DE69908822T2

DE69908822T2 - Vorrichtung und verfahren zur mischung von bohrklein in einem behälter und das auspumpen dieses behälters

Info

Publication number: DE69908822T2
Application number: DE69908822T
Authority: DE
Inventors: Vernon De Jager
Original assignee: Vernon De Jager
Current assignee: TOTAL CONTAINMENT ENGINEERING LTD., SWIEQI, MT
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2004-05-06
Anticipated expiration: 2019-12-21
Also published as: NO333605B1; BR9916299A; DE69908822D1; AU760334B2; CA2355463C; WO2000037803A1; EP1144869A1; CA2355463A1; DK1144869T3; NO20012918D0; NO20012918L; EP1144869B1; US6276824B1; ATE242844T1; AU1874100A

Description

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung und Verfahren zur Handhabung von bei Offshore-Bohrvorgängen erzeugtem Bohrabfall. Insbesondere, jedoch nicht einschränkend, bezieht sich diese Erfindung auf eine umweltverträgliche Vorrichtung und ein umweltverträgliches Verfahren zum Aufschlämmen von Abfallmaterialien und Bohrklein in einem Behälter und zum Weiterleiten der Abfallmaterialien und des Bohrkleins von dem Behälter zu anderen Behältern oder Containern. Die Erfindung eignet sich sowohl für Offshore-Bohrvorgänge als auch für Vorgänge auf dem Festland. Während des Prozesses des Bohrens von Erdöl- und Erdgasquellen wird ein viele Tausende von Fuß tiefes Bohrloch in die Erde gebohrt, was große Mengen an Abfallmaterial, auch Bohrklein genannt, das sich aus Gestein, Schmutz, Schiefergestein und anderem Schutt zusammensetzt, erzeugt Um zu verhindern, dass die Bohrstange beschädigt wird, und um das Bohrloch vom Bohrmaterial zu befreien, wird dieses Bohrklein durch die Bohrflüssigkeit an die Oberfläche des Bohrlochs befördert. Das Abfallmaterial und das Bohrklein werden typischerweise von der Bohrflüssigkeit an der Oberfläche getrennt und die Bohrflüssigkeit wird dem System rückgeführt und wiederverwendet, während das Abfallmaterial und das Bohrklein entsorgt werden.
Da das Abfallmaterial und das Bohrklein Chemikalien, Kohlenwasserstoffe, wie etwa Öl, und andere umweltschädliche Bestandteile enthalten, erfordern Umweltschutzbestimmungen, dass das Abfallmaterial und das Bohrklein auf umweltfreundliche Weise entsorgt werden und verbieten die Entsorgung durch Abladen der Materialien ins Meer.
Typische umweltfreundliche Entsorgungsverfahren umfassen: das Wiedereinspritzen des Abfallmaterials und des Bohrkleins in die Erde eine Injektionsbohrloch hinunter, das sich an der Bohrplattform oder an einem abgelegenen Ort befindet, das Behandeln des Materials in einer anerkannten Behandlungseinrichtung, die sich gewöhnlich fern der Bohranlage befindet, oder das Entsorgen des Materials in einer Deponiestelle. Der beim Bohren eines Bohrlochs erzeugte Umfang des Bohrkleins ist zeimlich groß und besteht aus einigen Tonnen Abfallmaterial. Deshalb stellt die Entsorgung von Abfallmaterial und Bohrklein einen Hauptvorgang und Hauptkostenpunkt dar.
Bei einigen Entsorgungsystemen müssen die verunreinigten Abfallmaterialien und das verunreinigte Bohrklein, die von einer Offshore-Bohranlage aufgefangen werden, von der Anlage oder dem Bohrloch entfernt werden, um auf dem Festland zur Entgiftung behandelt zu werden, bevor sie sicher entsorgt werden können. Da der Umfang des Abfallmaterials und des Bohrklein sehr groß sein kann, ist der Transport von Abfallmaterialien und Bohrklein von einer Offshore-Anlage zu einer geeigneten Entgiftungseinrichtung ebenfalls ein Hauptvorgang.
Bei einem herkömmlichen Offshore-Vorgang werden das Abfallmaterial und das Bohrklein auf der Anlage in kleinen Containern, sogenannte Förderkörbe, eingefangen, die dann von einem Kran angehoben und auf ein Boot geladen, zu einer küstennahen Einrichtung transportiert, durch einen Kran vom Boot geladen, zum Warten auf weitere Verarbeitung in einen größeren Lagercontainer abgeladen und dann zu einer Verarbeitungseinrichtung transportiert werden. Viele Förderkörbe sind auf einer typischen Bohranlage notwendig, um große Mengen erzeugten Bohrkleins handhaben zu können. Engagierte Teams sind notwendig, um die Förderkörbe auf der Bohranlage und in der küstennahen Einrichtung zu handhaben, Reinigungsteams sind notwendig, um die Förderkörbe nach jedem Gebrauch zu reinigen, und bei jedem Vorgang des Handhabens der Förderkörbe müssen Sicherheits- und Umweltschutzanliegen berücksichtigt werden. Die Verwendung von Förderkörben behindert und verlangsamt den Bohrvorgang und verursacht aufgrund der Möglichkeit von Verschüttung große umweltpolitische Bedenken. Bei rauen Wetterverhältnissen können die Förderkörbe nicht auf die Boote geladen und von diesen entladen werden, und dies bringt manchmal den Bohrvorgang zum Stillstand und erhöht die mit der Handhabung von Förderkörben verbundenen Gefahren.
Auf Offshore-Bohranlagen sind die Schlammschüttelsiebe und die Feststoffsteuerausrüstung dauerhaft in den inliegenden Strukturen montiert, so dass die Anlage zur Installation zusätzlicher Ausrüstung große Platzeinschränkungen aufweist und der Zugang zu den Bereichen um die vorhandenen Schlammschüttelsiebe und die vorhandene Feststoffsteuerausrüstung beschränkt ist. Eine Offshore-Bohranlage weist auch typischerweise Haltebehälter, sogenannte „mud pits" („Schlammgruben"), auf, die dauerhaft installiert und Bestandteil der Anlagenunterstruktur sind. Schlammgruben werden verwendet, um Bohrabfall und Bohrklein zu lagern.
