DE69632270T2

DE69632270T2 - Gumbo-abscheider

Info

Publication number: DE69632270T2
Application number: DE69632270T
Authority: DE
Inventors: J. John BAKULA; M. Scott KROON
Original assignee: Derrick Corp
Current assignee: Derrick Corp
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: EP0912257A4; AU720544B2; EP0912257B1; US5921399A; US6250476B1; WO1997046327A1; AR007519A1; CA2254845A1; AU1282697A; CA2254845C; EP0912257A1; DE69632270D1; CO4810348A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf einen Gumbo-Abscheider und auf Verfahren zur Abscheidung fester Teilchen von Fluiden oder Fluidaufschlämmungen. Genauer bezieht sie sich auf einen Gumbo-Abscheider und auf Verfahren zum Reinigen von Bohrschlamm mittels einer Entfernung von Festteilchen, die sich als rheopektische Fluide verhalten, wie z. B. hydratisierte Tonerden, von dem zirkulierenden Bohrschlamm.
Die Abscheidung fester Teilchen von Fluidströmen mittels der Durchleitung eines Fluids durch eine Siebvorrichtung mit Perforationen in einer derartigen Größe, dass feste Teilchen auf der Sieboberfläche zurückgehalten werden anstatt sie zu durchqueren, ist beim Stand der Technik wohlbekannt. In einigen Verfahren geht es nicht nur darum, in einem Fluidstrom mitgeführte feste Teilchen durch eine Siebvorrichtung hindurchzuleiten, um eine Abscheidung zu erhalten. Einige Fluidströme enthalten zusätzliche Materialen, die es bewirken, dass sich feste Teilchen aneinander oder an die Sieboberfläche haften und schließlich die Sieböffnungen überbrücken und das Sieb verstopfen. Ein derartiges Problem tritt bei dem Bohren von Bohrlöchern häufig auf, wobei während dieses Vorgangs ein Bohrschlamm in dem Bohrloch umgewälzt wird. Während der Bohrvorgänge wird Bohrschlamm kontinuierlich zwischen dem Bohrloch und der Oberfläche umgewälzt. Der Schlamm entfernt Bohrabtragungen, die auch als Bohrfestteilchen bezeichnet werden, von der Stirnseite der Bohrkrone in dem Bohrloch und befördert sie an die Oberfläche. Operationen an der Oberfläche scheiden die Abtragungen von dem Schlamm ab. Anschließend wird der Schlamm erneut zu dem Bohrvorgang umgewälzt. Der Bohrschlamm muss so sauber und frei von Verunreinigungen durch Abtragungen und fremde Materialen wie möglich sein. Typischerweise wird der Bohrschlamm mittels mehrerer Ausrüstungstypen einschließlich Vibrationssiebmaschinen sequenziell gereinigt, die allgemein auch als Schlammschüttelsiebe bezeichnet werden.
In Bohrvorgängen tritt häufig die Ausbildung einer gummiartigen Tonerde auf, welche die Abscheidung von Bohrabtragungen aus dem Bohrschlamm mittels Siebvorgängen sehr schwierig werden lässt. Diese mitunter als Gumbo bezeichnete gummiartige Tonerde haftet an den Oberflächen von Sieben und Siebmaschinen an und führt zu einer Anhäufung, welche die Siebe verstopfen kamen, sodass der Bohrschlamm, anstatt das Sieb zu durchqueren und umgewälzt zu werden, über das Ende des Siebes und von ihm herab läuft, wo er nicht bergungsfähig ist. Diese Probleme stammen mindestens teilweise von den nicht-newtonschen rheologischen Eigenschaften des Gumbos, das in großem Umfang aus hydratisierten Tonerdeteilchen besteht. Im Einzelnen verfügt Gumbo im allgemeinen über die Eigenschaften eines rheopektischen Fluids, d. h. es weist unter dem Einfluss einer plötzlich angelegten konstanten Scherspannung einen Zuwachs an Viskosität über die Zeit hinweg auf.
Da sich das Gumbo als ein rheopektisches Fluid verhält, tendiert es zu der Ausbildung einer kohäsiven Masse an der Siebausrüstung, wobei diese Masse manchmal auch als ein "Gumbo-Klumpen" bezeichnet wird. Gumbo-Klumpen widerstehen einer Abscheidung durch eine Vibrationssiebausrüstung, da sie die Sieböffnungen nicht leicht durchqueren. Weiterhin können Gumbo-Klumpen nicht von dem Sieb zu einem Ausschusssieb wegtransportiert werden, da sich ihre Viskosität erhöht, wenn der Siebmaschine zusätzliche Energie zugeführt wird, um die Klumpen von dem Sieb weg zu transportieren. Dieser Viskositätszuwachs führt dazu, dass das Gumbo einem Transport zunehmend widersteht, wenn mehr Energie zugeführt wird, um das Gumbo von dem Sieb weg zu transportieren.
Daher tendiert Gumbo dazu, die Kapazität einer Schlammreinigungsausrüstung zum Abscheiden von Abtragungen aus Bohrschlamm zu reduzieren, indem es die Siebe verstopft und ihre durchlässige Fläche verringert. Wenn während des Bohrens von Bohrlöchern mehr Gumbo abgeführt wird, neigt es dazu, sich in der Schlammsiebausrüstung anzusammeln. Augenscheinlich verringert dies das Vermögen der Siebausrüstung zur Reinigung des Bohrschlamms weiter. Schließlich beeinträchtigt diese Ansammlung das Vermögen der Ausrüstung zu einer effektiven Reinigung des umwälzenden Schlamms und kann sogar eine Verringerung der Bohrrate einhergehend mit verheerenden Auswirkungen auf die Bohrungskosten erzwingen. In extremen Fällen muss das Bohrloch versetzt, in einer anderen Richtung gebohrt oder vollständig aufgegeben werden.
Die Kosten von Bohrschlamm repräsentieren einen wesentlichen Teil der gesamten Kosten des Bohrens eines Bohrlochs. Eine Verunreinigung des Schlamms kann daher die Bohrungskosten leicht auf ein übermäßiges Maß erhöhen. Weiterhin kann eine Kapazitätsreduzierung der Schlammreinigungsausrüstung die Rate begrenzen, mit der ein Bohrloch gebohrt werden kann. Dieser für das Bohren erforderliche Zeitzuwachs erhöht wiederum die Bohrungskosten. Zusätzlich steigert eine Verunreinigung des Bohrschlamms durch Gumbo oder Bohrabtragungen die Viskosität des Schlamms, was die Bohrrate verringert und die Bohrungskosten erhöht.
