EP3141691B1 - Verfahren zum regenerieren von bohrflüssigkeit - Google Patents

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EP3141691B1
EP3141691B1 EP16188165.1A EP16188165A EP3141691B1 EP 3141691 B1 EP3141691 B1 EP 3141691B1 EP 16188165 A EP16188165 A EP 16188165A EP 3141691 B1 EP3141691 B1 EP 3141691B1
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EP
European Patent Office
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drilling fluid
quality
tank
drilling
treatment
Prior art date
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EP16188165.1A
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English (en)
French (fr)
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EP3141691A1 (de
Inventor
Markus HÖRMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Max Wild GmbH
Original Assignee
Max Wild GmbH
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Publication date
Application filed by Max Wild GmbH filed Critical Max Wild GmbH
Priority to PL16188165T priority Critical patent/PL3141691T3/pl
Publication of EP3141691A1 publication Critical patent/EP3141691A1/de
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Publication of EP3141691B1 publication Critical patent/EP3141691B1/de
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/063—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components

Definitions

  • the invention relates to a method for regenerating drilling fluid as well as a Bohrierikeitsregener michsvorraum for performing such a method.
  • Drilling fluid is advantageously used to support a drilling operation, which can be carried out for example by a drill.
  • the drilling fluid can be used in particular for lubricating and cooling as well as for the removal of drilled overburden such as rock.
  • the European patent application EP2927420A2 shows an apparatus and method for analysis and preparation of drilling mud. It a device is shown which is installed on a truck and performs an analysis of the quality of used drilling mud by means of magnetic resonance method. In this case, it is provided to analyze the drilling fluid just before the liquid is discharged into the borehole and, in the event of quality fluctuations, to influence the composition of the drilling fluid which is ready for delivery.
  • the German patent application DE4211254A1 discloses a method and apparatus for treating sludge or other wastewater.
  • US20130255941 describes a method for regenerating drilling fluid, wherein the quality is determined on the input side by quality sensors.
  • US20110017677 discloses a method of treating drilling fluid in which clean water is recovered.
  • Drilling fluid may preferably be regenerated by means of a drilling fluid regeneration device to reuse the drilling fluid.
  • contained dirt can be removed.
  • a bore supporting substance such as bentonite can be supplied.
  • a drilling fluid regeneration device is used when drilling is carried out, then the described regeneration of the drilling fluid can save a considerable amount of water.
  • the logistics necessary for a meaningful regeneration of drilling fluid has proven to be very complex.
  • a significant amount of the substance to be added, such as bentonite is needed, which must be kept in stock.
  • water which is typically added to the drilling fluid continuously, must be kept in stock. This alone binds considerable storage capacity. If the drilling takes place in a remote location, a complex transport of such substances and water is required.
  • drilling fluid typically requires a significant amount of energy. This can for example be generated locally by means of an internal combustion engine, which, however, brings the problem of fuel supply and depending on the environment can lead to problems due to the emission of noise and exhaust gases. It is therefore an object of the invention to provide a method for regenerating drilling fluid, which takes into account the problems described above. It is further an object of the invention to provide a Bohrierikeitsregener michsvorraumraum, which is configured to perform such a method.
  • drilling fluid can be regenerated particularly advantageous.
  • the quality of the drilling fluid can be taken into account when carrying out the regeneration.
  • the regeneration of drilling fluid can be performed substantially resource and energy-saving, in particular in comparison to the known from the prior art approach in which the entire returning from a drill drilling fluid is undifferentiated regenerated.
  • the proposal includes the configuration that a number of tanks are provided, and the tanks are filled depending on the quality of the drilling fluid. From these tanks, the output is then supplied. Since quality monitoring is provided, it is possible to provide only the respective drilling fluid which meets the respective requirements and, for example, also contains no pollutants and the like. Cleaned drilling fluid that does not meet the quality criteria will therefore be collected again in another tank before delivery and, if necessary, recycled. This results in a very efficient, but also environmentally friendly handling of resources.
  • the delivery of the drilling fluid from a tank in which drilling fluid with correspondingly (high) quality for example, the suitability as drilling fluid concerns) is.
  • the regeneration comprises a cleaning, in particular by means of a vibrating screen and / or a centrifuge.
  • a vibrating screen can be arranged, in particular, fluidically upstream of a centrifuge and filter out the coarsest dirt particles.
  • the quality is determined on the input side and the cleaning is controlled depending thereon. This energy can be saved in particular, if, for example, in the case of good quality, so for example at low pollution, the energy supply for vibrating screen and / or centrifuge is reduced.
  • regeneration involves storing the drilling fluid in a number of tanks. This allows a certain buffer to be achieved.
  • drilling fluid can be explicitly collected for re-use or treatment and used accordingly.
  • a quality of the drilling fluid is determined, in particular after cleaning, and, depending on this, the drilling fluid is filled into a first tank or into a second tank. It is therefore provided, for example, that in the stream of drilling fluid several, in particular at least two quality sensors are provided, namely a first quality sensor before cleaning and a second quality sensor in front of the tank, with which it is decided whether the cleaned drilling fluid without further workup can be returned to the drilling process, or if the quality is not sufficient and therefore this drilling fluid must be stored in a second tank for processing.
  • drilling fluid of good quality can be filled into a tank for the treatment-free delivery.
  • the expense of processing can thus be advantageously avoided if it is not necessary, which saves resources and energy.
  • drilling fluid of poor quality for treatment in a tank.
  • This allows a beneficial collection of drilling fluid, which is to be prepared before its further use first in order to achieve a usable quality.
  • the treatment can thus be carried out very efficiently.
  • the quality of each drilling fluid is determined in a tank.
  • This provides a solid basis for the typically automated decision on how to handle the drilling fluid contained in a tank.
  • drilling fluid of poor quality is processed.
  • it can be prepared for reuse, which minimizes the use of fresh water.
  • a tank located drilling fluid of good quality is preferably issued. It can thus be used without further processing steps for drilling. In particular, it can be issued to a drill.
  • bentonite is added to treat the drilling fluid.
  • This substance has proven to be particularly beneficial in assisting a drilling operation. In particular, it is a good lubricant.
  • the drilling fluid to be treated is preferably pumped in the circulation. This allows continuous processing until the desired quality is achieved.
  • drilling fluid skillfully at the same time drilling fluid is discharged from another tank.
  • the drilling process can be continued without having to wait for the completion of the treatment.
  • the drilling process can be continued uninterrupted in this way.
  • the quality of spent drilling fluid is measured and stored. This allows an advantageous documentation during drilling, so that, for example, when problems occur, the quality of the drilling fluid can be traced at any time.
  • the invention further relates to a Bohrierikeitsregener istsvorraum, which is particularly adapted to perform a method according to the invention. It can be used on all versions and variants described in each case.
  • the drilling fluid regeneration device is preferably mounted on a vehicle. This can in particular facilitate the transport. It may also be designed so that it remains displaceable on the vehicle in an operational state. This can be significantly reduced in particular the effort at the site of use.
  • Bohr thoroughlykeitsregener michsvorraum can advantageously be used directly on the vehicle, so that cumbersome unloading and other activities such as cabling or suitable merging of containers omitted.
  • the vehicle may be a truck, a trailer, a railway wagon or a ship. This allows suitable transport to a job site.
  • other vehicles are also conceivable.
  • the drilling fluid regeneration device may in particular be mounted on the vehicle in an operational state.
  • the Bohrierikeitsregener michsvorraum can be used directly, without further work is necessary.
  • a trough can be set up next to the Bohrierikeitsregener michsvorraum, which will be discussed in more detail below.
  • the drilling fluid regeneration device comprises a generator for power supply.
  • a power supply can be achieved on the spot without additional effort.
  • Bohrierikeitsregener michsvorraum are preferably electrically operable, in particular all can be electrically operated.
  • Bohrierikeitsregener michsvorraum be facilitated, since in such areas typically electricity is unproblematic available, but at the same time the operation of a diesel engine due to noise and exhaust gases would lead to problems with local residents.
  • the elements or some of the elements of the drilling fluid regeneration device may also be designed differently, for example for operation by means of hydraulics and / or via a central shaft.
  • This allows, for example, a drive by means of an internal combustion engine.
  • a hydraulic pump or a central shaft can in turn also be operated electrically.
  • the generator is connected to its drive with an engine of the vehicle. This eliminates the need for a separate drive, which saves space and weight.
  • a vehicle engine such as the normal main engine of a truck, is typically easily capable of driving a generator of sufficient capacity for a drilling fluid regeneration device.
  • the drilling fluid regeneration device can also have an electrical connection, in particular a high-voltage connection, for the power supply.
  • an electrical connection in particular a high-voltage connection, for the power supply.
  • a locally existing power grid as it is usually easily available, for example, in urban areas, can be used.
  • the drilling fluid regeneration device has a camera for monitoring, in particular the cleaning arrangement, on.
  • a camera for monitoring, in particular the cleaning arrangement, on.
  • an operator it is common for an operator to be turned off solely to monitor the drilling fluid regeneration apparatus, and particularly the cleaning assembly, to detect malfunctions or other problems as early as possible. This leads to additional personnel expenditure.
  • the Bohrierikeitsregener istsvorraum can be remotely monitored. For example, it may be advantageously monitored by the same operator who also performs other control and monitoring tasks and / or oversees the drilling process.
  • the camera is oriented such that it has at least the cleaning arrangement in the field of view. This allows the monitoring of the most critical area.
  • the drilling fluid regeneration device has a control device for wireless or wired remote control, in particular for displaying and / or controlling operating parameters of the drilling fluid regeneration device.
  • a control device for wireless or wired remote control in particular for displaying and / or controlling operating parameters of the drilling fluid regeneration device.
  • the controller is advantageously configured to display an image, sequence or video of the camera on a display.
  • the control device can not only for general control and monitoring functions, but also for the camera-based monitoring of Bohrierikeitsregener mecanicsvorraum, in particular the cleaning arrangement can be used.
  • the cleaning arrangement has at least one vibrating screen or a shaker.
  • a screen may be provided, to which the supplied drilling fluid is passed and which shakes electrically or in any other way, that is, for example, horizontally moved back and forth.
  • the cleaning arrangement has an automated, in particular monitored by a control leveling.
  • manual leveling steps such as may otherwise be required, for example, to ensure smooth running of a centrifuge or a vibrating screen, can be avoided. This can significantly reduce the time it takes to start a drilling process and also significantly increases cleaning efficiency.
  • the cleaning arrangement has a centrifuge. This can preferably be connected downstream of the vibrating screen. By means of such a centrifuge particularly even finer dirt particles can be filtered out of the drilling fluid than by means of Jottelsiebs.
  • the centrifuge may in particular have a power control. This can regulate, for example, the rotational speed of the centrifuge and / or an operating period. In particular, it can fall back on an initially measured quality of the supplied drilling fluid, for example, a proportion of dirt particles or sludge can be used as a quality factor. With already good quality of the supplied drilling fluid can be centrifuged, for example, only briefly and / or only slightly.