WO-A-9410448 beschreibt eine zum Pumpen einer Aufschlämmung geeignete Vorrichtung, die einen Sammelbehälter, in den Flüssigkeiten und Feststoffe zugegeben werden, umfasst. Diese Flüssigkeiten und Feststoffe werden dann durch ein Gebläserad gemischt, um eine Aufschlämmung zu milden, die dann weggepumpt wird. Die Pumpenmittel beinhalten eine Kammer, einen Einlass, ein motorbetriebenes Gebläserad und einen Abführauslass. Die Pumpenmittel sind am Boden des Sammelbehälters fixiert.
Ein weiteres Problem bei der Handhabung von Abfallmaterialien und Bohrklein ist, dass sich die Materialien, nachdem die Materialien in Haltebehältern verschlossen sind, in Schichten teilen, wobei die Oberschicht Flüssigkeiten enthält, eine Unterschicht Feststoffe enthält und eine Zwischenschicht in Flüssigkeiten suspendierte Feststoffe enthältend. Diese Trennung erfolgt auch in den Containern oder Behältern, die zum Transport der Materialien zu einem abgelegenen Ort und zu einem Lagercontainer, wo die Materialien auf Verarbeitung warten, verwendet werden. Die Trennung der Flüssigkeiten und Feststoffe erschwert es, die Materialien aus den Containern oder Behältern zu entfernen.
Die hier offenbarte Erfindung löst diese Probleme, indem bei gewissen Ausführungsformen eine umweltsichere Vorrichtung und ein umweltsicheres Verfahren zum Auffschlämmen von Abfallmaterialien und Bohrklein in einem Behälter und zum Weiterleiten der Abfallmaterialien und des Bohrkleins von dem Behälter bereitgestellt wird.
Mit „Aufschlämmen" ist das Mischen einer partikulären Suspension zur Herstellung einer Aufschlämmung gemeint.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenvorrichtung gemäß Anspruch 1.
Die Erfindung stellt auch ein Verfahren gemäß Anspruch 15 bereit.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen erläutert. Jede in den abhängigen Ansprüchen gezeigte Kombination von Merkmalen kann verwendet werden, ausgenommen dort, wo derartige Merkmale einander ausschließen.
Einige Ausführungsformen der Erfindung eignen sich besonders für sowohl Offshore-Bohrvorgänge als auch Vorgänge auf dem Festland. Der Einlass öffnet sich typischerweise in den Boden der Kammer. Die Vorrichtung weist typischerweise im Umfang mit Abstand angeordnete Zirkulationsdurchlassöffnungen in der Kammerseite auf, die typischerweise in entgegegengesetzte Richtungen zeigen. Das Gebläserad erstreckt sich typischerweise unterhalb der Kammer und bricht zusätzlich zum Ziehen von Material in die Pumpenkammer Schutt auf. Die Zirkulationsdurchlassöfnungen können unabhängig voneinander oder zusammen und in unterschiedlichem Maß geöffnet und geschlossen werden, um einen Ausgang von der Kammer bereitzustellen. Die Pumpe ist durch eine Schwenkverbindung drehbar und kann durch einen Kranarm im Behälter von Ende zu Ende und von oben nach unten bewegt und betätigt werden oder es kann durch ein Kabel, eine Kette oder ein anderes Mittel suspendiert werden. Die Pumpe rührt typischerweise eine Aufschlämmung durch Drehen des Gebläserads, wenn die Zirkulationsdurchlassöffnungen mindestens teilweise offen sind, so dass das Material, das in den Bodeneinlass zur Kammer eintritt und durch das Gebläserad umgerührt wird, aus den Zirkulationsdurchlassöffnungen herausgezwungen wird, und dass das Material im Behälter zum leichteren Pumpen gerührt wird. Die Pumpe kann im Rührmodus arbeiten, wobei die Durchlassöffnungen geschlossen sind, bis das zu entfernende Material im Allgemeinen homogen ist, wonach die Zirkulationsdurchlassöffnungen geschlossen werden können, was ermöglicht, dass das Gebläserad die Aufschlämmung durch den Seitenauslass der Kammer in die Abführleitung leiten kann. Der Rühr- oder Aufschlämmmodus kann mit einem Abführmodus kombiniert werden, indem die Zirkulationsdurchlassöffnungen bis zu einem Grad geöffnet werden, der erforderlich ist, um das zu pumpende Material aufzuschlämmen, während das Material durch die Abführleitung hinausgepumpt wird. Eine Hilfsabführrohrleitung kann auch mit dem Auslass gekoppelt sein, um Material in den Behälter zurück abzuführen, zum Flüssigkeitsoberschichten des Materials mit Unterschichten von Feststoffen und Flüssigkeiten auszutauschen und den Strom des gepumpten Materials zu verbessern.
Das Bereitstellen gerader Paare von Zirkulationsdurchlassöffnungen (z. B. zwei) und insbesondere, wenn sie 180° voneinander entfernt liegen, gleicht die auf die Pumpe ausgeübten Kräfte aus, besonders während sich diese in einem Mischmodus befindet. Der Mischmodus kann mit einem Saugmodus kombiniert werden, indem einfach eine oder beide der Durchlassöffnungen bis zu dem Grad geöffnet werden, der erforderlich ist, um das z pumpende Material zu mischen.
Durchlassöffnungen sind nicht erforderlich, und die Vorrichtung kann einfach mit einem Auslass, der mit der Kammer in Verbindung steht, betrieben werden, so dass Material, das die Kammer verlässt, durch den Auslass abgeführt wird.