Vorgängige Versuche zur Lösung der durch Gumbo verursachten Probleme haben nur geringe Erfolge gezeigt. Viele der vorgängigen Bemühungen zielten auf chemische Zusatzstoffe ab, um die Eigenschaften des Bohrschlamms zu verändern, was den bereits hohen Bohrungsausgaben weitere Kosten zuführte. Mechanische Ansätze wie z. B. eine Erhöhung der Vibrationsamplitude und die Zufuhr verschiedener Typen von Sprühwasser haben sich als ineffektiv erwiesen, da das Gumbo einfach einen neuen Gumbo-Klumpen mit stabilem Zustand unter den neuen Betriebsbedingungen ausbildet. Andere Strategien beinhalteten den Auftrag spezieller Beschichtungen auf die Siebe, was z. B. in US-A-3 963 605 beschrieben ist. Derartige Beschichtungen erhöhen die Kosten der Siebausrüstung und verschleißen die Siebe durch abrasive Abtragungen rasch. Dementsprechend besteht beim Stand der Technik ein Bedarf nach einer Vorrichtung zur Entfernung von Gumbo aus dem umgewälzten Bohrschlamm. Es wäre bevorzugt, wenn eine derartige Vorrichtung in Zusammenhang mit und stromauf von einer bestehenden Schlammreinigungsausrüstung verwendet werden könnte und wenn sie Gumbo von dem Bohrschlamm entfernt könnte, bevor die Bohrabtragungen von dem Schlamm abgeführt werden würden.
US-A-4 350 591 beschreibt eine Bohrschlammreinigungsvorrichtung, die ein Beförderungssiebband verwendet. Das Sieb ist geneigt und darin befindlicher Bohrschlamm wird zusammen mit Abtragungen an einem mittleren Bereich des Siebes abgelagert. Schlamm wird mittels einer senkrecht vibrierenden Verdichtungsplatte durch das Sieb gezwängt. Somit filtert das Sieb die Abtragungen aus dem Bohrschlamm heraus. Der in das Sieb eindringende Schlamm wird in einer Auffangvorrichtung gesammelt. Auf dem Band verbleibende Abtragungen werden an dem oberen Ende des Bandes abgeladen.
US-A-5 041 222 offenbart einen Aufschlämmungsabscheider zum Extrahieren von Flüssigkeit aus einer Aufschlämmung, die feine Festteilchen und Flüssigkeiten enthält. Ein Beförderungssiebband nimmt die Aufschlämmung auf einem geneigten Bereich auf.
Flüssigkeit durchläuft feine Öffnungen in dem Sieb und die Festteilchen verbleiben auf dem Sieb. Ein Druck zuführender Mechanismus extrahiert zusätzliche Flüssigkeit von der auf dem Sieb befindlichen Festteilchenmasse.
US-A-4 079 010 offenbart eine Filtermaschine zur Abscheidung eines Gemisches aus festem Material und einer Flüssigkeit. Eine poröse geneigte Fördereinrichtung nimmt das Gemisch an einem unteren Ende auf. Flüssigkeit läuft durch die Fördereinrichtung ab und die Festteilchen verbleiben auf ihr. Das Gemisch wird durch ein Wasserabscheidergehäuse eingebracht. Das Gehäuse weist eine Lippe auf, die sich über die Fördereinrichtung hin erstreckt, um ein Wehr auszubilden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Abscheidung von Gumbo aus Bohrspülungen bereitgestellt, das die folgenden Schritte aufweist:
Bilden einer Pfütze des eintretenden Fest-Flüssig-Suspension-Fluids, das von einem Pfützenwall an einem unteren Ende eines kontinuierlichen geneigten Siebbandes mit einer Vielzahl von Sieböffnungen zurückgehalten wird, um ein hydrostatisches Gefälle über den Sieböffnungen unterhalb der Pfütze zu bilden;
Bewegen des Siebbandes mit einer Energie, die nur ausreichend ist, um die Festteilchen vom unteren Ende zum oberen Ende des Siebbandes zu transportieren, ohne dass die Festteilchen die Sieböffnungen verstopfen dürfen;
Anwenden des hydrostatischen Gefälles, um das Drücken eines wesentlichen Teils des Fest-Flüssig-Suspension-Fluids durch die Sieböffnungen zu unterstützen;
Bewegen des Siebbandes um eine Rolle, sodass ein wesentlicher Teil der Festteilchen vom Siebband unter den Einflüssen der Schwerkraft und der eigenen Trägheit herunterfällt; und
dadurch gekennzeichnet, dass eine Sprühflüssigkeit, die Bohrspülungen aufweist, die im wesentlichen frei von Gumbo sind, von unterhalb eines Abschnittes des Siebbandes verwendet wird, um das Gumbo aus den Siebbandöffnungen herauszuspritzen.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Gumbo-Abscheider weist einen Behälter auf, der in der Ebene ungefähr rechteckig ist und über Seitenplatten, eine Montageplatte sowie eine offene Basis verfügt, auf welcher der Behälter ruht. Der Behälter hat einen Fluideinlass, durch den eine Fluidlösung strömt, einen Fluidauslass, durch den gereinigtes Fluid fließt, sowie einen Festteilchen-Ablassauslass, durch den abgeschiedene Festteilchen für die Entsorgung ausströmen. Die Erfindung stellt ein kontinuierliches, geneigtes, sich bewegendes Siebband bereit, das über eine perforierte Grundplatte läuft und von dieser abgestützt wird, um Festteilchen aus der Fluidlösung zu entfernen, und um in einer bevorzugten Ausführungsform teuren Bohrschlamm zu reinigen, der einen der hauptsächlichen mit Bohrvorgängen verbundenen Kostenfaktor ausmacht. Das Siebband und die perforierte Grundplatte sind aus Materialen aufgebaut, die zusammen eine niedrige Gleitreibung und einen ausgezeichneten Verschleißwiderstand aufweisen. Eine Antriebsbaugruppe mit variabler Geschwindigkeit bewegt das Band mit einer ausreichenden Rate, um gummiartige Materialen wie z. B. hydratisierte Tonerden, die als Gumbo bekannt sind, aus der Bohrspülung zu entfernen, bevor das Gumbo die zur Entfernung von Bohrabtragungen aus dem Schlamm verwendete Ausrüstung verstopfen kann. Der Gumbo-Abscheider muss nur bei einem Auftreten von Gumbo aktiviert werden, was die Kosten für das Bohren weiter verringert.