  • the cleaning arrangement can in particular be designed to deliver separated solids, in particular from the vibrating screen and / or from the centrifuge, into a depression.
  • a trough may be part of the Bohrierikeitsregener michsvorraum. It may be formed, for example, in the form of a container on the vehicle, wherein the container for emptying is preferably formed tiltable and / or removable. However, the trough may also be separate to the drilling fluid regeneration device. For example, it may be formed as a container which is adjacent to the Bohrierikeitsregener michsvorraum. For example, such a container may be delivered directly to the site of operation prior to commissioning of the drilling fluid recovery apparatus and placed adjacent to the drilling fluid regeneration apparatus.
  • the tank arrangement preferably has at least one first tank and one second tank, which in particular are connected redundantly and / or hierarchically.
  • a redundant connection can be understood in particular to mean that the tanks can be used in a similar or the same way.
  • a hierarchical connection can be understood as meaning that the tanks can be switched for different uses, for example as described below for conditioning and emptying. It should be understood, however, that this hierarchy does not have to be permanently fixed but may, for example, be reversed.
  • the first tank and the second tank may in particular be connected to the cleaning arrangement for selectively supplying drilling fluid into the tanks via a number of lines with valves arranged thereon.
  • drilling fluid can be selectively directed into one of the tanks.
  • good quality (regenerated) drilling fluid can be collected in a tank for further use without treatment.
  • Good quality drilling fluid can also be mixed in a tank of poor quality drilling fluid to achieve acceptable overall quality.
  • poor quality drilling fluid can be collected in a treatment tank.
  • a treatment of poor quality drilling fluid can be carried out efficiently, while at the same time, for example, good quality drilling fluid from another tank is used for drilling.
  • the amount of drilling fluid to be treated can be reduced and, in particular, it can be dispensed with preparing drilling fluid of good quality.
  • both electrical energy as well as substances, which are used for the treatment as example Bentonite can be saved, which significantly simplifies the supply of Bohrierikeitsregener mecanicsvorraum.
  • the first tank and the second tank are connected via a number of lines with valves arranged thereon to the treatment arrangement for the selective supply of drilling fluid to the treatment arrangement.
  • valves By suitable control or circuit of the valves can thus be carried out a selective filling of the tanks.
  • the treatment assembly may also be advantageously connected to the first tank and the second tank for selectively supplying drilling fluid into the tanks via a number of conduits having valves disposed thereon. In particular, this allows selective delivery of treated drilling fluid into the tanks.
  • the cleaning arrangement is connected to the treatment arrangement via a first connection line and a second connection line, wherein in the first connection line from the cleaning arrangement seen a first valve, a second valve and a third valve are arranged, wherein the second connection line via the the first valve and the second valve is arranged fluidly parallel to the first connection line, wherein a first branch line between the first valve and the second valve branches off from the first connection line and is connected to the first tank, wherein in the second connection line, a fourth valve and a fifth Valve are arranged, and wherein a second branch line branches off from the second connecting line between the fourth valve and the fifth valve and is connected to the second tank.
  • the treatment arrangement is connected to a drilling fluid drainage via a third connecting line and a fourth connecting line, wherein in the third connecting line, a sixth valve and a seventh valve are arranged, wherein the fourth connecting line via the sixth valve and the seventh valve fluidly parallel to third connection line is arranged, wherein a third branch line between the sixth valve and the seventh valve branches off from the third connection line and is connected to the first tank, wherein in the fourth connection line an eighth valve and a ninth valve are arranged, and wherein a fourth branch line is branched from the fourth connection line between the eighth valve and the ninth valve and connected to the second tank.
  • This also allows a particularly high flexibility, as will be described below with reference to the embodiments.
  • the treatment arrangement skillfully has a mixing unit for admixing substances, in particular bentonite, into the drilling fluid.
  • a mixing unit for admixing substances in particular bentonite
  • This allows a treatment of the drilling fluid by admixing such a substance, in particular a substance which has proven to be advantageous for the support of the drilling process.
  • the mixing unit preferably has a storage container, in particular for bentonite. This allows a stock to be fed to the drilling fluid for conditioning directly within the drilling fluid regeneration device. On separate storage can thus be dispensed with advantageous.
  • a pump can be arranged fluidically on the output side to the cleaning arrangement. This may pump cleaned drilling fluid away from the cleaning assembly and, for example, into the previously mentioned tanks.
  • the treatment arrangement may advantageously have a treatment pump.
  • treated or reprocessed drilling fluid can be pumped by means of the treatment pump in the tanks or one of the tanks. This may be particularly advantageous when drilling fluid is pumped for treatment in the circulation.
  • a transfer pump is arranged fluidically before the drilling fluid drainage.
  • it may be used to pressurize well fluid regenerated by the well fluid regeneration device before it is dispensed, for example to cause it to arrive at a drill bit at a certain pressure or be pumped to the well head with a high pressure pump.
  • the cleaning arrangement may in particular comprise a screw pump, which is arranged in particular fluidically between vibrating screen and centrifuge. This can promote drilling fluid, which has been freed, for example, from coarser impurities by means of the vibrating screen, to the centrifuge, where an even better cleaning can be carried out. It should be noted, however, that, for example, with sufficient quality after the vibrating screen, the centrifuge can be bypassed to save energy in this way. Likewise, with appropriate quality, the vibrating screen could be bypassed, so that supplied drilling fluid is passed directly into the centrifuge.
  • the Bohr thoroughlykeitsregener michsvorraum preferably has an inlet which is fluidly connected to the cleaning assembly, in particular with the vibrating screen.
  • the Bohrierikeitsregener michsvorraum receive drilling fluid and in particular directly to the vibrating screen, which is typically the coarsest cleaning stage, in which thus the coarsest dirt can be filtered out.
  • the drilling fluid regeneration device may have a control unit which is designed to monitor valves and / or pumps.
  • This control unit may in particular carry out the method features described above or elsewhere in this application.
  • it may be configured to control the drilling fluid regeneration apparatus such that the consumption of energy, such as electrical energy or fuel, and / or the consumption of supplies or additives for the drilling fluid is minimized. This can lead to a considerable improvement in the usability, since the supply of a Bohrierikeitsregener michsvortechnisch with energy, supplies or additives typically requires a very large effort.
  • the control device can be embodied, for example, as a microcontroller, microprocessor, computer, programmable logic controller (PLC), application-specific integrated circuit (ASIC) or other programmable or hardwired circuit.
  • the control device may comprise processor means and memory means, wherein program code is stored in the memory means, in the execution of which a specific, for example, inventive method is executed by the processor means.
  • the drilling fluid regeneration device may comprise a number of level sensors communicatively connected to the control unit.
  • each tank is assigned a respective fill level sensor. This allows the fill levels of the respective tanks to be monitored. This allows the control unit to consider the levels in control tasks. For example, when drilling fluid is removed, it may be switched to another tank when a currently used tank is empty. It may also be, for example, for a poor quality drilling fluid in a tank a treatment process can be started, for example, to add additional bentonite at a too low concentration of bentonite as part of the treatment process.
  • the drilling fluid regeneration device may comprise a number of quality sensors which are communicatively connected to the control unit. These quality sensors can be used both for internal control and for documentation purposes.
  • a quality sensor may include parameters such as a content of a bentonite or other additive, a pH, a level of sludge, debris, boron or other contaminants, a temperature, a density, a conductance, a transmission, or other chemical or physical parameters. It is also possible to measure all or any subcombination of these parameters. For example, such a parameter may be used as a quality indicator. Several such parameters can also be used as a quality indicator. In addition, a quality measure based on several parameters can be calculated by means of a predetermined calculation rule. The parameters can be weighted, for example.
  • good quality drilling fluid can be assumed when a particular parameter falls below or exceeds a threshold, when a number of parameters fall short of or exceed thresholds, or when a quality measure falls below or exceeds a threshold.
  • threshold values of drilling fluid of poor quality can be assumed.
  • use of the drilling fluid for drilling may be provided.
  • drilling fluid of poor quality For example, a treatment process can be initiated.
  • the drilling fluid regeneration device 100 may, for example, comprise at least one pressure and / or flow sensor which is communicatively connected to the control unit and which is arranged fluidically adjacent to the drilling fluid drainage.
  • a quality sensor can also be arranged fluidically adjacent to the drilling fluid discharge.
  • data relating to the quality of the delivered drilling fluid and / or with regard to an emitted volume flow and a pressure thereof can thus be obtained.
  • This data can not only be used for control purposes in the control device, but in particular can also be stored in a database. By means of such storage, a suitable documentation can be created, so that it is possible, for example in case of problems occurring at the borehole, to see whether there is possibly a problem with the drilling fluid. Even in the case of asserting claims for damages, the documented data can be used, for example, to be able to prove proper operation of the Bohrierikeitsregener istsvorraum.
  • each tank is assigned a quality sensor.
  • the quality in the tanks can be monitored independently, so that for example it can be determined which tank is used as a source for dispensed drilling fluid and for which tank a treatment process should be initiated.
  • the documentation is based on the drilling depth so that the drilling progress is documented.
  • the processing arrangement is associated with a quality sensor.
  • a quality sensor may be provided before or at a location where conditioning occurs be.
  • respective quality sensors may be provided before and after such a location.
  • the treatment can thus be controlled and / or regulated.
  • the drilling fluid regeneration device 100 has at least one input flow sensor which is communicatively connected to the control unit, wherein the input flow sensor is arranged fluidically in front of the cleaning arrangement.
  • a quality of the drilling fluid can already be determined at the beginning of the treatment. For example, depending on the quality measured at this point, it can be decided whether and with what intensity and / or duration the drilling fluid is to be treated by means of the vibrating screen or by means of the centrifuge, or more generally by means of the cleaning arrangement.
  • the control unit may in particular be configured to monitor quality, in particular a content of bentonite, of drilling fluid in the first tank and the second tank by means of the quality sensors. This can be decided in particular how to proceed with the drilling fluids in the respective tanks on.
  • the control unit may preferably be configured to initiate a treatment process for the drilling fluid in the respective tank in response to a quality recognized as being too low.
  • drilling fluid which is not usable in the current state, again transferred to a usable state become. This can save water.
  • the control unit may be configured to switch valves for introducing a drilling fluid conditioning process into a tank such that the drilling fluid stored in the respective tank is routed through the treatment assembly and back into the tank. This may correspond to pumping in the circuit.
  • the control unit is preferably configured to switch valves during a treatment process for a drilling fluid in a tank in such a way that drilling fluid is conducted from the cleaning arrangement into the other tank.
  • the cleaning and storage of drilling fluid can continue, even if a tank just can not be filled, because the drilling fluid stored in it is being processed.
  • the controller may be configured to switch valves during a drilling fluid conditioning process in a tank to direct drilling fluid from the other reservoir to the drilling fluid drain.
  • the drilling operation can continue, even if the drilling fluid in a tank is being cleaned.
  • the treatment assembly may skillfully deliver bentonite into the drilling fluid during a conditioning process.
