Auftriebskräfte, durch
Einspeisen eines Fluids, z.B. Wasser oder Meerwasser, in das Förderrohr 46.
Das eingespeiste Fluid übt
eine Kraft auf die schwimmenden Kugeln 12 aus, um die schwimmenden
Kugeln 12 darin zu unterstützen, von der Kugelpumpe 24 durch
das Förderrohr 46 und
in die Schlammsäule 16 gefördert zu
werden. Bei der Fluidverdrängerpumpe 62 kann
es sich unter anderem um irgendeine aus einer Vielfalt herkömmlicher
Wasserpumpen handeln.
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In
der gezeigten Ausführungsform
umfasst das Förderrohr 46 auch
zumindest eine Dichtung. Beispielsweise kann das Förderrohr 46 eine
im nahen Ende 47 des Förderrohres 46 angeordnete
erste Dichtung 66 sowie eine im fernen Ende 48 des
Förderrohres 46 angeordnete
zweite Dichtung 68 umfassen. Die Dichtungen 66 und 68 können durch
irgendein geeignetes Mittel, wie z.B. unter anderem durch Formen,
am inneren Durchmesser des Förderrohres 46 befestigt
sein.
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Die
Dichtungen 66 und 68 können aus einem Material bestehen,
das radial elastisch ist, wie z.B. einem Gummimaterial mit einem
Innendurchmesser, der kleiner ist als der Außendurchmesser der schwimmenden
Kugeln 12, derart, dass eine fluiddichte Dichtung um den
Außendurchmesser
einer schwimmenden Kugel 12 erzeugt wird, wenn der Außendurchmesser
einer schwimmenden Kugel 12 in Kontakt mit der Dichtung 66 oder 68 ist.
Vorzugsweise ist jede Dichtung 66 und 68 im Allgemeinen
zylindrisch und lang genug, so dass sich immer zumindest eine schwimmende
Kugel 12 in der Dichtung 66 und 68 befindet,
um eine fluiddichte Dichtung zu bilden. Beispielsweise kann die
Länge jeder
Dichtung 66 und 68 im Bereich von ca. 1 Durchmesser
einer schwimmenden Kugel bis etwa drei Durchmesser einer schwimmenden
Kugel liegen.
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In
einer Ausführungsform
ist die Fluidverdrängerpumpe 62 fern
von der ersten Dichtung 66 am nahen Ende 47 des
Förderrohres 46 angeschlossen.
In diesem Fall hindert die erste Dichtung 66 die von der Fluidverdrängerpumpe 62 ausgestoßene Flüssigkeit
daran, in der Nähe
an der ersten Dichtung 66 vorbeizuströmen, und leitet stattdessen
die ausgestoßene
Flüssigkeit
in eine ferne Richtung auf das untere Ende 50 der Schlammsäule 16 hin
zu. Dies ermöglicht
es der ausgestoßenen
Flüssigkeit,
eine distal gerichtete Kraft auf die schwimmenden Kugeln 12 auszuüben und
mit den schwimmenden Kugeln 12 distal das Förderrohr 46 hinunterzuströmen. In
einer Ausführungsform
umfasst das Förderrohr 46 nahe der
zweiten Dichtung 68 einen Siebabschnitt 70 im fernen
Ende 48 des Förderrohres 46.
Der Siebabschnitt 70 hat Öffnungen, die zumindest kleiner
als der Durchmesser der schwimmenden Kugeln 12 sind, um
es der ausgestoßenen
Flüssigkeit
zu ermöglichen,
den Siebabschnitt 70 zu passieren, während die schwimmenden Kugeln 12 daran
gehindert werden, den Siebabschnitt zu passieren. Die zweite Dichtung 68 kann
im fernen Ende 48 des Förderrohres 46 fern
des Siebabschnittes 70 angeordnet sein. Die zweite Dichtung 68 dichtet
das Förderrohr 46 gegen
den Druck des Rohrschlamms 22 ab.
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Wie
in 4 gezeigt, ist die Luftkompressorpumpe 64 mit
dem Förderrohr 46 verbunden.
Die Luftkompressorpumpe 64 unterstützt die Kugelpumpe 24 durch
Einspeisen von komprimierter Luft in das Förderrohr 46 bei der Überwindung
der durch den Bohrschlamm 22 auf die schwimmenden Kugeln 12 ausgeübten Auftriebskräfte. Die
komprimierte Luft übt
eine Kraft auf die schwimmenden Kugeln 12 aus, um die schwimmenden
Kugeln darin zu unterstützen, von
der Kugelpumpe 24 durch das Förderrohr 46 und in
die Schlammsäule 16 gefördert zu
werden. Bei der Luftkompressorpumpe 64 kann es sich um
irgendeinen aus einer Vielfalt herkömmlicher Luftkompressoren handeln.
In der dargestellten Ausführungsform umfasst
das Förderrohr 46 wenigstens
eine Dichtung, wie z.B. die oben beschriebene erste Dichtung 66.
Wie oben kann die erste Dichtung 66 im nahen Ende 47 des
Förderrohrs 46 angeordnet
sein.
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In
einer Ausführungsform
ist die Luftkompressorpumpe 64 fern von der ersten Dichtung 66 an das
nahe Ende 47 des Förderrohres 46 angeschlossen.
In diesem Fall verhindert die erste Dichtung 66, dass die
von der Luftkompressorpumpe 64 ausgestoßene komprimierte Luft in der
Nähe an
der ersten Dichtung 66 vorbeiströmt, und leitet stattdessen
die ausgestoßene
komprimierte Luft in eine distale Richtung auf das untere Ende 50 der
Schlammsäule 16 hin
zu. Dies ermöglicht
es der ausgestoßenen
komprimierten Luft, eine distal gerichtete Kraft auf die schwimmenden
Kugeln 12 auszuüben
und mit den schwimmenden Kugeln 12 distal das Förderrohr 46 hinunterzuströmen.
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Die
vorangehende Beschreibung wurde unter Bezugnahme auf die derzeit
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung erstellt. Entsprechend sollte die vorstehende Beschreibung
nicht als nur zu den beschriebenen und in den beigefügten Zeichnungen
dargestellten präzisen
Strukturen zugehörig gelesen
werden, sondern sollte in Übereinstimmung mit
den und als Stütze
für die
nachfolgenden Ansprüche
gelesen werden, welche ihren weitesten und ausreichendsten Umfang
haben sollen.