Bohrschlamm, Bohrabtragungen und Gumbo aufweisende Bohrspülungen bilden eine Pfütze auf dem Siebband aus, was zu einer Abscheidung des Bohrschlamms von dem Gumbo beiträgt. Der Bohrschlamm, der aus Flüssigkeit und sehr feinen Teilchen besteht, läuft durch das Siebband, die perforierte Grundplatte sowie durch einen Fluidauslass und ist anschließend für eine weitere Reinigung verfügbar. Das Gumbo, das sich als ein rheopektisches Fluid verhält und durch eine konventionelle Ausrüstung wie z. B. vibrierende Siebe nur sehr schwierig zu transportieren ist, wird hoch zu dem Siebband transportiert und durch den Festteilchen-Ablassauslass in ein Vorratsbecken zur Entsorgung abgelassen. Dem Gumbo wird für dessen Abscheiden und Beförderung eine nur minimale Energie zugeführt, was seine Tendenz zur Ausbildung der Gumbo-Klumpen, die vorgängige Vorrichtungen, welche für eine Abscheidung von Gumbo aus dem Bohrschlamm entworfen wurden, verstopft haben, minimiert.
Der Gumbo-Abscheider ist mit einer Bandreinigungsbürste versehen, die sich gegen die Bewegungsrichtung des Siebbandes dreht, um jedes verbleibende Gumbo von dem Siebband zu dem Vorratsbecken abzubürsten. Ebenfalls ist ein Sprühbalken vorgesehen, um jegliches Gumbo, das sich in den Sieböffnungen festgesetzt haben kann, aus diesen auszuspülen. Der Sprühbalken spült die Sieböffnungen unter Verwendung von sauberem Hochdruckbohrschlamm aus, von welchem das Gumbo bereits entfernt worden ist. Der saubere Bohrschlamm kann von dem aus dem Gumbo-Abscheider austretenden sauberen Schlammstrom oder von einem Reservoir an gereinigtem Schlamm an der Bohrstelle stammen, falls dieses bereitgestellt ist. Die Verwendung von Bohrschlamm für das Spray beseitigt die Nachteile einer Verwendung von Sprühwasser, das den Bohrschlamm verdünnt, seine Viskositätseigenschaften verändert, und das Verfahren weniger effektiv ausfallen lässt.
Dementsprechend entfernt die vorliegende Erfindung das Gumbo aus dem Bohrschlamm, bevor das Gumbo die Schlammsiebausrüstung verstopfen kann, wodurch Bohrungsstilllegungen und Reduktionen in der Bohrrate vermieden werden. Die Vorteile der Erfindung sind bei niedrigen Kosten zu erreichen und ohne die Eigenschaften des Bohrschlamms nachteilig zu beeinflussen.
Wichtige Merkmale der vorliegenden Erfindung sind oben allgemein zusammengefasst worden, um die nachfolgende ausführliche Beschreibung und den Beitrag der Erfindung zum Stand der Technik besser verständlich werden zu lassen. Natürlich liegen viele zusätzliche Merkmale der vorliegenden Erfindung vor, die im folgenden ausführlich beschrieben werden und den Gegenstand der beiliegenden Ansprüche ausmachen. Nun wird lediglich beispielshalber eine spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, in welchen:
1A eine durch die Seite eines Gumbo-Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung entnommene Querschnittsansicht darstellt;
1B eine Stirnseitenansicht eines Gumbo-Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, die ausgewählte Komponenten darstellt;
1C eine Seitenplatte eines Gumbo-Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt und Montagelöcher sowie -stützen illustriert;
1D Stirn- und Seitenansichten einer Bodenmontageplatte und Aussteifung zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
1E eine Vorderansicht einer Oberseitenmontageplatte zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
1F eine Seitenansicht einer vorderen Trichterplatte zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
1G Vorder- und Seitenansichten einer rückseitigen Tür zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
1H Vorder- und Seitenansichten eines Pfützenwalls, einer Pfützendichtung und einer Pfützendichtungsmontagestütze zeigt, die zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind;
2A Auf- und Seitenansichten einer für eine Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten perforierten Grundplatte darstellt und das Muster der Perforationen illustriert;
2B Seitenansichten der für eine Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Seitenwände und Stützwinkel der perforierten Grundplatte zeigt;
2C Auf- und Seitenansichten von Stützwinkeln für eine perforierte Grundplatte zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2D eine Seitenansicht einer zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten perforierten Grundplatte sowie der Seitenwände und Stützwinkel zeigt;
2E Seitenansichten einer Seitendichtung, einer Seitendichtungsmontagestütze und des Aufbaus einer derartigen Dichtung und Stütze zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
2F eine vereinfachte Stirnseitenansicht eines Gumbo-Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, welche die gegenseitige Beziehung eines Siebbandes, einer Seitendichtung, einer perforierten Grundplatte und einer Ablenkplatte illustriert;
3A eine Aufsicht auf eine zur Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebauten Ablenkplatte darstellt;
3B eine Endseitenansicht einer zur Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Ablenkplatte und eines Sprühbalkens zeigt;
3C eine Seitenansicht eines Sprühbalkens und einer Ablenkplatte mit Montagewinkeln darstellt, die zur Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind;
3D Auf- und Seitenansichten eines Ablenkplatten-Montagewinkels zeigt, der zur Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
4 eine untere Ansicht eines zur Verwendung in einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierten Wassernebelsprühbalkens darstellt;
5A eine Seitenansicht eines Abstreifers zur Verwendung mit einem Gumbo-Abscheider gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 eine Seitenansicht eines Gumbo-Abscheiders in Zusammenhang mit einer stromabwärtigen Schlammreinigungsausrüstung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Obgleich die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die spezifische Anwendung der Abscheidung von hydratisierten Tonerden wie z. B. Gumbo aus Bohrschlamm beschrieben ist, versteht sich für den Fachmann, dass weitere Anwendungen der Erfindung zum Beispiel in dem Gebiet des Bergbaus bzw. der Mineral- und Erzverarbeitung im Rahmen der Erfindung liegt. Die folgende Beschreibung ist beabsichtigter Weise in vollem Umfang auf solche Anwendungen und Verwendungszwecke anwendbar, welche den Transport oder die Abscheidung von Flüssig-Feststoff-Gemischen oder -Suspensionen erfordern, die sich als rheopektische Fluide verhalten.
Nun auf die 1A–1H Bezug nehmend ist eine Ausführungsform eines Gumbo-Abscheiders 10 dargestellt. Der Gumbo-Abscheider 10 ist vorzugsweise als ein viereckig gerahmter Behälter in horizontaler Ebene mit einem ersten Ende 91 und einem zweiten Ende 92 aufgebaut, der eine Bodenmontageplatte 83A (1D) und eine an dem ersten Ende 91 angeordnete Oberseitenmontageplatte 83B (1E), Seitenplatten 81, 82, und eine offene Basis 84 aufweist. Eine Bodenmontageplattenaussteifung 184 ist zur Verstärkung der Bodenmontageplatte 83A vorgesehen. Ebenfalls ist das erste Ende 91 mit einer rückseitigen Tür 183 zwecks Zugang zu dem Inneren des Gumbo-Abscheiders 10 (1G) ausgerüstet.