  • Bentonite has proven to be particularly beneficial in assisting a drilling process.
  • other additives can be supplied.
  • control unit may be configured to control the supply of drilling fluid from the cleaning assembly to the tanks, depending on the particular quality of drilling fluid in the tanks. For example, good quality drilling fluid can be collected in a tank for reuse, or poor quality drilling fluid can be collected in a treatment tank.
  • control unit is configured to control the supply of drilling fluid from the drilling fluid supply tanks depending on the particular quality of drilling fluid in the tanks, such that only drilling fluid from a tank whose drilling fluid has a predetermined minimum quality for drilling fluid discharge is directed.
  • the quality of the dispensed drilling fluid can be ensured so that it can assist the drilling process in an appropriate manner and prevent malfunctions.
  • the control unit is advantageously configured to control a speed of the centrifuge and / or a pump power of the worm pump as a function of an input-side flow, in particular an input-side flow of drilling mud. This can save energy, for example when the speed of the centrifuge is reduced with low flow of drilling mud.
  • the invention further relates to a drilling assembly comprising at least one drilling rig and a drilling fluid regeneration device according to the invention.
  • a drilling assembly comprising at least one drilling rig and a drilling fluid regeneration device according to the invention.
  • the drill can be designed in particular for carrying out horizontal drilling or vertical drilling.
  • the Bohrierikeitsregener istsvorraum can be advantageously used to provide the lowest possible effort with the supply of drilling supportive drilling fluid.
  • a flow line is connected to the drilling fluid drain for supplying drilling fluid to the drilling rig.
  • drilling fluid can be delivered directly from the drilling fluid recovery device to the drilling rig and used in the drilling process.
  • a return line is connected to the inlet for supplying drilling fluid from the drilling device, in particular drilling fluid mixed with drilling mud, to the drilling fluid regeneration device. This also allows immediate return of the drilling fluid for regeneration to the drilling fluid regeneration device.
  • the drilling device can be controlled and / or monitored via the control device of the drilling fluid regeneration device.
  • a single device can be used to control and monitor both the drilling fluid recovery device and the drilling rig.
  • only one operator is advantageously required for this purpose. Compared to prior art designs, where typically several operators were required, for example an operator to control the drilling operation and an operator to monitor the drilling fluid regeneration apparatus, a significant saving in labor costs is thus possible.
  • control device can have a display with two windows, wherein, for example, operating parameters of the drilling fluid regeneration device and possibly also of the drilling device can be displayed on a first window, while a video stream of the video camera already mentioned can be displayed on a second window. This allows a particularly intuitive and easy monitoring of the entire drilling assembly.
  • FIG. 1 shows a drilling assembly 1 according to an embodiment of the invention.
  • the drilling assembly 1 has a vehicle 10 in the form of a truck.
  • a Bohrierikeitsregener istsvortechnik 100 is constructed, which will be discussed in more detail later.
  • a method according to the invention can be carried out.
  • a mobile Bohrierikeitsregener istsvortechnik 100 is shown as it is mounted on the vehicle 10.
  • the method according to the invention can be used both on a mobile as well as by means of a stationary Bohrierikeitsaufleungsvorraum.
  • the drilling assembly 1 further comprises a drill 20, which is shown here only schematically as a device for performing horizontal drilling.
  • a supply line 30 extends from the drilling fluid regeneration device 100 to the drilling device 20.
  • a return line 35 runs from the drilling fluid regeneration device 100 to the drilling device 20.
  • a trough 40 in the form of a container.
  • the trough 40 serves to receive debris or drilling mud removed from regenerated drilling fluid.
  • an operator 50 is shown schematically. This is a single human capable of monitoring both the drilling process performed by the drilling rig 20 and the regeneration of drilling fluid by the drilling fluid regeneration apparatus 100.
  • the drilling fluid regeneration device 100 has a cleaning arrangement 110 and a tank arrangement 120.
  • the cleaning assembly 110 includes a vibrating screen 112 and a centrifuge 114.
  • the tank assembly 120 includes a first tank 122 and a second tank 126.
  • the centrifuge 114 is driven by a drive 115, for example an electric motor.
  • the drive 115 is connected by control technology via a line to the control unit 105.
  • the drilling fluid regeneration device 100 has an inlet 102 for the supply of drilling fluid, on which the Return line 35 is connected.
  • drilling fluid enters the drilling fluid regeneration apparatus 100 to be regenerated for further use.
  • the well fluid recovery apparatus 100 further includes a drilling fluid drain 103 to which regenerated drilling fluid is discharged. At the drilling fluid drain 103, the flow line 30 is connected to direct regenerated drilling fluid to the drilling rig 20.
  • the drilling fluid regeneration device 100 has a camera 195, by means of which the other elements of the drilling fluid regeneration device 100, in particular the cleaning arrangement 110, can be monitored.
  • the cleaning arrangement 110 is in the field of view of the camera 195.
  • the well fluid regeneration apparatus 100 further includes a controller 190, which is presently wired to the elements of the well fluid regeneration apparatus 100 mounted on the vehicle 10.
  • the controller 190 is configured to display operating parameters of the drilling fluid regeneration apparatus 100 so that the operator 50 may take note of them.
  • the control device 190 is also configured to display a video stream of the camera 195 on a display, so that an immediate visual monitoring of the cleaning arrangement 110 by the operator 50 is possible.
  • control device 190 is designed not only for controlling and monitoring the drilling fluid regeneration device 100, but also for controlling and monitoring the drilling device 20.
  • operating parameters of the drilling device 20 are displayed on the control device 190 and the control device 190 is also configured to set operating parameters of the drilling device 20.
  • the complete drilling process performed by the drilling rig 20 can be monitored and controlled with the same control device 190 with which the drilling fluid regeneration device 100 is also monitored and controlled. This leads to a particularly advantageous saving of necessary human resources.
  • the detailed configuration of the drilling fluid regeneration device 100 located on the vehicle 10 may be according to a first embodiment, which in FIG. 2 is shown, or according to a second embodiment, which in FIG. 3 is shown. Both embodiments will be described in detail below.
  • FIG. 2 shows a Bohrierikeitsregener michsvoroplasty 100 according to a first embodiment of the invention.
  • the drilling fluid regeneration device 100 has a cleaning arrangement 110.
  • the cleaning assembly 110 includes a vibrating screen 112 and a centrifuge 114. In the vibrating screen 112 opens an inlet 102 for supplying drilling fluid. To which the return line 35 is connected, which already with reference to above FIG. 1 was mentioned.
  • the vibrating screen 112 is adapted to remove particularly coarse dirt and drilling mud from the supplied drilling fluid. Subsequently, the drilling fluid is conveyed by a screw pump 116 of the cleaning assembly 110 to the centrifuge 114 on. In centrifuge 114, finer particles are removed from the drilling fluid.
  • the well fluid recovery apparatus 100 further includes a tank assembly 120.
  • Tank assembly 120 includes a first tank 122 and a second tank 126.
  • the two tanks 122, 126 may be selectively filled with drilling fluid that has been cleaned by the cleaning assembly 110.
  • a feed pump 140 which sucks the drilling fluid from the cleaning assembly 110 and continues to pump in the direction of the tank assembly 120.
  • a connecting line 142 is connected, to which, inter alia, a first branch line 180 and a second branch line 182 are connected.
  • the first branch line 180 leads to the first tank 122, whereas the second branch line 182 leads to the second tank 126.
  • a first valve 150 is arranged in the first branch line.
  • a second valve 152 is arranged in the second branch line 182.
  • the two valves 150, 152 are independently controllable. This makes it possible to control the feed of drilling fluid to the two tanks 122, 126 separately.
  • first water inlet 146 and a second water inlet 148 are arranged on the first connection line 142.
  • the two water inlets 146, 148 are designed to selectively supply fresh water.
  • fresh water can be supplied to the drilling fluid contained in the drilling fluid regeneration apparatus 100 to improve its quality or to compensate for losses, if necessary.
  • the drilling fluid regeneration apparatus 100 further includes a conditioning assembly 130.
  • the processing arrangement 130 has a conditioning pump 134 (with drive motor) and a mixing unit 132.
  • the mixing unit 132 is arranged on the output side to the treatment pump 134.
  • the treatment arrangement 130 is connected to the first connection line 142.
  • a third valve 154 is arranged on the output side of the treatment arrangement 130, which is likewise separately controllable and, for example, when introducing drilling fluid from the cleaning arrangement 110 into the tank arrangement 120, can prevent the penetration of drilling fluid into the treatment arrangement 130.
  • the drilling fluid cleaning device 100 has a drilling fluid drain 103, to which the supply line 30 is connected, which, as in FIG FIG. 1 shown regenerated drilling fluid to the drill 20 supplies.
  • a transfer pump 160 is arranged, which increases the pressure exiting drilling fluid.
  • a greater distance between the drilling fluid regeneration device 100 at the site of the drilling fluid can be overcome.
  • the treatment arrangement 130 is connected to the transfer pump 160 via a third connection line 162.
  • a sixth valve 170 and a seventh valve 172 are arranged in the third connection line 162.
  • a third connecting line 184 branches off to the first tank 122 between the sixth valve 170 and the seventh valve 172.
  • a fourth connection line 164 is furthermore arranged.
  • the fourth connection line 164 fluidly bridges the sixth valve 170 and the seventh valve 172.
  • An eighth valve 174 and a ninth valve 176 are arranged in the fourth connection line 164.
  • a fourth connecting line 186 branches off from the fourth connecting line 164 to the second tank 126.
  • the sixth, seventh, eighth and ninth valves 170, 172, 174, 176 are each separately controllable. Thus, virtually any connections between the tanks 122, 126, the treatment arrangement 130 and the transfer pump 160 can be switched.
  • the drilling fluid regeneration device 100 has an electronic control unit 105.
  • the control unit 105 is connected to all valves of the Bohrierikeitsregener michsvortechnisch 100 in order to open and close each of them. Further, the control unit 105 is connected to the pumps 116, 134, 140, 160 (strictly speaking, their [electric] motors) to turn them on and off and to control their respective performance. Also with the vibrating screen 112 and the centrifuge 114 (or their drives), the control unit 105 is connected to switch or regulate accordingly. Specifically, with respect to the vibrating screen 112, the control unit 105 also performs a leveling function to make the vibrating screen 112 independent of a precise one Position of the vehicle 10 to keep in a horizontal orientation.
  • the drilling fluid regeneration device 100 comprises a number of quality sensors which are each connected to the control unit 105 and which are described in more detail below.
  • a first quality sensor 118 is already arranged at the inlet 102. This will determine the quality of incoming drilling fluid.
  • a second quality sensor 119 is arranged directly on the output side to the cleaning arrangement 110. Thus, the quality of purified drilling fluid can be determined.
  • a third quality sensor 124 is associated with the first tank 122.
  • a fourth quality sensor 128 is associated with the second tank 126.
  • a fifth quality sensor 136 is arranged on the output arrangement 130 on the output side. Thus, the quality of processed drilling fluid can be determined.