Der Auslass kann einfach ein Durchlass in der Kammer sein und kann eine Rohrleitung, die von dem Durchlass zum Befördern von Material von der Pumpe verläuft, aufweisen. Der Auslass oder die Abführrohrleitung selbst kann eine Öffnung zum Abführen von Material von der Rohrleitung zurück in den Behälter aufweisen, um den unruhigen Strom des gepumpten Materials zu verbessern. Vorzugsweise ist die Öffnung in der Abführrohrleitung über dem Pumpeneinlass mit Abstand angeordnet, so dass vom Auslass irr die Rohrleitung abgeführtes Material in einiger Entfernung von der Pumpe Verfeilt werden kann.
Der Auslass kann wahlweise in unterschiedliche Richtungen geleitet werden, z. B. mittels eines Schwenkzapfens an einem Punkt in der Rohrleitung oder anderswo in der Vorrichtung.
Der Auslass der Kammer ist typischerweise mit einem Auslassrohrstrang gekoppelt, der bevorzugt eine Stützstruktur der Pumpe bilden kann.
Die Pumpe kann mit einem Mittel suspendiert werden, um sie in einen Behälter oder eine Grube zu senken und das Abführrohrnetz kann elastisch sein, um freie Bewegung der Pumpe zu ermöglichen.
Die Pumpe weist einen mit ihr (z. B. nicht notwendigerweise auf dem Körper der Pumpe) verbundenen Schwenkzapfen auf, um die Drehung der Pumpe in einem Haltebehälter zu ermöglichen. Der Schwenkzapfen kann motorisch betrieben sein. Dies kann vorzugsweise eine 360°-Drehung der Kammer ermöglichen. Der Schwenkzapfen kann von einer Fernsteuerkonsole durch einen sekundären Motor oder Zylinder hydraulisch bedient werden. Der Schwenkzapfen kann eine vollständige Öffnung für reduzierten Druckverlust aufweisen.
Die Pumpe kann auf einem hydraulisch bedienten Arm, wie etwa einem Kranarm, zum Betrieb in einer Grube oder einem oben offenen Behälter montiert werden. Dies ermöglicht es, den Schlamm von oben nach unten einheitlich zu mischen.
Das Gebläserad kann Cutter aufweisen, die sich unter der Kammer erstrecken, um sowohl große Schuttstücke im gepumpten Material aufzubrechen als auch das Material in die Pumpenkammer zu ziehen.
Die Erfindung kann auch einen Behälter zum Enthalten von Bohrklein in einem Schiff oder einem anderen Fahrzeug zur Beförderung von einem Bohrloch bereitstellen, wobei der Behälter Drosseln aufweist, um der Verschiebung des Bohrkleins während des Transports standzuhalten, und wobei mindestens eine oder mehrere der Drosseln von dem Tank entfernt werden können.
Dies ermöglicht ein effizientes Entfernen des Materials aus dem Behälter nach dem Transport.
Einige Ausführungsformen der Erfindung stellen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Abfallmaterialien und Bohrklein in einem Behälter bereit und leiten die Materialien und das Bohrklein vom Behälter weiter, indem sie durch eine Abführleitung in einen Haltebehälter auf einem Boot oder einem anderen Fahrzeug, das die Abfallmaterialien und das Bohrklein zu einer entfernt gelegenen Entgiftungseinrichtung, Lagereinrichtung, zu einem Wiedereinspritzbohrloch oder einer anderen Art von Entsorgungseinrichtung befördert, gepumpt werden. Das Material kann dann von dem Haltebehälter zur Einrichtung oder zum Bohrloch etc. durch Pumpen unter Verwendung von ähnlichen Vorrichtungen weitergeleitet werden. Zwischenpumpen, ähnlich der oben genannten Pumpe, können nützlicherweise in der Rohrleitung vom Behälter zum Fahrzeug und/oder von dort zum Haltebehälter oder der Lager- /Entgiftungseinrichtung eingesetzt werden. Die Materialien können einfach zu einer entfernt gelegenen Stelle befördert werden und eine ähnliche oder angepasste Pumpe oder ein ähnliches oder angepasstes Verfahren kann auch an der entfernt gelegenen Stelle verwendet werden, um die Materialien von dem Haltebehälter aufzuschlämmen und weiterzuleiten.
Einige Ausführungsformen dieser Erfindung stellen eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Abfallmaterialien und Bohrklein in großen Mengen (Bulkform) bereit und beseitigen den Bedarf an einer großen Anzahl kleiner Container.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung stellt eine Pumpenvorrichtung zum Mischen und/oder Weiterleiten von Abfallmaterialien und Bohrklein bereit, die einen damit verbundenen Schwenkzapfen aufweist, um die Drehung der Pumpe in einem Behälter zu ermöglichen.
Eine andere Ausführungsform dieser Erfindung stellt eine Pumpenvorrichtung zum Mischen und/oder Weiterleiten von Abfallmaterialien und Bohrklein bereit, die auf einem hydraulisch oder mechanisch bedienten Arm, wie etwa einem Kranarm, zur Betätigung der Pumpe in einem Behälter montiert werden kann, um zu ermöglichen, dass das Material durch die Bewegung der Pumpe durch das zu mischende und zu pumpende Material von oben nach unten einheitlich aufgeschlämmt werden kann.
Eine andere Auführungsform dieser Erfindung stellt eine Pumpenvorrichtung zum Mischen und Weiterleiten von Abfallmaterialien und Bohrklein bereiß, die durch ein Kabel oder ein anderes Mittel suspendiert werden kann, um sie in einen Behälter zu senken, und die ein elastisches Abführrohrnetz aufweist, um freie Bewegung der Pumpe zu ermöglichen.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung stellt eine Pumpenvorrichtung bereit, die keinen speziell konstruierten Behälter erfordert und mit verschiedenen vorhandenen herkömmlichen Behältern zum Mischen und/oder Weiterleiten von Abfallmaterialien und Bohrklein, die in den Behältern enthalten sind, verwendet werden kann.
Eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung stellt eine Pumpenvorrichtung zum Mischen und/oder Weiterleiten von Abfallmaterialien und Bohrklein von einem Behälter bereit, die einfach konstruiert, robust und bei Betrieb verläßlich ist.
Die vorliegende Erfindung wird nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1a, 1b, 1c ein Aufriss von links, von vorne und von hinten jeweils der Pumpenvorrichtung sind;
1d eine auseinandergezogene Seitenansicht der Pumpenvorrichtung ist;
2 eine Draufsicht der Pumpenvorrichtung entlang der Linie 2-2 auf 1a ist;
3 eine Draufsicht der Pumpenvorrichtung entlang der Linie 3-3 aus 1a ist, die die Vorrichtung mit entferntem Pumpenmotor und entfernter Abführrohrleitung zeigt;
4a eine auseinandergezogene Perspektivansicht des Pumpengehäuses, der Bodenplatte und des Gebläserads in nicht zusammengebautem Zustand ist;
4b eine auseinandergezogene Seitenansicht eines Lagergehäuses einer Gebläseradanordnung der Pumpe aus 1 ist;
5 ein Seitenaufriss von links ist, der die auf einem Kranarm gestützte Pumpe zeigt;
6 ein Seitenaufriss einer Ausführungsform der Pumpenvorrichtung ist, die eine Hilfsabführrohrleitung zum Leiten der Materialien zurück in einen Behälter aufweist;
7 eine Draufsicht einer Basis eines Haltebehälters ist;
8 ein Endaufriss des Behälters aus 7 ist;
9 ein Querschnitt durch den Behälter aus 7 ist;
10 eine Draufsicht eines Deckels für den Behälter auf 7 ist;
11 eine Endansichit des Deckels aus 10 ist;
12 eine Draufsicht eines oberen Rahmens des Behälters aus 7 ist;
13 eine Reihe von Ansichten der Seiten- und Endplatte des Behälters aus 7 ist;
14 ein Vorderansicht des Behälters aus 7 ist;
15 ein Querschnitt durch den Kopfpunkt des Behälters aus 7 ist; und
16 eine Reihe von Querschnitten des Behälters aus 7 ist.
Nun wird Bezug auf 1–4 der Zeichnungen genommen, in denen eine Pumpe 10, die ein Gehäuse 11 mit einer Zylindrischen Kammer 12 (in 4a zu sehen) aufweist, gezeigt wird. Ein Antriebsmotor 13 und eine Lageranordnung 131 sind am oberen Ende des Pumpengehäuses 11 festgemacht und umschließen das offene obere Ende der zylindrischen Kammer 12. Eine Bodenplatte 14 ist am unteren Ende des Pumpengehäuses 11 festgemacht und weist eine zentrale Öffnung auf, die den Einlass 15 in die zylindrische Kammer 12 definiert. Ein Gebläserad 16, das mit der Antriebswelle des Motors 13 gekoppelt ist, ist in der zylindrischen Kammer 12 drehbar angebracht und ein unterer Abschnitt der Blätter des Gebläserads erstreckt sich nach unten durch die Einlassöffnung 15 und endet mit Abstand unterhalb des Einlasses. Schenkel 17 sind an den Seiten des Pumpengehäuses 11 festgemacht und erstrecken sich nach unten über den unteren Abschnitt der Blätter des Gebläserads 16 hinaus.
Ein Paar in der Seitenwand der zylindrischem Kammer 12 gebildete Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 erstrecken sich von den sich gegenüberliegenden Seiten des Pumpengehäuses 11 seitlich nach außen.
Die Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 sind bei annähernd 180° im Umfang mit Abstand angeordnet. Ein Paar Obertore 20, 21 sind auf dem Pumpengehäuse gleitbar montiert, um die flüssige Verbindung durch die Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 zu öffnen und zu schließen. Die Tore 20, 21 werden jeweils unabhängig in unterschiedlichem Maß durch Obertorhebe 20A, 21A gehoben und gesenkt, um einen gewünschten Bereich der Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 freizugeben. Es versteht sich, dass die Obertore 20, 21 durch hydraulische oder pneumatische Mittel wie gewünscht angetrieben und ferngesteuert werden können.
Eine Abführauslassöffnung 22 ist in der Seitenwand der zylindrischen Kammer 12 gebildet, um den zentrifugalen Auswurf des Materials durch das Gebläserad 16 zu erleichtern, und ist mittels Gegenflanschen 22f und 23f in flüssiger Verbindung mit einer Auslassrohrleitung 23 gekoppelt. Der Abführauslass 22 und die Auslassrohrleitung 23 erstrecken sich von der zylindrischen Kammer 12 nach außen und nach unten und ein Flansch 24 ist auf dem nach oben gerichteten Ende der Auslassrohrleitung 23, die mit einem Gegenflansch 25 einer im Allgemeinen S-förmigen Abführrohrleitung 26 gekoppelt ist, festgemacht. Es versteht sich, dass der Flansch 24 der Abführauslassrohrleitung 23 beseitigt werden kann und die Abführauslassrohrleitung 23 und die Abführrohrleitung 26 als ein Stück konstruiert werden können.
Wie später hier beschrieben, wird die Pumpe 10 in einen Behälter, der Abfallmaterialien und Bohrklein enthält, platziert und darin betätigt. Der Motor 13 dreht in Betrieb das Gebläserad 16 in der Pumpenkammer 12. Der Abschnitt der Blätter des Gebläserads 16, der sich außerhalb des Einlasses 15 der Kammer 12 erstreckt, dient dazu, große Schuttbrocken aufzubrechen. Die Schenkel 17 halten den unteren Abschnitt der Gebläseradblätter 16 vom Baden des Behälters weg, um deren Beschädigung zu vermeiden, und halten den Pumpeneinlass 15 frei von großen Schuttbrocken, die ihn verstopfen können. Die Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 können durch die Tore 20, 21 geöffnet werden, so dass das Gebläserad 16 das Material zentrifugal durch die Zirkulationsdurchlassöffnungen und zurück in den Behälter in entgegengesetzte Richtungen abführt. Dies kann beim Mischen eines nicht homogenen Materials, bevor es zum Pumpen bereit ist, nützlich sein. Sobald das zu pumpende Material im Allgemeinen homogen ist, können die Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 durch die Tore 20, 21 geschlossen werden, so dass das Gebläserad 16 die Flüssigkeit von der Seitenwand der Kammer 12 zentrifugal nach außen in den Auslass 22 und durch die Auslassrohrleitung 23 zur Abführrohrleitung 26 treibt.