Ein Fluideinlassrohr 41 ist vorzugsweise an dem ersten Ende 91 des Gumbo-Abscheiders 10 angeordnet, um einen Bohrschlamm, Bohrabtragungen, und Gumbo aufweisenden Einlassfluidstrom in eine Zufuhreinrichtung 141 einzuleiten. An dem zweiten Ende 92 des Gumbo-Abscheiders 10 ist ein Gumbo- und Abtragungsauslass 42 vorgesehen, um das abgeschiedene Gumbo und überdimensionierte Bohrabtragungen von dem Gumbo-Abscheider 10 zur Entsorgung abzuführen. Ein Bohrschlammauslass 43 ist in der Bodenmontageplatte 83A zur Abgabe des Bohrschlamms und jeglicher nicht abgeschiedenen Bohrabtragungen an eine stromabwärtige Reinigungsausrüstung wie z. B. Schlammschüttelsiebe oder andere Vibrationssiebvorrichtungen angeordnet.
Der Gumbo-Abscheider 10 beinhaltet vorzugsweise ein kontinuierliches Siebband 11. Das Siebband 11 ist vorzugsweise aus Polyester aufgebaut, welches ausgezeichnete selbstschmierende Eigenschaften aufweist, jedoch können auch Materialen wie z. B. Nylon, Polyethylen, Polypropylen oder andere beim Stand der Technik bekannte Materialen mit befriedigenden Ergebnissen verwendet werden. Das Siebband 11 weist vorzugsweise eine Mesh-Größe von etwa 10 auf, d. h., es verfügt über etwa 10 Öffnungen pro inch, jedoch können auch Mesh-Größen von etwa 5 bis etwa 40 benutzt werden. Ein spezifisches Sieb band 11, das erfolgreich in einem Gumbo-Abscheider 10 verwendet worden ist, ist vom Typ "Polyester 10 Mesh", hergestellt von TETKO, Inc. of Depew, NY, und besteht aus Polyester. Die Stärke des Siebbandes 11 beträgt vorzugsweise etwa 0,1 inch und die Breite beträgt vorzugsweise etwa 28 inch, obgleich augenscheinlich auch andere Abmessungen verwendet werden können, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Die Enden des Siebbandes 11 sind vorzugsweise miteinander verkoppelt, um mittels einer flexiblen Verbindung eine kontinuierliche Schleife auszubilden, was beim Stand der Technik bekannt ist.
Nun auf die 2A–2F Bezug nehmend gleitet das Siebband 11 vorzugsweise über eine perforierte Grundplatte 12 und wird von dieser abgestützt. Die perforierte Grundplatte 12 ist vorzugsweise aus Polyethylen mit ultrahohem Molekulargewicht ("UHMW") aufgebaut, aber sie kann auch aus anderen Materialen, bei denen keine Korrosion auftritt wie z. B. rostfreiem Strahl oder Aluminium bestehen. Die bevorzugte Kombination aus Polyester für das Siebband 11 mit UHMW-Polyethylen für die perforierte Grundplatte 12 stellt eine zufrieden stellende Glattheit bzw. Verschleißwiderstand zwischen dem Siebband 11 und der perforierten Grundplatte 12 bereit. Die perforierte Grundplatte 12 beinhaltet an Seitenplatten 81 und 82 befestigte Seitenwände 14, die dazu beitragen, die von der Zufuhreinrichtung 141 stammenden Fluide auf der Oberfläche des Siebbandes 11 zu halten. Die perforierte Grundplatte 12 wird durch eine Vielzahl von perforierten Grundplatten-Stützwinkeln 9, die wie in den 2A–2D dargestellt quer über und unterhalb der perforierten Platte 12 verlaufen, abgestützt und ist mit diesen verschraubt. Die Stützwinkel 9 sind steif an den Seitenwänden 14 der Platte 12 befestigt. Die Seitenwände 14 sind derart an den Seitenplatten 81, 82 befestigt, dass die perforierte Grundplatte 12 innerhalb des Gumbo-Abscheiders 10 unter einem Winkel von etwa 10° von der Horizontalen aus geneigt ist. In Abhängigkeit von der spezifischen Anwendung und den abzuscheidenden Materialen kann das Ausmaß an Neigung zwischen etwa 0° bis etwa 20° variieren.
In der perforierten Grundplatte 12 sind vorzugsweise Perforationen vorgesehen, damit der durch das Siebband 11 gesiebte Bohrschlamm durch die Platte 12 fällt. Obgleich viele Konfigurationen derartiger Perforationen möglich sind, ist eine Konfiguration, die sich als erfolgreich erwiesen hat, in 2A illustriert. Diese Konfiguration ist dazu ausgelegt, das Ausmaß an offener (perforierter) Fläche der Platte 12 zu maximieren und zugleich eine befriedigende strukturelle Festigkeit aufrechtzuerhalten. Reihen derartiger Perforationen sind in der Richtung der Bandbewegung wie dargestellt versetzt angeordnet, um die gesamte Bandoberfläche auszunutzen. Dementsprechend werden in einer bevorzugten Ausführungsform ungefähr 1 inch große quadratische Perforationen in acht Gruppen vorgesehen, wobei die Länge des Abstands zwischen den Gruppen, unter denen die Stützwinkel 9 verlaufen, 1,5 inch beträgt. Jede Gruppe von Perforationen weist acht Reihen mit abwechselnden Anzahlen von 18 oder 19 etwa quadratischen Perforationen auf, die entlang der Breite der perforierten Platte 12 verlaufen und einen freien (nicht perforierten) Raum von etwa 3 3/8 inch entlang jeder Seite der Platte 12 ermöglichen. Innerhalb jeder Gruppe von acht Reihen ist ein Abstand in der Länge von ungefähr 7/16 inch zwischen den Perforationen erlaubt und ein Abstand in der Breite von ungefähr 3/8 inch ist zwischen den Perforationen möglich. Wie sich für den Fachmann versteht sind viele andere Anordnungen von Perforationen möglich, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen, wobei lediglich vorausgesetzt wird, dass die offene Fläche der perforierten Platte 12 für die erwünschte Kapazität des Gumbo-Abscheiders 10 ausreicht und dass eine zufrieden stellende Abstützung für das Siebband 11 und die auf ihm befindlichen Fluide bereitgestellt wird.