  • a sixth quality sensor 161 is arranged on the output side to the transfer pump 160. Thus, the quality of drilling fluid supplied to the drilling rig 20 can be determined.
  • the quality sensors may each measure parameters such as bentonite content or contamination with dirt, drilling mud or other substances. From this, the control device 105 on the quality of the currently located or flowing drilling fluid.
  • the first quality sensor 118 serves, in particular, to determine the quality of supplied drilling fluid, so that the control device 105 can judge depending on the extent to which cleaning in the cleaning arrangement 110 is necessary, depending on this. In particular, depending on the quality determined, the respective power of the vibrating screen 112 and the centrifuge 114 can be determined. If the drilling fluid is already of good quality, for example because there is little or no drilling, the vibrating screen 112 and / or the centrifuge 114 can be set to a low power, which saves electrical energy.
  • the second quality sensor 119 serves in particular to determine the quality of purified drilling fluid. This can be done in particular a comparison with the qualities of stored in the tanks 122, 126 drilling fluid. If, for example, one of the tanks 122, 126 is of poor quality drilling fluid, which, however, is not yet so bad that it is to be treated directly, the quality of the drilling fluid in the respective tank 122, 126 can be determined, for example, by supplying well-recognized drilling fluid be increased so that without a treatment, the drilling fluid can be used. Thus, the energy required for processing can be saved. In addition, the necessary resources are spared.
  • this drilling fluid may also be selectively collected in one of the tanks 122, 126 to be conditioned at a particular level of the tank.
  • a first level sensor 123 and a second level sensor 127 are provided, wherein the first level sensor 123 is associated with the first tank 122 and the second level sensor 127 is associated with the second tank 126.
  • a drilling fluid which is stored in one of the tanks 122, 126 is to be treated, then the already mentioned valves are switched so that the drilling fluid can be pumped through the corresponding tank 122, 126 and the treatment arrangement 130 in the circuit. Bentonite is then fed by means of the mixing unit 132 to increase the quality of the drilling fluid.
  • the quality with added bentonite can be continuously monitored, in particular by means of the fifth quality sensor 136. When the quality has reached an acceptable value, the rendering process can be terminated. Then, for example, the drilling fluid stored in the corresponding tank 122, 126 can again be directed to the drilling fluid discharge 103. Also for this purpose, the valves can be switched accordingly.
  • the drilling fluid stored in the other tank 122, 126 may be directed to the drilling fluid drain 103.
  • the drilling fluid drain 103 an uninterrupted supply of drilling fluid to Bohrroughkeitsabtechnisch 103 can be ensured.
  • control device 105 there is a storage module 107 in which the quality of the dispensed drilling fluid measured by the sixth quality sensor 161 is stored.
  • This serves as a documentation, so that it can be traced at any time after completion of a drilling process when which quality of drilling fluid was delivered. This can, for example, help to clarify recognized problems in the drilling process or to assert claims for damages by third parties, that in principle drilling fluid of sufficient quality has been used.
  • a quantity sensor is provided, which also communicate with the control device 105 and thus represent a basis for accounting, as this then the proof of the used or prepared drilling fluid can be performed, which then also with a corresponding quality and evaluation can be demonstrated.
  • At least one quantity sensor is provided in the region of the processing arrangement 130, which in particular also logs the increased cost for processing the drilling fluid and thus permits even more accurate cost recording or billing.
  • These quantity sensors are designed as flow sensors.
  • FIG. 3 shows a Bohrillonkeitsregener istsvortechnisch 100 according to a second embodiment. This is very similar to the first embodiment, which in FIG. 2 is shown.
  • the two embodiments differ only with regard to the arrangement of lines and valves on the two tanks 122, 126.
  • the centrifuge 114 is alternatively configured, this embodiment being separate from the rest, in FIG. 3 shown measures, is feasible and belongs to the invention. Accordingly, only this difference will be discussed below. With regard to the other features, reference is made to the above description of FIG. 2 directed.
  • first connection line 142 is in the second embodiment, a second connection line 144th fluidly connected in parallel.
  • the second connecting line 144 bridges the first valve 150 and the second valve 152.
  • a fourth valve 156 and a fifth valve 158 are arranged in the second connection line 144. These are just like the other valves by the control unit 105 controllable.
  • the second branch line 182 already present in the first exemplary embodiment does not branch off from the first connecting line 142 but from the second connecting line 144 between the fourth valve 156 and the fifth valve 158 in the second exemplary embodiment. Overall, this allows considerably greater flexibility in defining fluidic paths.
  • the second tank 126 may be conditioned while the first tank 122 is being filled with cleaned drilling fluid.
  • the eighth valve 174 may be opened and the ninth valve 176 closed to pump the drilling fluid contained in the second tank 126 in a closed loop through the treatment assembly 130.
  • the sixth valve 170 may be closed so as not to allow the drilling fluid contained in the first tank 122 to enter the circuit of the drilling fluid to be treated. If the drilling fluid in the first tank 122 is to be dispensed to assist a drilling operation, the seventh valve 172 can be opened at the same time.
  • each sensor is connected to the control device 105 with a corresponding sensor line.
  • the various pumps or otherwise driven elements of the device shown are equipped with corresponding motors, preferably electric motors and driven and these electric motors are connected via corresponding control lines to the control device 105 and controlled by it and be regulated.
  • a centrifuge 114 is shown whose axis of rotation is preferably oriented vertically.
  • reference numeral 114 denotes a separator which is configured, for example, as a centrifuge or drum 114a, but also has a horizontally oriented axis of rotation and internally has a demixing shaft 113 (also horizontally oriented, for example) rotating via its own drive 117 is displaceable and thus the separation process, in particular in interaction with the drum 114a (driven by the drive 115) to influence and control.
  • Both the drive 115 of the drum 114a and the drive 117 of the demixing shaft 113 are connected to the control unit 105 in terms of control technology via a line (or else networked in bus technology).
  • control unit 105o different scenarios are laid down as to how these drives 115, 117 are to be controlled relative to one another in order to achieve a desired demixing quality.
  • This demixing quality is monitored via the various sensors which are provided according to the invention.
  • all the valves, drives, motors, pumps and sensors are connected to the control unit 105 via control lines via individual lines or in bus technology and so an intelligent control is possible.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Bohrflüssigkeit sowie eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
    Bohrflüssigkeit dient vorteilhaft zur Unterstützung eines Bohrvorgangs, welcher beispielsweise von einem Bohrgerät ausgeführt werden kann. Die Bohrflüssigkeit kann dabei insbesondere zum Schmieren und Kühlen sowie zum Abtransport von herausgebohrtem Abraum wie beispielsweise Gestein verwendet werden.
  • Die europäische Patentanmeldung EP2927420A2 zeigt eine Vorrichtung und Verfahren zur Analyse und Aufbereitung von Bohrschlamm. Es wird eine Vorrichtung gezeigt, welche auf einem Lastwagen installiert ist und eine Analyse der Qualität von gebrauchtem Bohrschlamm mittels Magnetresonanzverfahren durchführt. Hierbei ist vorgesehen, die Bohrflüssigkeit kurz vor Abgabe der Flüssigkeit in das Bohrloch zu analysieren, und bei Qualitätsschwankungen die Zusammensetzung der Bohrflüssigkeit, die unmittelbar zur Abgabe bereitsteht, zu beeinflussen.
    Die deutsche Offenlegungsschrift DE4211254A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Schlamm- oder sonstigem Abwasser. US20130255941 beschreibt ein Verfahren zum Regenerieren von Bohrflüssigkeit, wobei die Qualität eingangsseitig durch Qualitätssensoren bestimmt wird. US20110017677 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von Bohrflüssigkeit, in welchem reines Wasser zurückgewonnen wird.
  • Bohrflüssigkeit kann bevorzugt mittels einer Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung regeneriert werden, um die Bohrflüssigkeit wiederzuverwenden. Dabei kann insbesondere enthaltener Schmutz entfernt werden. Außerdem kann beispielsweise eine die Bohrung unterstützende Substanz wie Bentonit zugeführt werden.
    Wird eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung verwendet, wenn Bohrungen durchgeführt werden, so kann über die beschriebene Regenerierung der Bohrflüssigkeit eine erhebliche Menge an Wasser eingespart werden.
    Allerdings hat sich die für eine sinnvolle Regenerierung von Bohrflüssigkeit notwendige Logistik als sehr aufwändig herausgestellt. Typischerweise wird eine erhebliche Menge an zuzusetzender Substanz wie Bentonit benötigt, welche vorrätig gehalten werden muss. Auch Wasser, welches der Bohrflüssigkeit typischerweise laufend zugesetzt wird, muss vorrätig gehalten werden. Allein dies bindet erhebliche Lagerkapazitäten. Erfolgt die Bohrung an einem abgelegenen Ort, ist auch ein aufwändiger Transport solcher Substanzen und von Wasser erforderlich.
  • Des Weiteren benötigt die Regenerierung von Bohrflüssigkeit typischerweise eine erhebliche Menge an Energie. Diese kann beispielsweise vor Ort mittels eines Verbrennungsmotors erzeugt werden, was jedoch die Problematik der Treibstoffversorgung mit sich bringt und je nach Umgebung zu Problemen aufgrund der Emission von Lärm und Abgasen führen kann. Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Regenerieren von Bohrflüssigkeit vorzusehen, welches den eingangs beschriebenen Problemen Rechnung trägt. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung vorzusehen, welche zum Durch führen eines solchen Verfahrens konfiguriert ist.
  • Dies wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren und eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden.
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regenerieren von Bohrflüssigkeit in einer Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, welches folgende Schritte aufweist:
    • Zuführen der Bohrflüssigkeit in die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung,
    • Bestimmen einer Qualität der Bohrflüssigkeit,
    • Regenerieren der Bohrflüssigkeit in Abhängigkeit von der Qualität, wobei das Regenerieren ein Reinigen und ein Aufbewahren der Bohrflüssigkeit in einer Anzahl von Tanks umfasst und
      • wobei in Abhängigkeit der Qualität die Bohrflüssigkeit in einen ersten Tank oder in einen zweiten Tank gefüllt wird.
    • Ausgeben der regenerierten Bohrflüssigkeit aus der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung.
  • Mittels dieses Verfahrens kann Bohrflüssigkeit besonders vorteilhaft regeneriert werden. Insbesondere kann die Qualität der Bohrflüssigkeit bei der Durchführung der Regenerierung berücksichtigt werden. Damit kann die Regenerierung von Bohrflüssigkeit wesentlich ressourcen- und energiesparender durchgeführt werden, und zwar insbesondere im Vergleich zur aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweise, bei welcher die gesamte von einem Bohrgerät zurücklaufende Bohrflüssigkeit undifferenziert regeneriert wird. Insbesondere kann zur besseren Steuerung der Regenerierung auf die hierin, insbesondere nachfolgend beschriebenen Ausführungen zurückgegriffen werden.