Die Abführrohrleitung 26 kann durch ein herkömmliches Mittel mit einem Abführschlauch (nicht gezeigt) gekoppelt werden, dessen Auslass/Auslässe in einem Haltebehälter auf einem Boot oder anderen Fahrzeug endet/enden, das die Abfallmaterialien und das Bohrklein, die vom Bohrloch aufgefangen wurden, zu einer Entgiftungseinrichtung, Lagereinrichtung, zu einem Wiedereinspritzbohrloch oder einer anderen Art von Entsorgungs- oder Veratbeitungseinrichtung befördert. Eine oder mehrere hydraulisch, elektrisch, mit Gas oder Diesel betriebene Zwischenpumpen können auch in der Abführleitung installiert werden, um das Bewegen des Materials über große Entfernungen zu erleichtern.
5 zeigt eine Ausführungsform der Pumpe 10, wobei die Abführrohrleitung 26 mit einem motorisierten Schwenkgelenk 27 gekoppelt ist, durch das die Pumpe 10 in einem Behälter gedreht werden kann, um alle Bereiche des Behälterbodens augänglich zu machen. Ein anderer Teilabschnitt der Abführrohrleitung 28 ist über dem Schwenkgelenk 27 festgemacht und an einem Montierrahmen 29, der mit einem Kranarm 30 gekoppelt ist, befestigt. Der Kranarm 30 kann auf einem strukturellen Bestandteil der Anlage an einen Haltebehälter oder eine andere geeignete Struktur angrenzend montiert werden. Der Kranarm 30 wird verwendet, um die Pumpe 10 in einem Behälter zu platzieren, ihn von einem Ende des Behälters zum anderen zu bewegen, Ihn innerhalb des Behälters für Zugang zu verschiedenen Ebenen im Behälter zu heben und zu senken und ihn von einem Behälter zu entfernen und in einem anderem Behälter zu platzieren.
6 zeigt eine Seitenansicht einer anderen Modifikation der Pumpe 10A, die ähnliche Bestandteile wie die Pumpe 10 aufweist, die hier nicht weiter beschrieben werden, doch die mit den gleichen Verweisziffern gekennzeichnet sind. Bei dieser Modifikation weist die Abführrohleitung 26B, die vom Flansch 24 der Auslassrohrleitung 23 verläuft, ein in der Abführleitung installiertes T- oder Y-Anschlussstück 37 auf, um den Strom durch die Abführrohrleitung 26A und/oder den Strom durch den Schenkel 37A des Anschlussstücks 37 zu ermöglichen. Ventils 38 und 39 (schematisch dargestellt) werden jeweils auf dem Schenkel 37A und über dem Anpassstück 37 bereitgestellt, um den Strom durch die jeweiligen Abschnitte der Abführrohrleitung 26B oder des Schenkels 37A zu ermöglichen oder zu drosseln. Ein gebogener Teilabschnitt der Abführrohrleitung 26C ist mit dem Ventil 38 gekoppelt. Die Rohrleitung 26C ist am Ende offen und führt Material aus der Pumpe ab und zurück in den Behälter oder in einen anderen Container, von dem das Material gepumpt wird, so dass der Strom des gepumpten Materials verbessert wird und die Oberschicht des Materials mit den Unterschichten ausgetauscht wird.
Durch Schließen des Ventils 39 über dem Anschlussstück 37 und durch Öffnen des Ventils 38 auf dem Schenkel 37A verschiebt die Pumpe die Flüssigkeit durch die Abführrohrleitung 26B nur bis zum geschlossenen Ventil 39, und führt sie danach zurück in den Container, von dem sie über den Schenkel 37A und die Rohrleitung 26C mit offenem Ende gepumpt wurde. Es sollte beachtet werden, dass das offene Ende der Rohrleitung 26C über dem Einlass 15 am Boden der Pumpe 10A mit Abstand angeordnet ist, und somit ermöglicht diese Konfiguration, dass das gepumpte Material durch die Pumpenkammer 12 und durch den Auslass 22 und die Auslassrohrleitung 23 durch den Schenkel 37A hinaus und zurück in den Container oder Behälter zum weiteren Homogenisieren des Materials, falls erwünscht, zirkuliert wird. Die Abführleitung 26C kann alternativ mit dem Ventil 38 auf dem Schenkel 37A des Anschlussstücks 37 durch eine Schwenkkopplung 40 (in gestrichelter Linie dargestellt) gekoppelt sein, damit die Richtung, in die das offene Ende der Rohrleitung 26C zeigt, eingestellt werden kann, so dass das Material, das von der Pumpe abgeführt wird, wenn das Ventil 38 offen ist, über einen weiten Bereich im Container oder Behälter, von dem das Material gepumpt wird, Verfeilt werden kann.
Falls erwünscht, kann das Ventil 38 auf dem Schenkel 37A geschlossen werden, und das Ventil 39 an dem Oberteil des Anschlussstücks 37 kann geöffnet werden, um normales Pumpen zu ermöglichen, und in einigen Fällen können beide Ventile vollständig oder teilweise in unterschiedlichem Maß, wie gewünscht, offen sein, um das Maß an über die Abführrohrleitung 26B entferntem Material und den über den Schenkel 37A zurückzirkulierten Materialbetrag zu steuern. Es versteht sich, dass die Ventile durch hydraulische oder pneumatische Mittel wie gewünscht bedient werden können und ferngesteuert werden können.