Erneut auf die 1A und 1B Bezug nehmend wird das Siebband 11 auch durch eine Antriebsrolle 15 abgestützt und unter Spannung gehalten, die das Siebband 11 antreibt und unter Spannung hält, sowie durch eine Spannrolle 16. Die Antriebsrolle 15 wird wiederum durch eine Antriebsbaugruppe 17 angetrieben. Die Antriebsbaugruppe 17 weist vorzugsweise einen elektrischen Motor 17A, einen mechanischen Antrieb 17B mit variabler Geschwindigkeit und eine 90°-Räderuntersetzung 17C auf, obgleich sich für den Fachmann versteht, das auch eine andere Antriebsanordnung verwendet werden kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Antriebsbaugruppe 17 treibt die Antriebsrolle 15 über eine Antriebskette 61 an, welche kontinuierlich zwischen einem mit der Antriebsbaugruppe 17 gekoppelten Motorzahnkranz 51 und einem mit der Antriebsrolle 15 gekoppelten Antriebsrollenzahnkranz 52 verläuft, was dem Stand der Technik bekannt ist. Die Antriebsbaugruppe 17 kann das Siebband 11 vorzugsweise bei einer linearen Geschwindigkeit von ungefähr 1440 inch pro Minute bewegen. In Abhängigkeit von der Durchflussrate des Einlassfluidstroms kann die Geschwindigkeit des Siebbandes 11 von etwa 500 inch pro Minute bis etwa 2880 inch pro Minute variieren. Ein dreiphasiger elektrischer Motor mit einer Nennleistung von 1 PS hat sich für den Betrieb eines Gumbo-Abscheiders gemäß der vorliegenden Erfindung mit einer Kapazität von ungefähr 1100 Gallonen pro Minute an Bohrschlamm als zufrieden stellend erwiesen.
Nun auf die 1A und 1H Bezug nehmend ist ein Pfützenwall 23 vertikal entlang der Breite der Grundplatte 12 des perforierten Bandes in der Nähe der Spannrolle 16 und horizontal zurücklaufend entlang der Oberseite des Gumbo-Abscheiders 10 angeordnet, um zu verhindern, dass irgendein eintretendes mit Festteilchen beladenes Fluid zu dem Bohrschlammauslass 43 zurückspritzt und die Abscheidung umgeht. Der Pfützenwall 23 ist durch eine Gummi-Pfützendichtung 24A zu dem Siebband hin abgedichtet, um ein Abfließen von Fluid von der Rückseite des Siebbandes 11 zu verhindern und um die Ausbildung einer Fluidpfütze auf dem Siebband 11 zu unterstützen. Die Pfützendichtung 24A ist an dem Pfützenwall 23 durch eine Pfützendichtungsmontagestütze 24B befestigt und das Siebband 11 rutscht unter der Pfützendichtung 24A durch, um zu vermeiden, dass Fluide zurück zu dem Siebband 11 hinunter fließen. Die Pfützendichtung 24A kann aus jedem flexiblen Gummi wie z. B. Nitrid (buna-N), der beim Stand der Technik bekannt ist, aufgebaut werden, sodass eine leichte Dichtung zwischen der Pfützendichtung 24A und dem Siebband 11 ausgebildet wird, die im wesentlichen dafür ausreicht, im Betrieb Fluide an einem Zurückfließen an dem Siebband 11 hinunter zu hindern.
Nun auf die 2E und 2F Bezug nehmend ist eine Seitendichtung 124A vorzugsweise an jeder der Seitenplatten 81 und 82 befestigt. Die Seitendichtung 124A ist aus flexiblem Gummi angefertigt und ein Rand von jeder der Seitendichtungen 124A liegt auf der Oberseite des Siebbandes 11. Dies bildet eine leichte Dichtung zwischen der Seitendichtung 124A und dem Siebband 11 aus und verhindert es im wesentlichen, dass sich Fluide und Festteilchen von dem Rand des Siebbandes 11 weg bewegen. Die Seitendichtungen 124A sind an den Seitenplatten 81, 82 durch Seitendichtungsmontagestützen 124B befestigt, die zusammen mit den Seitenwänden 14 der perforierten Grundplatten an den Seitenplatten 81, 82 verschraubt sind, und vorzugsweise die gleichen Schraubenlöcher in den Seitenplatten 81, 82 wie in 1C dargestellt verwenden.
Nun auf die 1A und 3A–3D Bezug nehmend ist eine Ablenkplatte 18 vorzugsweise unter der perforierten Grundplatte 12 und entlang der Länge der perforierten Platte 12 von der Spannrolle an dem ersten Ende 91 des Gumbo-Abscheiders 10 zu einer vorderen Trichterplatte 25 hin angeordnet, um eine Ansammlung von abgeschiedenem Bohrschlamm an der Unterseite des Siebbandes 11 zu verhindern. Die Ablenkplatte 18 ist vorzugsweise mit einer Spitze ausgeformt, die wie in 3B dargestellt ausgebildet ist, und sie kann aus einem Bogen aus Stahl oder einem anderen Material hergestellt werden, indem der Bogen an seiner Mittelachse und entlang seiner Länge gebogen wird, um einen Winkel von ungefähr 163° auszubilden. Der Winkel der Krümmung in der Ablenkplatte 18 ist nicht kritisch und kann unter der Voraussetzung jeden Wert annehmen, dass Fluide frei entlang seinen Seiten hinunter fließen können. Die Ablenkplatte 18 ist innerhalb des Gumbo-Abscheiders 10 unter Verwendung einer Vielzahl von Ablenkplatten-Montagewinkeln 13 montiert, wie in den 3C und 3D dargestellt. Die Ablenkplatten-Montagewinkel 13 sind an der Ablenkplatte 18 und an den Seitenplatten 81, 82 des Gumbo-Abscheiders 10 befestigt (wie in 1C dargestellt), wodurch die Ablenkplatte 18 fest an Ort und Stelle gehalten wird.
Nun auf die 1A und 1F Bezug nehmend erstreckt sich die vordere Trichterplatte 25 vorzugsweise von unmittelbar unter dem vorderen Ende der Ablenkplatte 18 hinunter zu dem zweiten Ende 42, und dann senkrecht nach unten zu der Basis 84 des Gumbo-Abscheiders 10 unter einem ausreichend steilen Winkel, sodass jedes zu der vorderen Trichterplatte 25 fallende Gumbo weiter durch den Gumbo- und Abtragungsauslass 42 aus dem Gumbo-Abscheider 10 heraus gleitet. Die Vorderfläche der vorderen Trichterplatte 25 weist vorzugsweise einen Bogen aus UHMW-Polyethylen oder einem ähnlichen schlüpfrigen Material auf, über den das Gumbo frei gleitet und welcher mit der vorderen Trichterplatte 25 verschraubt werden kann. Die hintere Trichterplatte 19 erstreckt sich von der vorderen Trichterplatte 25 zurück zu der Basis 84 des Gumbo-Abscheiders 10 an dem ersten Ende 91 des Gumbo-Abscheiders 10. Die hintere Trichterplatte 19 ist mit einem Winkel geneigt, der ausreicht, damit Bohrschlamm auf sie fallen und entlang der Platte durch den Bohrschlammauslass 43 frei aus dem Gumbo-Abscheider 10 heraus fließen kann. Die vordere Trichterplatte 25 und die hintere Trichterplatte 19 sind beispielsweise durch eine Schweißung aneinander und an den Seitenplatten 81, 82 des Gumbo-Abscheiders 10 derart abgedichtet, dass der so erzeugte Raum unter den Trichterplatten 25, 19 relativ trocken und frei von Fluid bleibt. Die Antriebsbaugruppe 17 mit variabler Geschwindigkeit ist vorzugsweise unter den Trichterplatten 25, 19 angeordnet.