  • Der Vorschlag umfasst insbesondere die Ausgestaltung, dass eine Anzahl von Tanks vorgesehen ist, und die Tanks in Abhängigkeit der Qualität der Bohrflüssigkeit gefüllt werden. Aus diesen Tanks wird dann die Ausgabe versorgt. Da eine Qualitätsüberwachung vorgesehen ist, ist es möglich, nur jeweils die Bohrflüssigkeit zur Verfügung zu stellen, die den jeweiligen Anforderungen entspricht und zum Beispiel auch keine Schadstoffe und Ähnliches beinhaltet. Gereinigte Bohrflüssigkeit, die die Qualitätsmerkmale nicht erfüllen, wird vor der Ausgabe daher nochmal in einem anderen Tank gesammelt und bei Bedarf einer Aufarbeitung zugeführt. Hieraus resultiert ein sehr effizienter, aber auch umweltschonender Umgang mit den Ressourcen. Bevorzugterweise erfolgt die Abgabe der Bohrflüssigkeit aus einem Tank, in dem sich Bohrflüssigkeit mit entsprechend (hoher) Qualität (was zum Beispiel die Eignung als Bohrflüssigkeit betrifft) befindet.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung umfasst das Regenerieren ein Reinigen, insbesondere mittels eines Rüttelsiebs und/oder einer Zentrifuge. Damit können besonders gröbere Schmutzpartikel aus der Bohrflüssigkeit entfernt werden. Ein Rüttelsieb kann dabei insbesondere fluidisch einer Zentrifuge vorgeschaltet sein und die gröbsten Schmutzpartikel ausfiltern.
  • Besonders bevorzugt wird die Qualität eingangsseitig bestimmt und das Reinigen abhängig davon gesteuert. Damit kann insbesondere Energie gespart werden, wenn beispielsweise im Fall guter Qualität, also beispielsweise bei geringer Belastung mit Schmutz, die Energiezufuhr für Rüttelsieb und/oder Zentrifuge verringert wird.
  • Geschickter Weise umfasst das Regenerieren ein Aufbewahren der Bohrflüssigkeit in einer Anzahl von Tanks. Damit kann ein gewisser Puffer erreicht werden. Insbesondere kann Bohrflüssigkeit explizit zur Weiterverwendung oder zur Aufbereitung gesammelt und entsprechend verwendet werden.
  • Besonders bevorzugt wird unmittelbar vor dem Aufbewahren eine Qualität der Bohrflüssigkeit bestimmt, insbesondere nach dem Reinigen, und abhängig davon die Bohrflüssigkeit in einen ersten Tank oder in einen zweiten Tank gefüllt. Es ist daher zum Beispiel vorgesehen, dass in dem Strom der Bohrflüssigkeit mehrere, insbesondere mindestens zwei Qualitätssensoren vorgesehen sind, nämlich ein erster Qualitätssensor vor der Reinigung und ein zweiter Qualitätssensor vor dem Tank, mit dem dann entschieden wird, ob die gereinigte Bohrflüssigkeit ohne weitere Aufarbeitung wieder dem Bohrprozess zugeführt werden kann, oder ob die Qualität nicht ausreichend ist und daher diese Bohrflüssigkeit in einem zweiten Tank zur Aufarbeitung zwischengelagert werden muss. Durch eine solche Ausgestaltung wird zuverlässig erreicht, dass nur Bohrflüssigkeit mit entsprechenden Qualitätsmerkmalen (zum Beispiel auch frei von unerwünschten Verunreinigungen oder sonstigen Schadstoffen) zum Einsatz kommt.
  • Insbesondere kann dabei Bohrflüssigkeit guter Qualität in einen Tank zur aufbereitungsfreien Ausgabe gefüllt werden. Der Aufwand einer Aufbereitung kann somit vorteilhaft vermieden werden, wenn dieser nicht notwendig ist, was Ressourcen und Energie spart.
  • Es kann auch Bohrflüssigkeit schlechter Qualität zur Aufbereitung in einen Tank gefüllt werden. Dies erlaubt ein vorteilhaftes Sammeln von Bohrflüssigkeit, welche vor ihrer weiteren Verwendung zunächst aufbereitet werden soll, um eine brauchbare Qualität zu erreichen. Die Aufbereitung kann somit sehr effizient durchgeführt werden.
  • Vorteilhaft wird die Qualität jeweiliger Bohrflüssigkeit in einem Tank bestimmt. Dies ermöglicht eine fundierte Grundlage für die typischerweise automatisierte Entscheidung über das Vorgehen hinsichtlich der in einem Tank enthaltenen Bohrflüssigkeit. Bevorzugt wird in einem Tank befindliche Bohrflüssigkeit schlechter Qualität aufbereitet. Damit kann sie zur Wiederverwendung vorbereitet werden, was die Verwendung von Frischwasser minimiert.
  • In einem Tank befindliche Bohrflüssigkeit guter Qualität wird bevorzugt ausgegeben. Sie kann somit ohne weitere Verarbeitungsschritte zum Bohren verwendet werden. Insbesondere kann sie an ein Bohrgerät ausgegeben werden.
  • Besonders bevorzugt wird zum Aufbereiten der Bohrflüssigkeit Bentonit zugesetzt. Diese Substanz hat sich als besonders vorteilhaft bei der Unterstützung eines Bohrvorgangs erwiesen. Insbesondere ist sie ein gutes Gleitmittel.
  • Zum Aufbereiten wird die aufzubereitende Bohrflüssigkeit bevorzugt im Kreislauf gepumpt. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Durchführung der Aufbereitung, bis die gewünschte Qualität erreicht ist.
  • Während der Aufbereitung in einem Tank befindlicher Bohrflüssigkeit wird geschickter Weise gleichzeitig Bohrflüssigkeit aus einem anderen Tank ausgegeben. Damit kann der Bohrprozess weitergeführt werden, ohne auf die Beendigung der Aufbereitung warten zu müssen. Insbesondere kann der Bohrprozess auf diese Weise ununterbrochen fortgeführt werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung wird die Qualität ausgegebener Bohrflüssigkeit gemessen und gespeichert. Dies erlaubt eine vorteilhafte Dokumentation während der Bohrung, so dass beispielsweise bei auftretenden Problemen die Qualität der Bohrflüssigkeit jederzeit nachvollzogen werden kann.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, welche insbesondere dazu ausgebildet ist, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen. Dabei kann auf alle jeweils beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Die Erfindung betrifft dabei insbesondere eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, welche folgendes aufweist:
    • eine Reinigungsanordnung zum Reinigen zugeführter Bohrflüssigkeit,
    • eine Tankanordnung zum Lagern gereinigter Bohrflüssigkeit, welche mit der Reinigungsanordnung fluidisch verbunden ist, und
    • eine Aufbereitungsanordnung zum Aufbereiten gereinigter Bohrflüssigkeit, welche mit der Tankanordnung fluidisch verbunden ist.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung ist vorzugsweise auf einem Fahrzeug montiert. Dies kann insbesondere den Transport erleichtern. Sie kann auch dazu ausgebildet sein, dass sie auf dem Fahrzeug verbleibend in einen betriebsbereiten Zustand versetzbar ist. Damit kann insbesondere der Aufwand am Ort des Einsatzes erheblich verringert werden.
  • Es sei jedoch erwähnt, dass das erfindungsgemäße Verfahren ebenso mit einer stationären Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung ausführbar ist.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung kann vorteilhaft unmittelbar auf dem Fahrzeug verwendet werden, so dass umständliches Entladen und andere Tätigkeiten wie Verkabelung oder geeignetes Zusammenschließen von Behältern entfallen.
  • Das Fahrzeug kann insbesondere ein Lastkraftwagen, ein Anhänger, ein Eisenbahnwagon oder ein Schiff sein. Dies ermöglicht einen geeigneten Transport zu einem Einsatzort. Auch andere Fahrzeuge sind jedoch grundsätzlich denkbar.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung kann insbesondere auf dem Fahrzeug in einem betriebsbereiten Zustand montiert sein. Damit kann die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung unmittelbar verwendet werden, ohne dass weitere Arbeiten notwendig sind. Es werden dann typischerweise nur noch Schläuche zum Zuführen und Ableiten von Bohrflüssigkeit sowie gegebenenfalls Kabel zur Versorgung mit elektrischer Energie und zur Kommunikation mit Steuerungsgeräten und ähnlichen Einrichtungen angeschlossen. Eventuell kann beispielsweise noch eine Mulde neben der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung aufgestellt werden, auf welche weiter unten näher eingegangen wird.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung weist gemäß einer bevorzugten Ausführung einen Generator zur Stromversorgung auf. Damit kann eine Stromversorgung an Ort und Stelle ohne zusätzlichen Aufwand erreicht werden. Insbesondere kann auf das eigene Verlegen einer Stromleitung oder auf das Aufstellen eines separaten Generators verzichtet werden.
  • Die Elemente der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung sind bevorzugt elektrisch betreibbar, insbesondere können alle elektrisch betreibbar sein. Damit kann insbesondere in Innenstädten der Betrieb der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung erleichtert werden, da in solchen Gebieten typischerweise Strom unproblematisch zur Verfügung steht, gleichzeitig aber der Betrieb eines Dieselaggregats aufgrund von Lärm und Abgasen zu Problemen mit Anwohnern führen würde.
  • Alternativ können die Elemente oder einige der Elemente der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung jedoch auch andersartig, beispielsweise zum Betrieb mittels Hydraulik und/oder über eine zentrale Welle ausgelegt sein. Dies erlaubt beispielsweise einen Antrieb mittels eines Verbrennungsmotors. Eine Hydraulikpumpe oder eine zentrale Welle können jedoch wiederum auch elektrisch betrieben werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung ist der Generator zu seinem Antrieb mit einem Motor des Fahrzeugs verbunden. Damit kann auf einen separaten Antrieb verzichtet werden, was Platz und Gewicht spart. Ein Fahrzeugmotor, beispielsweise der normale Hauptmotor eines LKW, ist typischerweise problemlos dazu in der Lage, einen Generator mit ausreichender Leistung für eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung anzutreiben.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung kann jedoch gemäß einer Ausführung auch einen elektrischen Anschluss, insbesondere einen Starkstromanschluss, zur Stromversorgung aufweisen. Damit kann ein lokal vorhandenes Stromnetz, wie es beispielsweise in städtischen Gebieten meist problemlos verfügbar ist, genutzt werden.
  • Geschickter Weise weist die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung eine Kamera zur Überwachung, insbesondere der Reinigungsanordnung, auf. Bei Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist es üblich, dass allein zur Überwachung der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, und darin insbesondere der Reinigungsanordnung, eine Bedienperson abgestellt werden muss, um Fehlfunktionen oder sonstige Probleme möglichst frühzeitig erkennen zu können. Dies führt zu zusätzlichem personellem Aufwand. Mittels einer Kamera kann die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung fernüberwacht werden. Beispielsweise kann sie vorteilhaft von dem gleichen Bediener überwacht werden, welcher auch andere Steuerungs- und Überwachungsaufgaben wahrnimmt und/oder den Bohrprozess überwacht bzw. durchführt.