Zirkulationsdurchlassöffnungen werden durch das Abführen von dem Schenkel 37A überflüssig, doch das Bereitstellen der in 6 gezeigten modifizierten Pumpe 10A mit Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 und mit dem Hilfsabführschenkel 37A schafft einen zusätzlichen Vorteil, indem ermöglicht wird, dass die Obertore 20, 21 geöffnet werden können, wenn sich die Pumpe tief in der Feststoffschicht eines Behälters Material zum Aufschlämmen der dicken viskosen Unterschichten befindet, und die Rohrleitung 26C auf dem Schenkel 37A verwendet werden Kann, um Material mit einiger Kraft auszuwerfen, um die Turbulenzen an der Oberfläche des gepumpten Materials zu erhöhen, wodurch das Material in der Ober- und Unterschicht effektiver ausgetauscht wird, was die Homogenität des Materials an zwei Stellen erhöht und das Pumpen durch die Abführrohrleitung 26B einfacher macht. Der Vorteil der erhöhten Position der Rohrleitung 26C auf dem Schenkel 37A und seiner Schwenkmöglichkeit ist, dass das durch den Schenkel 37A abgeführte Material über eines weiten Bereich in einiger Entfernung von der Pumpe ausgeworfen werden kann, wodurch größere Gruben und Behälter ohne exzessive Bewegung der Pumpe innerhalb des Tanks behandelt werden können. Der Winkel des Abführschenkels 37A kann eingestellt werden, um extra Variierung in der gewünschten Trajektorie des vom Abführschenkel 37A ausgewortenen Materials unterzubringen.
Wie in gestrichelter Linie gezeigt, kann die Pumpe 10A an einer beliebigen Stelle mit einem T- oder Y-förmigen Anschlussstück 41 und Ventilen 43 versehen werden, wobei das Anschlussstück 41 mit einer Rohrleitung 44, die einen Auslass aufweist, der positioniert sein kann, um die Matarialien zurück in den Behälter abzuführen, gekoppelt sein kann. Es versteht sich, dass die Ausführungsform der 6, die eine Hilfsabführrohrleitung zum Zurückführen von Materialien zum Behälter aufweist, auch mit einem Schwenkgelenk (wie in 5 gezeigt) über oder unter dem Anschlussstück 41 versehen werden kann und durch einen Kranarm oder eine Winde und ein Kabel betätigt werden kann. Es sollte beachtet werden, dass das T- oder Y-Stück an einer beliebigen Stelle in der Abführleitung angeordnet werden kann und dass es keine Ventile oder einen Schenkel, sondern einfach einen Durchlass, vorzugsweise in der ansteigenden Gliedmaße der Abführleitung, erfordert.
Es versteht sich ebenfalls, dass auch eine oder mehrere Zwischenpumpen in der Abführrohrleitung oder anderswo angeordnet werden können, so dass die Vorrichtung verwendet werden kann, um Material über große Entfernungen zu bewegen. Die gleiche Pumpe und das gleiche Gebläserad, wie in den Beispielen oben beschrieben, können als eine Zwischenpumpe in der Abführleitung verwendet werden, indem sie modifiziert wird, um die Obertore wegzubewegen und unter Verwendung eines Hydraulik-, Elektro-, Gas- oder Dieselmotors, wie für die Pumpe, wie in den beschriebenen Ausführungsformen gezeigt, verwendet werden können. Bei einigen Ausführungsformen kann die Zwischenpumpe ferner modifiziert werden, um eine oder mehrere Flüssigkeitsinjektorleitungen, z. B. eine Gasinjektorleitung in der Zwischenpumpe, die ein Fluid, wie etwa komprimierte Luft oder Wasser, in den Materialstrom injiziert, der durch die Zwischenpumpe in die gleiche Richtung wie der Materialstrom fließt, zu umfassen. Die Gasinjektion (z. B. komprimierte Luft) kann helfen, die Geschwindigkeit des Materials durch die Zwischenpumpe zu erhöhen. Die Flüssigkeitsinjektion (z. B. unter Druck gesetztes Wasser) kann die Viskosität des durch die Zwischenpumpe gepumpten Materials herabsetzen sowie die Geschwindigkeit des Materials durch die Pumpe erhöhen. Die Zwischenpumpe kann durch eine hydraulische Antriebsquelle angetrieben werden, die nützlicherweise, falls erwünscht, auch den Hebearm und die Hauptpumpe antreiben Kann.
In Betrieb wird die Pumpe 10, 10A zum Mischen und Befördern von Bohrklein in einem Behälter und zu dessen Weiterleiten von dem Behälter verwendet. Während des Mischvorgangs können die Durchlassöffnungen 18, 19 unabhängig voneinander oder zusammen, und in unterschiedlichem Maß, geöffnet werden, indem die jeweiligen Obertore 20, 21 bewegt werden, um einen Ausgang von der Pumpenkammer 12 bereitzustellen. Dies ermöglicht dem sich drehenden Gebläserad 16, eine Aufschlämmung in der Kammar 12 aufzurühren. Sind die Zirkulationsdurchlassöffnungen 18, 19 zumindest teilweise offen, wird das Material, das in den Einlass 15 zur Kammer 12 eintritt und das durch das Gebläserad 16 umgerührt wird, aus den Zirkulationsdurchlassöffnungen herausgetrieben, so dass Material in dem Behälter zum leichteren Pumpen gerührt wird. Die Pumpe Kann eine ausreichende Zeit lang im Rührmodus arbeiten, bis das zu entferndende Material im Allgemeinen homogen ist, wonach die Zirkulationsdurchlassöffnungen geschlossen werden können, was dem Gebläserad ermöglicht, die Aufschlämmung durch den Auslass 22 der Kammer in dich Abführrohrleitung 26, 26B zu leiten.