Nun auf die 1A und 1B Bezug nehmend ist vorzugsweise eine Bandreinigungsbürste 21 zum Reinigen des Siebbands 11 benachbart zu dem zweiten Ende in der Nähe des Gumbo- und Abtragungsauslasses 42 und unter der Antriebsrolle 15 angeordnet, um jegliche auf der Oberfläche des Siebbandes 11 festgehaltenen Gumbo-Teilchen in den Gumbo- und Abtragungsauslass 42 abzubürsten. Die Bandreinigungsbürste 21 ist vorzugsweise eine ungefähr zylindrische Bürste mit relativ steifen Borsten, welche die Oberfläche des Siebbandes 11 im Betrieb abbürsten. Die Borsten können einen Metalldraht oder jeden geeigneten Kunststoff wie z. B. Nylon, oder natürliche Fasern aufweisen. Wahlweise kann die Bandreinigungsbürste 21 allgemein zylindrisch ausfallen, wobei entweder in Längsrichtung verlaufende oder spiralförmige Schaufeln von ihrer Oberfläche abstehen. Die Bandreinigungsbürste 21 wird vorzugsweise durch die Antriebsbaugruppe 17 mittels der Antriebskette 61 angetrieben, die kontinuierlich zwischen einem an die Antriebsbaugruppe 17 gekoppelten Motorzahnkranz 51 und einem an die Bandreinigungs bürste 21 gekoppelten Bürstenzahnkranz 53 verläuft, was beim Stand der Technik bekannt ist. Die Antriebsbaugruppe 17 treibt daher vorzugsweise sowohl die Bandreinigungsbürste 21 wie die Antriebsrolle 15 durch die Antriebskette 61 an. Die Bandreinigungsbürste 21 dreht sich vorzugsweise in einer zu der Bewegungsrichtung des Siebbandes 11 entgegengesetzten Richtung. Die Durchmesser der jeweiligen Zahnkränze 52, 53 und Rollen 15, 21 sind vorzugsweise so gewählt, dass die Geschwindigkeit der Borsten der Bandreinigungsbürste 21 an der Stelle, wo sie auf die Unterseite des Siebbandes 11 treffen, ungefähr das Doppelte der Geschwindigkeit des Siebbandes 11 beträgt. Wenn der Außendurchmesser der Bandreinigungsbürste 21 beispielsweise ungefähr gleich zu dem Außendurchmesser der Antriebsrolle 15 ist, sind die Zahnkränze 52, 53 vorzugsweise so bemessen, dass sich die Bandreinigungsbürste 21 mit etwa der doppelten Rate der Antriebsrolle 15 dreht.
Nun auf die 1A und 3B Bezug nehmend ist ein Sprühbalken 22 vorzugsweise unmittelbar über der Unterseite des Siebbandes 11, jedoch unter der Spitze der Ablenkplatte 18 angeordnet und erstreckt sich entlang der Breite des Siebbandes 11, um jegliche Gumbo-Teilchen zu entfernen, die in den Öffnungen des Siebbandes 11 festsitzen. Der Sprühbalken 22 weist vorzugsweise einen abgedichteten Verteiler innerhalb der Ablenkplatte 18 mit einer Vielzahl von Sprühdüsen 63 auf, die dazu ausgerichtet sind, an der Unterseite des Siebbandes 11 nach unten zu sprühen. Ein Ende des Sprühbalkens 22 ist mit einem Ende eines Sprühbalken-Zufuhrschlauchs 32 verbunden, der dem Sprühbalken 22 Bohrschlamm unter einem Druck von etwa 40 pound pro inch² zuführt. An seinem anderen Ende ist der Sprühbalken-Zufuhrschlauch 32 mit dem Auslass einer Pumpe 31 verbunden. Die Pumpe 31 ist vorzugsweise eine luftbetriebene Diaphragmapumpe, aber sie kann von jedem Pumpentyp mit Zwangsverdrängung sein, der dem Sprühbalken 22 einen ausreichenden Fluiddruck zuführen kann. Bohrschlamm wird der Pumpe 31, die vorzugsweise außerhalb des Gumbo-Abscheiders 10 angeordnet ist, vorzugsweise durch einen Pumpeneinlass 33 zugeführt, der in jeder Quelle von relativ sauberem Bohrschlamm vorgesehen werden kann. Wahlweise kann der Pumpeneinlass 33 innerhalb des Gumbo-Abscheiders 10 in der Nähe des Schlammauslasses 43 angeordnet werden, wenn ein Vorrat an Bohrschlamm über der hinteren Trichterplatte 19 bei einem Pegel aufrechterhalten werden kann, der hoch genug ist, um den Pumpeneinlass 33 abzudecken.
Auf die 1A, 4 und 5 Bezug nehmend kann ein optionaler Wassernebelbalken 26 über der oberen Oberfläche des Siebbandes 11 und näher zu der hinteren Trichterplatte 19 als zu der vorderen Trichterplatte 25 vorgesehen werden, um von jeglichem Gumbo, das an dieser Stelle auf dem Siebband 11 festgehalten wird, Bohrschlamm abzusprühen. Der Wassernebelbalken 26 ist mit einer (nicht dargestellten) Wasserquelle verbunden und benutzt einen sehr feinen Wassernebel, der durch Öffnungen 126 gesprüht wird und eine nur minimale Wassermenge zu dem abgeschiedenen Bohrschlamm hinzufügt. Ein in 5 dargestellter Abstreifer 64 kann ebenfalls unter der Antriebsrolle 15 und vor der Bandreinigungsbürste 21 gerade über der Oberfläche des Siebbandes 11 angeordnet werden, jedoch ohne diese zu berühren. Der Abstreifer 64 löst alle großen Gumbo-Klumpen von dem Siebband 11 in den Gumbo- und Abtragungsauslass 42 oder in die vordere Trichterplatte 25 ab, wenn sich das Siebband 11 um die Antriebsrolle 15 herum bewegt.