  • Vorteilhaft ist die Kamera derart ausgerichtet, dass sie zumindest die Reinigungsanordnung im Sichtfeld hat. Dies ermöglicht die Überwachung des meist kritischsten Bereichs.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung ein Steuerungsgerät zur drahtlosen oder drahtgebundenen Fernsteuerung, insbesondere zur Anzeige und/oder Steuerung von Betriebsparametern der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, auf. Dies ermöglicht eine optimale Konzentration der Überwachungsaufgaben in den Händen von bevorzugt nur einer Person. Vorteilhaft ist dabei eine bidirektionale Kommunikation zwischen Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung und Steuerungsgerät möglich, so dass sowohl Parameter oder andere Daten zur Überwachung auf das Steuerungsgerät übertragen werden können, wie auch ein Einstellen bzw. Ändern von Parametern mittels des Steuerungsgeräts möglich ist.
  • Das Steuerungsgerät ist vorteilhaft dazu konfiguriert, ein Bild, eine Bildfolge oder ein Video der Kamera auf einem Display anzuzeigen. Damit kann das Steuerungsgerät gleichzeitig nicht nur für allgemeine Steuerungs- und Überwachungsfunktionen, sondern auch zur kamerabasierten Überwachung der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, insbesondere der Reinigungsanordnung, verwendet werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung weist die Reinigungsanordnung zumindest ein Rüttelsieb bzw. einen Shaker auf. Ein solcher kann insbesondere gröbere Verunreinigungen in zu reinigender Bohrflüssigkeit entfernen. Dabei kann beispielsweise ein Sieb vorgesehen sein, auf welches die zugeführte Bohrflüssigkeit geleitet wird und welches elektrisch oder in sonstiger Art und Weise gerüttelt, also beispielsweise horizontal hin und her bewegt wird.
  • Gemäß einer Weiterbildung weist die Reinigungsanordnung eine automatisierte, insbesondere durch eine Steuerung überwachte Nivellierung auf. Damit können manuelle Nivellierungsschritte, wie sie ansonsten beispielsweise zur Sicherstellung des problemlosen Laufs einer Zentrifuge oder eines Rüttelsiebes erforderlich sein können, vermieden werden. Dies kann die Zeit bis zum Beginn eines Bohrprozesses erheblich verkürzen und steigert auch erheblich die Effizienz beim Reinigen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Reinigungsanordnung eine Zentrifuge auf. Diese kann vorzugsweise dem Rüttelsieb nachgeschaltet sein. Mittels einer solchen Zentrifuge können insbesondere noch feinere Schmutzpartikel aus der Bohrflüssigkeit ausgefiltert werden als mittels des Rüttelsiebs.
  • Die Zentrifuge kann insbesondere eine Leistungsregelung aufweisen. Diese kann beispielsweise die Drehzahl der Zentrifuge und/oder eine Betriebsdauer regeln. Insbesondere kann sie hierfür auf eine eingangs gemessene Qualität der zugeführten Bohrflüssigkeit zurückgreifen, wobei beispielsweise ein Anteil an Schmutzpartikeln oder an Schlamm als Qualitätsfaktor herangezogen werden kann. Bei bereits guter Qualität der zugeführten Bohrflüssigkeit kann beispielsweise nur kurz und/oder nur schwach zentrifugiert werden.
  • Damit kann elektrische Energie eingespart werden, welche typischerweise am Einsatzort nur begrenzt zur Verfügung steht. Eine identische oder ähnliche Leistungsregelung kann im Übrigen auch für das Rüttelsieb vorgesehen sein.
  • Die Reinigungsanordnung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, abgetrennte Feststoffe, insbesondere aus dem Rüttelsieb und/oder aus der Zentrifuge, in eine Mulde abzugeben. Eine solche Mulde kann Bestandteil der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung sein. Sie kann beispielsweise in Form eines Containers auf dem Fahrzeug ausgebildet sein, wobei der Container zum Entleeren bevorzugt kippbar und/oder entnehmbar ausgebildet ist. Die Mulde kann jedoch auch separat zur Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung sein. Beispielsweise kann sie als Container ausgebildet sein, welcher neben der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung steht. Ein solcher Container kann beispielsweise unmittelbar am Einsatzort vor Inbetriebnahme der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung angeliefert und neben die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung gestellt werden. Dies steht nicht der Möglichkeit entgegen, dass die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung einsatzbereit auf dem Fahrzeug angeordnet ist. Nachdem die Mulde bzw. der Container voll ist kann er einfach durch einen neuen Container ersetzt werden. Alternativ ist es jedoch beispielsweise auch denkbar, dass anstelle eines Containers auch eine im Erdboden ausgebildete Mulde verwendet wird. Beispielsweise kann dies in abgelegenen Gebieten erfolgen, wo die Mulde nach der Füllung zugeschüttet und auf eine aufwändige Entsorgung verzichtet werden kann. Die im Erdboden ausgebildete Mulde kann auch separat geleert werden, beispielsweise durch Absaugung oder mittels eines Baggers.
  • Bevorzugt weist die Tankanordnung zumindest einen ersten Tank und einen zweiten Tank auf, welche insbesondere redundant und/oder hierarchisch verbunden sind. Damit können zahlreiche Varianten beim Betrieb realisiert werden, welche mit nur einem Tank nicht möglich sind und welche zu einem verbesserten Betriebsverhalten führen. Hierauf wird insbesondere weiter unten näher eingegangen werden.
  • Unter einer redundanten Verbindung kann insbesondere verstanden werden, dass die Tanks in ähnlicher oder gleicher Weise verwendet werden können. Unter einer hierarchischen Verbindung kann insbesondere verstanden werden, dass die Tanks für unterschiedliche Verwendungen schaltbar sind, beispielsweise wie weiter unten beschrieben zur Aufbereitung und Entleerung. Es sei jedoch verstanden, dass diese Hierarchie nicht dauerhaft festgelegt sein muss sondern sich beispielsweise auch umdrehen kann.
  • Der erste Tank und der zweite Tank können insbesondere über eine Anzahl von Leitungen mit daran angeordneten Ventilen mit der Reinigungsanordnung zum selektiven Zuführen von Bohrflüssigkeit in die Tanks verbunden sein. Beispielsweise kann damit Bohrflüssigkeit selektiv in einen der Tanks geleitet werden. So kann beispielsweise (regenerierte) Bohrflüssigkeit guter Qualität in einem Tank zur weiteren Verwendung ohne Aufbereitung gesammelt werden. Bohrflüssigkeit guter Qualität kann auch in einem Tank mit Bohrflüssigkeit schlechter Qualität vermischt werden, um insgesamt eine akzeptable Qualität zu erreichen. Auch kann Bohrflüssigkeit schlechter Qualität in einem Tank zur Aufbereitung gesammelt werden. Damit kann eine Aufbereitung von Bohrflüssigkeit schlechter Qualität effizient erfolgen, während beispielsweise gleichzeitig Bohrflüssigkeit guter Qualität aus einem anderen Tank zum Bohren verwendet wird. Durch die selektive Steuerung der Zuführung von Bohrflüssigkeit in die Tanks kann insbesondere die Menge an aufzubereitender Bohrflüssigkeit verringert werden, es kann insbesondere davon abgesehen werden, Bohrflüssigkeit guter Qualität aufzubereiten. Damit können sowohl elektrische Energie wie auch Substanzen, welcher zur Aufbereitung verwendet werden wie beispielswies Bentonit, eingespart werden, was die Versorgung der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung deutlich vereinfacht.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung sind der erste Tank und der zweite Tank über eine Anzahl von Leitungen mit daran angeordneten Ventilen mit der Aufbereitungsanordnung zum selektiven Zuführen von Bohrflüssigkeit zu der Aufbereitungsanordnung verbunden. Durch geeignete Steuerung bzw. Schaltung der Ventile kann somit eine selektive Befüllung der Tanks erfolgen.
  • Die Aufbereitungsanordnung kann ebenso vorteilhaft über eine Anzahl von Leitungen mit daran angeordneten Ventilen mit dem erstem Tank und dem zweitem Tank zum selektiven Zuführen von Bohrflüssigkeit in die Tanks verbunden sein. Dies ermöglicht insbesondere ein selektives Zuführen von aufbereiteter Bohrflüssigkeit in die Tanks.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Reinigungsanordnung mit der Aufbereitungsanordnung über eine erste Verbindungsleitung und eine zweite Verbindungsleitung verbunden, wobei in der ersten Verbindungsleitung von der Reinigungsanordnung her gesehen ein erstes Ventil, ein zweites Ventil und ein drittes Ventil angeordnet sind, wobei die zweite Verbindungsleitung über das erste Ventil und das zweite Ventil fluidisch parallel zur ersten Verbindungsleitung angeordnet ist, wobei eine erste Abzweigleitung zwischen dem ersten Ventil und dem zweiten Ventil von der ersten Verbindungsleitung abzweigt und mit dem ersten Tank verbunden ist, wobei in der zweiten Verbindungsleitung ein viertes Ventil und ein fünftes Ventil angeordnet sind, und wobei eine zweite Abzweigleitung von der zweiten Verbindungsleitung zwischen dem vierten Ventil und dem fünften Ventil abzweigt und mit dem zweiten Tank verbunden ist. Dies ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität, wie weiter unten mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben werden wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Aufbereitungsanordnung mit einer Bohrflüssigkeitsableitung über eine dritte Verbindungsleitung und eine vierte Verbindungsleitung verbunden, wobei in der dritten Verbindungsleitung ein sechstes Ventil und ein siebtes Ventil angeordnet sind, wobei die vierte Verbindungsleitung über das sechste Ventil und das siebte Ventil fluidisch parallel zur dritten Verbindungsleitung angeordnet ist, wobei eine dritte Abzweigleitung zwischen dem sechsten Ventil und dem siebten Ventil von der dritten Verbindungsleitung abzweigt und mit dem ersten Tank verbunden ist, wobei in der vierten Verbindungsleitung ein achtes Ventil und ein neuntes Ventil angeordnet sind, und wobei eine vierte Abzweigleitung von der vierten Verbindungsleitung zwischen dem achten Ventil und dem neunten Ventil abzweigt und mit dem zweiten Tank verbunden ist. Auch dies ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität, wie weiter unten mit Bezug auf die Ausführungsbeispiele beschrieben werden wird.
  • Geschickter Weise weist die Aufbereitungsanordnung eine Mischeinheit zum Zumischen von Substanzen, insbesondere von Bentonit, in die Bohrflüssigkeit auf. Dies ermöglicht eine Aufbereitung der Bohrflüssigkeit durch Zumischen einer solchen Substanz, insbesondere einer Substanz die sich für die Unterstützung des Bohrprozesses als vorteilhaft erwiesen hat.