Das Bereitstellen von zwei Zirkulationsdurchlassöffnungen, und besonders, wenn sie annähernd 180° auseinander liegen, gleicht die Kräfte, die auf die Pumpe ausgeübt werden, wenn sich diese im Aufschlämmmodus befindet, aus. Der Aufschlämmmodus kann mit einem Abführmodus kombiniert werden, indem die Zirkulationsdurchlassöffnungen bis zu einem Grad geöffnet werden, der erforderlich ist, um das zu pumpende Material aufzuschlämmen, während das Material durch die Abführleitung hinausgepumpt wird.
Zusätzlich zur Verwendung der vorliegenden Vorrichtung zum Mischen und/oder Weiterleiten von Abfallmaterial und Bohrklein von den Haltebehältern, die sich an der Bohrlochstelle, wie etwa eine Offshore-Bohranlage, befinden, zum Halten von Behältern auf einem Fahrzeug, wie etwa ein Schift oder Boot, kann die Vorrichtung auch auf dem Transportfahrzeug oder auf dem Festland zum Mischen und/oder Weiterleiten der Materialien von den Transportbehältern zu Behältern auf dem Festland in der Verarbeitungs- oder Lagereinrichtung oder zu Behältern auf Fahrzeugen auf dem Festland, wie etwa tragbare Behälter, die sich auf LKWs an der Kaiseite befinden etc. verwendet werden. Die Einrichtung auf dem Festland und/oder die Fahrzeuge können Hebearme mit Pumpen, wie oben beschrieben, aufweisen, um das Bohrklein zwischen den Haltebehältern etc. und der Einrichtung auf dem Festland weiterzuleiten.
7 bis 15 zeigen Details eines Bohrkleinlagerungs- und -mischbehälters 70, der für ein Schiff oder einen anderen Träger vorgesehen ist, und in welchem das Ende des Abführrohrs 26 oder des Abführschlauchs (nicht gezeigt) enden kann. Der Behälter 70 beinhaltet einen Oberteil 77, eine Basis 76, eine Seite 75 und einen Endrahmen, wobei der obere Rahmen ein Verteilerrohr 72 zur Kopplung eines Abführrohrs, falls erwünscht, und einen Deckel aufweist. Die Seitenrahmen 75 (15), die Basis 76 und der obere Rahmen 77 weisen Stützen 78 zum Halten einer Reihe von Drosseln 79 auf, die typischerweise in Intervallen entlang der Basis 76 und den oberen 77 Rahmen angeordnet sind, um ein Verschieben des Inhalts des Behälters, während die Drosseln platziert sind, zu verhindern. Die Drosseln 79 können von den Stützen 78, falls erwünscht, entfernt werden, um zu ermöglichen, dass dar Behälter 70, der durch eine Saugpumpe 10, die an einem Kranarm 30 (wie in 5 gezeigt) oder an einer Winde und einem Kabel befestigt ist, geleert werden soll, sobald der Behälter 70 seinen Bestimmungsort beim Entgiftungswerk erreicht hat und das Bohrklein davon entfernt werden sollen.
Während diese Erfindung vollständig und komplett unter spezieller Hervorhebung der bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, versteht es sich, dass die Erfindung innerhalb des Bereichs der beigefügten Ansprüche anders als spezifisch hier beschrieben genutzt werden kann.

Claims

Eine Vorrichtung zur Handhabung von Bohrklein in einem Behälter und deren Weiterleitung davon, wobei die Vorrichtung Folgendes beinhaltet: ein Pumpenmittel (10, 10A, 10B) mit einer Kammer (12), einen Einlass (15), der sich in die Kammer (12) öffnet, ein drehbares Gebläserad (16), das in der Kammer (12) angeordnet ist und durch einen Motor (13) angetrieben wird, um im Tank enthaltenes Bohrklein in die Kammer (12) zu ziehen, einen Abführauslass (22) auf einer Seite der Kammer (12) und ein Betätigungsmittel, das mit dem Pumpenmittel wirksam verbunden ist, um mindestens den Einlass (15) des Pumpenmittels (10, 10A, 10B) senkrecht, waagerecht und/oder seitlich innerhalb des Behälters zu bewegen; wobei das Betätigungsmittel ein Schwenkmittel zum Ausrichten des Pumpenmittels innerhalb des Behälters umfasst.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, die ein Abführrohrleitungsmittel (26, 26A, 268) aufweist, das mit dem Abführauslass (22) gekoppelt ist, um Bohrklein von der Kammer (12) zu einer Stelle außerhalb des Behälters zu befördern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Schwenkmittel das Pumpenmittel (10, 10A, 10B) auf einer senkrechten Achse davon innerhalb des Behälters dreht.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Betätigungsmittel das Pumpenmittel (10, 10A, 10B) in den Behälter bewegen und es davon wegbewegen kann.
Vorrichtung gamäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die mindestens eine Durchlassöffnung (18, 19) auf einer Seite der Pumpenkammer (12) aufweist, um die Bewegung des Bohrkleins von der Kammer (12) zurück in den Behälter zu ermöglichen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, die zwei oder mehr Durchlassöffnungen (18, 19) aufweist, die im Umfang mit einem Abstand zueinander an der Wand der Kammer (12) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5 oder Anspruch 6, die Tormittel (20, 21) aufweist, die mit mindestens einer Durchlassöffnung (18, 19) zusammenarbeiten, um die Bewegung des Bohrkleins durch die oder jede Durchlassöffnung (18, 19) zu steuern.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei zwei oder mehr Durchlassöffnungen (18, 19) bereitgestellt sind, wobei jede ein entsprechendes Tormittel (20, 21) aufweist, und wobei die Tormittel (20, 21) unabhängig voneinander gesteuert werden können.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5–8, wobei zwei oder mehr Durchlassöffnungen (78,19) bereitgestellt und auf jeweils gegenüberliegenden Seiten der Kammer (12) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Gebläserad (16) unterhalb des Kammereinlasses (15) erstreckt, um Klumpen von Bohrklein im der Nähe des Einlasses (15) aufzubrechen.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ein Hilfsabführmittel (26C) aufweist, das mit dem Abführauslass (22) gekoppelt ist und einen Auslass aufweist, um mindestens einen Teil des Bohrkleins, das aus dem Kammerauslass gepumpt wird, zurück in den Behälter zu führen.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, wobei die Ausrichtung des Auslasses des Hilfsabführmittels eingestellt werden kann, um ihn in verschiedene Richtungen auszurichten.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, die Ventilmittel (38, 39) aufweist, die wirksam mit dem Hilfsabführmittel (26C) verbunden sind, um die Bewegung des Bohrkleins durch das Hilfsabführmittel (26C) zu steuern.
Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens der Pumpeneinlass (15) auf einem bewegbaren Arm (30) montiert ist.
Ein Verfahren zum Bewegen von Bohrklein von einem Haltebehälter zu einem Fahrzeug, wobei das Verfahren die Schritte des Positionierens eines Pumpenmittels (10, 10A, 10B) in dem Behälter, des Schwenkens des Pumpenmittels (10, 10A, 10B) in dem Behälter und des Pumpens des Bohrkleins von einem Einlass (15) in dem Pumpenmittel (10, 10A, 10B) zu einem auf dem Fahrzeug angeordneten Behälter beinhaltet.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei das Bohrklein unter Verwendung der Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche gepumpt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15 oder Anspruch 16, wobei das Material durch die Pumpe (10, 10A, 10B) umgerührt und von dort zurück auf den Behälter ausgestoßen wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–17, wobei die Pumpe (10, 10A, 10B) mindestens eine Durchlassöffnung (18, 19) aufweist, die während einer Rührphase des Verfahrens mindestens teilweise geöffnet und während einer zweiten Pumpphase des Verfahrens mindestens teilweise geschlossen ist, um das Material durch einen Seitenauslass (22) der Kammer (12) zu leiten.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–18, wobei mindestens ein Teil des des dem Auslass (22) der Kammer (12) gepumpten Materials durch eine Abfuhröffnung zu dem Behälter zurückgeführt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–19, wobei die Pumpe (10, 10A, 10B) auf einem bewegbaren Arm (30) montiert ist und während des Merfahrens durch den Arm (30) in dem Behälter bewegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–20, das den Schritt des Betätigens der Pumpe (10, 10A, 10B) während des Verfahrens umfasst, indem sie senkrecht gehoben und gesenkt und/oder waagerecht und seitlich innerhalb des Behälters zum Positionieren des Einlasses (15) der Pumpe (10, 10A, 10B) auf verschiedenen Ebenen von flüssiger und fester Phase von Bohrklein bewegt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–23, das ferner den Schritt des Wegbewegens der Pumpe (10, 10A, 10B) vom Behälter umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 22, das den weiteren Schritt des Platzierens der Pumpe (10, 10A, 10B) in einem zweiten Behälter, der Bohrklein enthält, umfasst, nachdem sie von dem Behälter wegbewegt wurde, und wonach die Schritte aus den Ansprüchen wiederholt werden.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–23, wobei die Pumpenvorrichtung mindestens eine Zirkulationsdurchlassöffnung (18, 19) aufweist, und wobei ein Teil des Bohrkleins wieder durch die Durchlassöffnung (18, 19) zurück in den Behälter zirkuliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 24, wobei ein anderer Teil des Bohrkleins von der Kammer (12) durch den Abführauslass (22) der Pumpe (10, 10A, 10B) abgeführt wird, während der Teil des Bohrkleins wieder zurück in den Behälter zirkuliert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 24 oder 25, wobei die pumpe (10, 10A, 10B) Tormittel (20, 21) aufweist, die mit der oder jeder Durchlassöffnung (18, 19) verbunden sind, und wobei die Tormittel (20, 21) auf mindestens einer Durchlassöffnung (18, 19) gesteuert werden, um die Menge an Bohrklein, das wieder in den Behälter zurück zirkuliert wird, einzustellen.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–26, wobei die Pumpe (10, 10A, 10B) ein Hilfsabführmittel (26C) aufweist, das in flüssiger Verbindung mit dem Abführrohrleitungsmittel (26, 26A, 26B) steht, mit einem Auslass, der positioniert ist, um den Flüssigkeitsstrom auf die Oberfläche des Bohrkleins in dem Behälter zu leiten; und wobei das Verfahren den Schritt des Leitens eines Teils des Bohrkleins, das durch das Hitfsabführmittel (26C) auf die Oberfläche abgeführt wird, um das in dem Behälter enthaltene Bohrklein umzurühren, umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei die Ausrichtung des Auslasses des Hilfsabführmittels (26C) eingestellt ist, um den Teil des Bohrkleins, der in die Oberfläche abgeführt wird, über einen großen Bereich innerhalb des Behälters zu Verfeilen.
Verfahren gemäß Anspruch 27 oder 28, wobei das Hilfsabführmittel (26C) ein Ventilmittel (38, 39) umfasst und das Verfahren den weiteren Schritt des Steuerns der Menge an Bohrklein, das durch das Hilfsabführmittel (26C) zurück in den Behälter abgeführt wird, umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15–29, wobei mindestens ein Teil des zu pumpenden Materials während einer Rührphase des Verfahrens wieder zurück in den Behälter zirkuliert wird, und mindestens ein Teil des zu pumpenden Materials während einer zweiten Pumphase des Verfahrens durch einen Abführauslass (22) der Pumpe (10, 10A, 10B) ausgeworfen wird.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–15, die ferner einen Behälter (70) zum Enthalten von Bohrklein in einem Schiff oder einem anderem Fahrzeug beinahltet, wobei der Behälter (70) Drosseln (79) aufweist, um der Verschiebung des Bohrkleins während des Transports standzuhalten, und wobei mindestens eine oder mehrere der Drosseln (79) vom Behälter (70) entfernt werden können.