Nun auf 6 Bezug nehmend ist ein Gumbo-Abscheider 10 in Zusammenhang mit einem gemäß des Standes der Technik aufgebauten Derrick^®-Flo-Line^TM-Reiniger 210 illustriert. Ein Einsatzeinlass 241 ist an einem T-Rohrstück 225 vorgesehen, das mit dem Einlassrohr 41 und der Zufuhreinrichtung 141 des Gumbo-Abscheiders 10 in Verbindung steht. Ein Gumbo-Abscheider-Einlassventil 235 und ein Umgehungsventil 245 sind bereitgestellt, um den Strömungsweg der Einlassfluide zu steuern. Der Schlammauslass 43 steht mit einem Einlassverteiler 341 in Verbindung, der Fluid in den Flo-Line^TM-Reiniger 210 einspeist. Der Schlammauslass 243 und der Festteilchenauslass 242 des Flo-Line^TM-Reinigers 210 sorgen für das Ablassen von gereinigtem Schlamm zwecks Umwälzung bzw. für das Abführen von Bohrabtragungen für die Entsorgung.
Der Betrieb eines Gumbo-Abscheiders kann mit Bezug auf die 1A und 6 folgendermaßen beschrieben werden. Wenn kein Gumbo in Bohrvorgängen auftritt, wird der Gumbo-Abscheider 10 umgangen, indem ein Umgehungsventil 245 geöffnet und ein Einlassventil 235 geschlossen wird. Der mit Festteilchen beladene Bohrschlamm fließt dann von dem Einsatzeinlass 241 durch das T-Rohrstück 225 zu dem Einlassverteiler 341 und anschließend zu dem Flo-LineTM-Reiniger 210 oder zu einer konventionellen Abscheidungsausrüstung wie z. B. einer Vibrationssiebmaschine. Dann werden die Fluide auf konventionelle Weise gereinigt, wobei der Gumbo-Abscheider 10 keine zusätzliche Belastung auf die Bohrvorgänge ausübt. Gereinigter Schlamm tritt durch den Auslass 243 aus und Bohrabtragungen treten durch den Auslass 242 aus.
Wenn Bohrvorgänge auf eine Formation treffen, die problematische Gumbopegel enthält, wird die Antriebsbaugruppe mit variabler Geschwindigkeit 17 mit einer Geschwindigkeit aktiviert, die für den Gumbogehalt der eintretenden Fluide geeignet ist. Das Einlassventil 235 wird geöffnet und das Umgehungsventil 245 wird geschlossen. Anschließend tritt der zu reinigende Bohrschlamm durch das Einlassrohr 41 und die Zufuhreinrichtung 141 zusammen mit Bohrabtragungen und dem Gumbo, das entfernt werden muss, in den Gumbo-Abscheider 10 ein. Die Antriebsbaugruppe 17 treibt die Antriebsrolle 15, die zuvor wie beim Stand der Technik bekannt gespannt worden ist, durch die oben beschriebene Zahnkranz- und Kettenanordnung an, was dazu führt, dass sich das Siebband 11 sanft in einer Richtung bewegt, die mit Bezug zu 1A im allgemeinen im Uhrzeigersinn ausfällt. Im allgemeinen reicht eine Siebbandgeschwindigkeit von 1440 inch pro Minute aus, obgleich natürlich auch höhere oder niedrigere Geschwindigkeiten möglich sind, ohne von dem Rahmen der Erfindung abzuweichen. Das Siebband 11 läuft auf der perforierten Grundplatte 12 und wird von dieser abgestützt.
Die eintretenden Fluide fallen von der Zufuhreinrichtung 141 auf die obere Fläche des Siebbandes 11 hinab. Die Flüssigkeit und die sehr feinen Teilchen des Bohrschlamms laufen durch die Öffnungen des Siebbandes 11. Ebenfalls durchqueren die Flüssigkeit und die feinen Teilchen die Perforationen in der perforierten Grundplatte 12 und werden durch die Ablenkplatte 18 von der Unterseite des Siebbandes 11 abgelenkt, woraufhin sie entlang der hinteren Trichterplatte 19 zu dem Bohrschlammauslass 43 hinunter fließen. Einige Abtragungen und namentlich solche, die klein genug sind, um durch die Öffnungen in dem Siebband 11 zu laufen, werden zusammen mit dem Bohrschlamm durch den Schlammauslass 43 geführt und nachfolgend in einer stromabwärtigen Festteilchenabscheidungsausrüstung wie z. B. dem Flo-Line^TM-Reiniger 210 von dem Bohrschlamm entfernt.
Einige der Fluide verbleiben für einen gewissen Zeitraum als eine Pfütze auf der oberen Fläche des Siebbandes 11 in der Nähe der Spannrolle 16 und werden dort durch den Pfützenwall 23, die Pfützendichtung 24A, Seitendichtungen 124A und die Seitenplatten 81, 82 zurückgehalten. Diese Pfütze trägt zu dem auf den Bohrschlamm in der Nähe der Öffnungen in dem Siebband 11 wirkenden Druck bei, indem ein hydrostatisches Gefälle von Fluid über ihr erzeugt wird, wodurch die Pfütze auch dazu beiträgt, den Schlamm durch das Siebband 11 zu drängen.
Das Gumbo wird auf dem geneigten Siebband 11 zu der Antriebsrolle 15 an dem zweiten Ende 92 des Gumbo-Abscheiders 10 nach oben transportiert. Das Gumbo wird erfolgreich übertragen, da während des Transports und der Bewirkung der Abscheidung eine nur minimale Energie zu den Einlassfluiden zugeführt wird, wodurch sich der vorliegende Gumbo-Abscheider von vorgängigen Versuchen zum Abscheiden von sich als rheopektische Fluide verhaltenden Materialen mittels Vibrationssieben sowie von anderen Verfahren unterscheidet, die dem Fluid durch Vibrationen, Schütteln oder ähnliches Energie zuführen, wodurch unerwünschte Gumbo-Klumpen und die sie begleitenden Betriebsprobleme erzeugt werden. Der Gumbo-Abscheider 10 stellt daher beim Stand der Technik einen großen Fortschritt dar, da bisher kein verlässliches Verfahren zum Entfernen von Gumbo entwickelt worden ist, das sich dadurch auszeichnet, dass bei der Entfernung sämtlicher Formen von Gumbo bei niedrigen Kosten keine Chemikalien zugeführt werden.
Jeglicher sich auf dem Gumbo ansammelnder Bohrschlamm kann durch den feinen Sprühnebel von dem Wassernebelbalken 26 abgewaschen werden und fließt wie oben beschrieben zu dem Bohrschlammauslass 43. Somit konserviert der Wassernebelbalken 26 Bohrschlamm und minimiert den Verbrauch dieses teuren Materials. Der Wassernebelbalken 26 kann auch für eine Reduzierung der Viskosität des Bohrschlamms betrieben werden, sollte sich diese aufgrund der Konzentration von Gumbo in dem Schlamm erhöhen. In der tatsächlichen Praxis wird die durch den Wassernebelbalken 26 zugeführte Wassermenge auf demjenigen minimalen Wert gehalten, der notwendig ist, um den Schlamm zu konservieren und seine Viskosität aufrechtzuerhalten.