  • Die Mischeinheit weist bevorzugt einen Vorratsbehälter, insbesondere für Bentonit, auf. Dies ermöglicht eine Bevorratung eines der Bohrflüssigkeit zum Aufbereiten zuzuführenden Stoffs unmittelbar innerhalb der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung. Auf separate Lagerhaltung kann damit vorteilhaft verzichtet werden.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann fluidisch ausgansseitig zur Reinigungsanordnung eine Pumpe angeordnet sein. Dies kann gereinigte Bohrflüssigkeit von der Reinigungsanordnung weg und beispielsweise in die bereits erwähnten Tanks pumpen.
  • Die Aufbereitungsanordnung kann vorteilhaft eine Aufbereitungspumpe aufweisen. Damit kann aufbereitete oder aufzubereitende Bohrflüssigkeit mittels der Aufbereitungspumpe in die Tanks bzw. einen der Tanks gepumpt werden. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn Bohrflüssigkeit zum Aufbereiten im Kreislauf gepumpt wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist fluidisch vor der Bohrflüssigkeitsableitung eine Transferpumpe angeordnet. Diese kann insbesondere dazu verwendet werden, um von der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung regenerierte Bohrflüssigkeit unter Druck zu setzen, bevor sie ausgegeben wird, um beispielsweise dafür zu sorgen, dass sie mit einem bestimmten Druck an einem Bohrgerät ankommt bzw. mit einer Hochdruckpumpe zum Bohrkopf gepumpt wird.
  • Die Reinigungsanordnung kann insbesondere eine Schneckenpumpe aufweisen, welche insbesondere fluidisch zwischen Rüttelsieb und Zentrifuge angeordnet ist. Diese kann Bohrflüssigkeit, welche mittels des Rüttelsiebs beispielsweise von gröberen Verunreinigungen befreit wurde, zur Zentrifuge fördern, wo eine noch bessere Reinigung vorgenommen werden kann. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass beispielsweise bei ausreichender Qualität bereits nach dem Rüttelsieb die Zentrifuge auch umgangen werden kann, um auf diese Weise Energie einzusparen. Ebenso könnte bei entsprechender Qualität das Rüttelsieb umgangen werden, so dass zugeführte Bohrflüssigkeit unmittelbar in die Zentrifuge geleitet wird.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung weist bevorzugt einen Zulauf auf, welcher mit der Reinigungsanordnung, insbesondere mit dem Rüttelsieb, fluidisch verbunden ist. Somit kann die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung Bohrflüssigkeit aufnehmen und insbesondere unmittelbar dem Rüttelsieb zuführen, was typischerweise die gröbste Reinigungsstufe darstellt, in welcher somit der gröbste Schmutz ausgefiltert werden kann.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung kann insbesondere eine Steuerungseinheit aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, Ventile und/oder Pumpen zu überwachen. Diese Steuerungseinheit kann insbesondere die weiter oben oder sonstwo in dieser Anmeldung beschriebenen Verfahrensmerkmale ausführen. Insbesondere kann sie dazu ausgebildet sein, die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung derart zu steuern, dass der Verbrauch an Energie, beispielsweise von elektrischer Energie oder von Kraftstoff, und/oder der Verbrauch an Betriebsstoffen oder Zusätzen für die Bohrflüssigkeit minimiert wird. Dies kann zu einer erheblichen Verbesserung der Einsatztauglichkeit führen, da die Versorgung einer Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung mit Energie, Betriebsstoffen oder Zusätzen typsicherweise einen sehr großen Aufwand erfordert.
  • Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise als Mikrocontroller, Mikroprozessor, Computer, speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), anwendungsspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC = Application Specific Integrated Circuit) oder als sonstige programmierbare oder festverdrahtete Schaltung ausgeführt sein. Insbesondere kann die Steuerungsvorrichtung Prozessormittel und Speichermittel aufweisen, wobei in den Speichermitteln Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung durch die Prozessormittel ein bestimmtes, beispielsweise erfindungsgemäßes Verfahren ausgeführt wird.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung kann insbesondere eine Anzahl von Füllstandssensoren aufweisen, welche mit der Steuerungseinheit kommunikativ verbunden sind. Vorteilhaft ist dabei jedem Tank ein jeweiliger Füllstandssensor zugeordnet. Damit können die Füllstände der jeweiligen Tanks überwacht werden. Dies ermöglicht der Steuerungseinheit, die Füllstände bei Steuerungsaufgaben zu berücksichtigen. Beispielsweise kann bei der Entnahme von Bohrflüssigkeit auf einen anderen Tank umgeschaltet werden, wenn ein gerade verwendeter Tank leer ist. Es kann beispielsweise auch für eine in einem Tank befindliche Bohrflüssigkeit schlechter Qualität ein Aufbereitungsvorgang gestartet werden, beispielsweise um bei einer zu geringen Konzentration von Bentonit im Rahmen des Aufbereitungsvorgangs zusätzliches Bentonit zuzusetzen.
  • Gemäß einer Weiterbildung kann die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung eine Anzahl von Qualitätssensoren aufweisen, welche mit der Steuerungseinheit kommunikativ verbunden sind. Diese Qualitätssensoren können sowohl für die interne Steuerung wie auch für Dokumentationszwecke verwendet werden.
  • Ein Qualitätssensor kann insbesondere Parameter wie einen Gehalt ein Bentonit oder eines anderen Zusatzstoffs, einen pH-Wert, einen Gehalt an Schlamm, Schutt, Bohrabraum oder anderen Verunreinigungen, eine Temperatur, eine Dichte, einen (elektrischen) Leitwert, eine Transmission oder einen anderen chemischen oder physikalischen Parameter bestimmen. Es können auch alle oder eine beliebige Unterkombination dieser Parameter gemessen werden. Es kann beispielsweise ein solcher Parameter als Qualitätsindikator verwendet werden. Es können auch mehrere solcher Parameter als Qualitätsindikator verwendet werden. Außerdem kann ein Qualitätsmaß basierend auf mehreren Parametern mittels einer vorgegebenen Rechenvorschrift berechnet werden. Die Parameter können dabei beispielsweise gewichtet werden.
  • Es kann beispielsweise von Bohrflüssigkeit guter Qualität ausgegangen werden, wenn ein bestimmter Parameter einen Schwellenwert unter- oder überschreitet, wenn eine Anzahl von Parametern jeweilige Schwellenwerte unter- oder überschreiten, oder wenn ein Qualitätsmaß einen Schwellenwert unter- oder überschreitet. Ebenso kann mittels solcher Schwellenwerte von Bohrflüssigkeit schlechter Qualität ausgegangen werden. Im Fall von Bohrflüssigkeit guter Qualität kann beispielsweise eine Verwendung der Bohrflüssigkeit zum Bohren vorgesehen werden. Bei Bohrflüssigkeit schlechter Qualität kann beispielsweise ein Aufbereitungsvorgang eingeleitet werden.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 kann beispielsweise zumindest einen Druck- und/oder Flusssensor aufweisen, welcher mit der Steuerungseinheit kommunikativ verbunden ist und welcher fluidisch benachbart zur Bohrflüssigkeitsableitung angeordnet ist. Es kann insbesondere auch ein Qualitätssensor fluidisch benachbart zur Bohrflüssigkeitsableitung angeordnet sein. Damit können insbesondere Daten bezüglich Qualität der abgegebenen Bohrflüssigkeit und/oder bezüglich eines abgegebenen Volumenstroms sowie eines Drucks davon erhalten werden. Diese Daten können nicht nur für Steuerungszwecke in der Steuerungsvorrichtung verwendet werden, sondern können insbesondere auch in einer Datenbank gespeichert werden. Mittels einer solchen Speicherung kann eine geeignete Dokumentation erstellt werden, so dass beispielsweise bei am Bohrloch auftretenden Problemen nachvollzogen werden kann, ob vielleicht ein Problem mit der Bohrflüssigkeit vorliegt. Auch im Fall der Geltendmachung von Schadensersatzansprüchen können die dokumentierten Daten beispielsweise dazu verwendet werden, um einen einwandfreien Betrieb der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung nachweisen zu können.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist jedem Tank ein Qualitätssensor zugeordnet. Damit kann die Qualität in den Tanks unabhängig überwacht werden, so dass beispielsweise bestimmt werden kann, welcher Tank als Quelle für auszugebende Bohrflüssigkeit in Frage kommt und für welchen Tank ein Aufbereitungsvorgang eingeleitet werden soll. Geschickterweise erfolgt die Dokumentation bezogen auf die Bohrtiefe, sodass der Bohrfortschritt dokumentiert ist.
  • Bevorzugt ist der Aufbereitungsanordnung ein Qualitätssensor zugeordnet. Ein solcher Qualitätssensor kann vor einer Stelle, an welcher eine Aufbereitung stattfindet, oder auch danach vorgesehen sein. Es können auch jeweilige Qualitätssensoren vor und nach einer solchen Stelle vorgesehen sein.
  • Mit einem Qualitätssensor vor einer solchen Stelle kann insbesondere ermittelt werden, wie intensiv eine Aufbereitung erfolgen soll. Mit einem Qualitätssensor nach einer solchen Stelle kann insbesondere ermittelt werden, wie effektiv die Aufbereitung war. Außerdem kann die Aufbereitung damit gesteuert und/oder geregelt werden.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist gemäß einer bevorzugten Ausführung zumindest einen Eingangsflusssensor auf, welcher mit der Steuerungseinheit kommunikativ verbunden ist, wobei der Eingangsflusssensor fluidisch vor der Reinigungsanordnung angeordnet ist. Damit kann insbesondere eine Qualität der Bohrflüssigkeit bereits am Anfang der Behandlung ermittelt werden. Beispielsweise kann abhängig von der an dieser Stelle gemessenen Qualität entschieden werden, ob und mit welcher Intensität und/oder mit welcher Dauer die Bohrflüssigkeit mittels des Rüttelsiebs oder mittels der Zentrifuge, oder allgemeiner mittels der Reinigungsanordnung zu behandeln ist.
  • Die Steuerungseinheit kann insbesondere dazu konfiguriert sein, mittels der Qualitätssensoren eine Qualität, insbesondere einen Gehalt an Bentonit, von Bohrflüssigkeit in dem ersten Tank und dem zweiten Tank zu überwachen. Damit kann insbesondere entschieden werden, wie mit den Bohrflüssigkeiten in den jeweiligen Tanks weiter verfahren werden soll.
  • Die Steuerungseinheit kann bevorzugt dazu konfiguriert sein, ansprechend auf eine als zu gering erkannte Qualität einen Aufbereitungsprozess für die Bohrflüssigkeit in dem jeweiligen Tank einzuleiten. Damit kann Bohrflüssigkeit, welche im momentanen Zustand nicht verwendbar ist, wieder in einen verwendbaren Zustand überführt werden. Damit kann Wasser eingespart werden. Gleichzeitig wird dafür gesorgt, dass lediglich Bohrflüssigkeit aufbereitet wird, bei welcher dies auch tatsächlich nötig ist. Damit können Betriebsstoffe, Zusätze und Energie eingespart werden.