Wenn das Siebband 11 um die Antriebsrolle 15 läuft, tritt der größte Teil des Gumbos zusammen mit den Abtragungen, die (falls vorhanden) auf dem Siebband 11 zurückgehalten werden, durch den Gumbo- und Abtragungsauslass 42 aus dem Gumbo-Abscheider 10 aus. Alle großen Gumbo-Klumpen, die zurückgehalten werden, werden bei der Durchquerung durch den Abstreifer 64 von dem Siebband 11 abgestreift. Alle auf dem Siebband 11 zurückgehaltenen kleinen Teilchen werden anschließend durch die sich in entgegengesetzter Richtung drehende Bandreinigungsbürste 21 abgebürstet. Gumbo und Abtragungen, die zu der vorderen Trichterplatte 25 gelangen, gleiten über die Platte hinunter in den Auslass 42. Die vordere Trichterplatte 25 erstreckt sich ausreichend weit nach oben zu der Unterseite des Siebbandes 11, sodass verhindert wird, dass sich Gumbo nach rückwärts in die Richtung des Bohrschlammauslasses 43 bewegt.
Jegliches Gumbo, das in den Öffnungen des Siebbandes 11 stecken geblieben ist, wird durch den Hochdruck-Sprühbalken 22 entfernt, der Bohrschlamm unter hohem Druck an und durch das Siebband 11 spritzt. Da der Sprühbalken 22 Bohrschlamm durch die Pumpe 31 spritzt, verschlechtern sich die Eigenschaften des teuren und komplizierten Bohrschlamms nicht, was bei der Verwendung von Wasserspray der Fall wäre. Anschließend bewegt sich das nun gereinigte Siebband 11 um die Spannrolle 16 und kehrt zu dem Bereich unterhalb des Fluideinlasses 41, durch den Einlassfluide kontinuierlich zu einem Gumbo-Abscheider 10 fließen, zurück.
Der Schlamm und jegliche mitgerissenen Abtragungen fließen von dem Schlammauslass 43 durch einen Verteiler 341 in den Flo-Line^TM-Reiniger 210 oder in eine konventionelle Schlammreinigungsausrüstung, welche die Abtragungen aus dem Bohrschlamm entfernt. Die Abtragungen treten aus dem Flo-Line^TM-Festteilchenauslass 242 aus, während der gereinigte Schlamm aus dem sauberen Flo-Line^TM-Schlammauslass 243 austritt.
Wenn die Bohrvorgänge die Gumbo enthaltenden Formationen durchlaufen haben, kann die Antriebsbaugruppe 17 außer Eingriff, das Umgehungsventil 245 geöffnet und das Einlassventil 235 geschlossen werden, wobei der Bohrschlamm und die Abtragungen wie oben den Gumbo-Abscheider 10 einfach umgehen. In Abhängigkeit von der geographischen Stelle des Bohrloches wird der Gumbo-Abscheider 10 typischerweise während etwa 30% des gesamten Bohrverfahrens in Betrieb sein.
Das Gumbo-Abscheider-Verfahren der vorliegenden Erfindung ist oben mit Bezug auf Anwendungen beschrieben worden, welche die Abscheidung hydratisierter Tonerden von Bohrschlamm beteiligen. Allerdings versteht sich für den Fachmann, dass viele andere Anwendungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können sich viele Anwendungen der Erfindung auf dem Gebiet des Bergbaus bzw. in der Mineral- und Erzverarbeitung ergeben, wo sich die Abscheidungsverfahren durch die rheopektische Natur von mindestens einem der Verfahrensströme oder Verfahrensstromkomponenten verkomplizieren. Es ist spezifisch berücksichtigt, dass derartige Anwendungen des Verfahrens der vorliegenden Erfindung in den Rahmen der obigen Beschreibung der vorliegenden Erfindung fallen.
Die obigen Beschreibungen beziehen sich für den Zweck einer Illustration und Erläuterung auf bestimmte Ausführungsformen der Erfindung. Allerdings versteht sich für den Fachmann, dass viele Modifikationen und Veränderungen der oben dargelegten Ausführungsformen möglich sind, ohne von dem in den beiliegenden Ansprüchen definierten Rahmen der Erfindung abzuweichen.

Claims

Verfahren zur Abscheidung von Gumbo aus Bohrspülungen, das die folgenden Schritte aufweist: Bilden einer Pfütze des eintretenden Fest-Flüssig-Suspension-Fluids, das von einem Pfützenwall (23) an einem unteren Ende eines kontinuierlichen geneigten Siebbandes (11) mit einer Vielzahl von Sieböffnungen zurückgehalten wird, um ein hydrostatisches Gefälle über den Sieböffnungen unterhalb der Pfütze zu bilden; Bewegen des Siebbandes (11) mit einer Energie, die nur ausreichend ist, um die Festteilchen vom unteren Ende zum oberen Ende des Siebbandes zu transportieren, ohne dass die Festteilchen die Sieböffnungen verstopfen dürfen; Anwenden des hydrostatischen Gefälles, um das Drücken eines wesentlichen Teils des Fest-Flüssig-Suspension-Fluids durch die Sieböffnungen zu unterstützen; Bewegen des Siebbandes (11) um eine Rolle (15) so, dass ein wesentlicher Teil der Festteilchen vom Siebband unter den Einflüssen der Schwerkraft und der eigenen Trägheit herunterfällt; und dadurch gekennzeichnet, dass eine Sprühflüssigkeit, die Bohrspülungen aufweist, die im wesentlichen frei von Gumbo sind, von unterhalb eines Abschnittes des Siebbandes (11) verwendet wird, um das Gumbo aus den Siebbandöffnungen herauszuspritzen.
Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem den folgenden Schritt aufweist: Herausbürsten der Festteilchen aus dem Siebband mit einer Bandreinigungsbürste (21), die sich in einer Richtung im wesentlichen entgegengesetzt zu der des Siebbandes (11) bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das außerdem den folgenden Schritt aufweist: Besprühen der Festteilchen, die auf dem Siebband (11) nach oben befördert werden, mit einem feinen Wassernebel, der gerade ausreichend ist, um das Fest-Flüssig-Suspension-Fluid abzuwaschen, das auf den Festteilchen festgehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem die Festteilchen im wesentlichen hydratisierte Tonerden und die Fest-Flüssig-Suspension-Fluide im wesentlichen Bohrspülung aufweisen.