  • Die Steuerungseinheit kann dazu konfiguriert sein, zum Einleiten eines Aufbereitungsprozesses für eine Bohrflüssigkeit in einen Tank Ventile derart zu schalten, dass die in dem jeweiligen Tank gelagerte Bohrflüssigkeit durch die Aufbereitungsanordnung und zurück in den Tank geleitet wird. Dies kann einem Pumpen im Kreislauf entsprechen.
  • Die Steuerungseinheit ist bevorzugt dazu konfiguriert, während eines Aufbereitungsprozesses für eine Bohrflüssigkeit in einem Tank Ventile so zu schalten, dass Bohrflüssigkeit aus der Reinigungsanordnung in den anderen Tank geleitet wird. Damit kann die Reinigung und Lagerung von Bohrflüssigkeit weiterlaufen, auch wenn ein Tank gerade nicht weiter befüllt werden kann, weil die darin gelagerte Bohrflüssigkeit gerade aufbereitet wird.
  • Die Steuerungseinheit kann insbesondere dazu konfiguriert sein, während eines Aufbereitungsprozesses für eine Bohrflüssigkeit in einem Tank Ventile so zu schalten, dass Bohrflüssigkeit aus dem anderen Tank zur Bohrflüssigkeitsableitung geleitet wird. Damit kann auch der Bohrbetrieb weiterlaufen, auch wenn die in einem Tank befindliche Bohrflüssigkeit gerade gereinigt wird.
  • Die Aufbereitungsanordnung kann geschickter Weise während eines Aufbereitungsprozesses Bentonit in die Bohrflüssigkeit zuführen. Bentonit hat sich als besonders vorteilhaft zur Unterstützung eines Bohrprozesses erwiesen. Jedoch können auch andere Zusätze zugeführt werden.
  • Die Steuerungseinheit kann insbesondere dazu konfiguriert sein, in Abhängigkeit von der jeweiligen Qualität von Bohrflüssigkeit in den Tanks die Zufuhr von Bohrflüssigkeit aus der Reinigungsanordnung in die Tanks zu steuern. So kann beispielsweise Bohrflüssigkeit guter Qualität in einem Tank zur Weiterverwendung gesammelt werden oder Bohrflüssigkeit schlechter Qualität in einem Tank zur Aufbereitung gesammelt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, in Abhängigkeit von der jeweiligen Qualität von Bohrflüssigkeit in den Tanks die Zufuhr von Bohrflüssigkeit aus den Tanks zur Bohrflüssigkeitsableitung derart zu steuern, dass ausschließlich Bohrflüssigkeit aus einem Tank, dessen Bohrflüssigkeit eine vorgegebene Mindestqualität aufweist, zur Bohrflüssigkeitsableitung geleitet wird. Damit kann die Qualität der auszugebenden Bohrflüssigkeit sichergestellt werden, so dass sie den Bohrprozess in geeigneter Weise unterstützten kann und Fehlfunktionen vermieden werden.
  • Vorteilhaft ist die Steuerungseinheit dazu konfiguriert, in Abhängigkeit von einem eingangsseitigen Fluss, insbesondere einem eingangsseitigen Fluss an Bohrschlamm, eine Geschwindigkeit der Zentrifuge und/oder eine Pumpleistung der Schneckenpumpe zu steuern. Damit kann Energie eingespart werden, beispielsweise wenn bei niedrigem Fluss an Bohrschlamm die Geschwindigkeit der Zentrifuge verringert wird.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Bohranordnung, aufweisend zumindest ein Bohrgerät und eine erfindungsgemäße Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung. Damit können die erwähnten Vorteile einer erfindungsgemäßen Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung für eine Bohranordnung nutzbar gemacht werden. Hinsichtlich der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung kann auf alle in dieser Anmeldung beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
  • Das Bohrgerät kann insbesondere zur Durchführung von Horizontalbohrungen oder von Vertikalbohrungen ausgeführt sein. Für derartige Bohrungen kann die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung vorteilhaft verwendet werden, um mit geringstmöglichem Aufwand die Versorgung mit die Bohrung unterstützender Bohrflüssigkeit bereitzustellen.
  • Bevorzugt ist eine Vorlaufleitung mit der Bohrflüssigkeitsableitung zum Liefern von Bohrflüssigkeit an das Bohrgerät verbunden. Damit kann Bohrflüssigkeit direkt von der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung an das Bohrgerät geliefert und im Bohrprozess verwendet werden.
  • Bevorzugt ist eine Rücklaufleitung mit dem Zulauf zum Zuführen von Bohrflüssigkeit von dem Bohrgerät, insbesondere von mit Bohrschlamm versetzter Bohrflüssigkeit, an die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung verbunden. Dies ermöglicht auch eine unmittelbare Rückführung der Bohrflüssigkeit zum Regenerieren an die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführung ist das Bohrgerät über das Steuerungsgerät der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung steuerbar und/oder überwachbar. Damit kann ein einziges Gerät zur Steuerung und Überwachung sowohl der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung wie auch des Bohrgeräts verwendet werden. Vorteilhaft ist hierfür insbesondere lediglich eine Bedienperson erforderlich. Im Vergleich zu Ausführungen gemäß dem Stand der Technik, in welchem typischerweise mehrere Bedienpersonen erforderlich waren, beispielsweise eine Bedienperson zum Steuern des Bohrvorgangs und eine Bedienperson zur Überwachung der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, ist somit eine deutliche Einsparung an Personalkosten möglich.
  • Das Steuerungsgerät kann insbesondere ein Display mit zwei Fenstern aufweisen, wobei auf einem ersten Fenster beispielsweise Betriebsparameter der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung und gegebenenfalls auch des Bohrgeräts angezeigt werden können, während auf einem zweiten Fenster ein Videostream der bereits erwähnten Videokamera angezeigt werden kann. Dies ermöglicht eine besonders intuitive und einfache Überwachung der gesamten Bohranordnung.
  • In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle in Bezug auf die Vorrichtung beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das Verfahren genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Vorrichtungsansprüche berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Bohranordnung
    Fig. 2:
    eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
    Fig. 3:
    eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In den Figuren sind gleiche oder einander entsprechende Elemente jeweils mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden daher, sofern nicht zweckmäßig, nicht erneut beschrieben. Die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sind sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragbar. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiterhin können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
  • Figur 1 zeigt eine Bohranordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Bohranordnung 1 weist ein Fahrzeug 10 in Form eines Lastkraftwagens auf. Auf dem Fahrzeug 10 ist eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 aufgebaut, auf welche später genauer eingegangen wird. Insbesondere kann mittels der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden.
  • Es sei verstanden, dass in dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eine mobile Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 gezeigt ist, da sie auf dem Fahrzeug 10 montiert ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann sowohl auf einer mobilen wie auch mittels einer stationären Bohrflüssigkeitsaufbereitungsvorrichtung verwendet werden.
  • Die Bohranordnung 1 weist ferner ein Bohrgerät 20 auf, welches hier nur schematisch als Gerät zur Durchführung von Horizontalbohrungen gezeigt ist.
  • Von der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 zu dem Bohrgerät 20 verläuft eine Vorlaufleitung 30. In der Gegenrichtung verläuft eine Rücklaufleitung 35. Dies ermöglicht eine Versorgung des Bohrgeräts 20 mit Bohrflüssigkeit und außerdem eine Rückführung von verbrauchter Bohrflüssigkeit von dem Bohrgerät 20 zur Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100.
  • Neben dem Fahrzeug 10 steht eine Mulde 40 in Form eines Containers. Wie weiter unten noch näher beschrieben werden wird dient die Mulde 40 zur Aufnahme von aus regenerierter Bohrflüssigkeit entferntem Schmutz oder Bohrschlamm.
  • Zur Steuerung der Bohranordnung 1 ist schematisch ein Bediener 50 gezeigt. Hierbei handelt es sich um einen einzelnen Menschen, welcher dazu in der Lage ist, sowohl den Bohrprozess, welcher durch das Bohrgerät 20 durchgeführt wird, wie auch eine Regenerierung vom Bohrflüssigkeit durch die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 zu überwachen.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist eine Reinigungsanordnung 110 und eine Tankanordnung 120 auf. Die Reinigungsanordnung 110 weist ein Rüttelsieb 112 und eine Zentrifuge 114 auf. Die Tankanordnung 120 weist einen ersten Tank 122 und einem zweiten Tank 126 auf. Die Zentrifuge 114 wird von einem Antrieb 115, zum Beispiel einem Elektromotor, angetrieben. Der Antrieb 115 ist steuerungstechnisch über eine Leitung mit der Steuerungseinheit 105 verbunden.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist einen Zulauf 102 zum Zuführung von Bohrflüssigkeit auf, an welchem die Rücklaufleitung 35 angeschlossen ist. Damit gelangt Bohrflüssigkeit, nachdem sie einen Bohrprozess unterstützt hat und typischerweise mit Bohrschlamm, Schutt oder anderen Verunreinigungen versetzt ist, in die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100, um zur weiteren Verwendung regeneriert zu werden.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist ferner eine Bohrflüssigkeitsableitung 103 auf, an welche regenerierte Bohrflüssigkeit ausgegeben wird. An der Bohrflüssigkeitsableitung 103 ist die Vorlaufleitung 30 angeschlossen, um regenerierte Bohrflüssigkeit zum Bohrgerät 20 zu leiten.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist eine Kamera 195 auf, mittels welcher die sonstigen Elemente der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100, insbesondere der Reinigungsanordnung 110, überwacht werden können. Hierzu befindet sich die Reinigungsanordnung 110 in Sichtfeld der Kamera 195.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist ferner ein Steuerungsgerät 190 auf, welches vorliegend drahtgebundenen mit den auf dem Fahrzeug 10 montierten Elementen der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 verbunden ist. Das Steuerungsgerät 190 ist dazu ausgebildet, Betriebsparameter der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 anzuzeigen, so dass der Bediener 50 diese zur Kenntnis nehmen kann. Das Steuerungsgerät 190 ist auch dazu ausgebildet, einen Videostream der Kamera 195 auf einem Display anzuzeigen, so dass eine unmittelbare visuelle Überwachung der Reinigungsanordnung 110 durch den Bediener 50 möglich ist.
  • Das Steuerungsgerät 190 ist vorliegend nicht nur zur Steuerung und Überwachung der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100, sondern auch zur Steuerung und Überwachung des Bohrgeräts 20 ausgebildet. Hierzu werden Betriebsparameter des Bohrgeräts 20 auf dem Steuerungsgerät 190 angezeigt und das Steuerungsgerät 190 ist auch dazu ausgebildet, Betriebsparameter des Bohrgeräts 20 einzustellen. Damit kann der komplette Bohrprozess, welcher von dem Bohrgerät 20 ausgeführt wird, mit dem gleichen Steuerungsgerät 190 überwacht und gesteuert werden, mit welchem auch die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 überwacht und gesteuert wird. Dies führt zu einer besonders vorteilhaften Einsparung an notwendigen personellen Ressourcen.
  • Die detaillierte Ausgestaltung der auf dem Fahrzeug 10 befindlichen Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 kann gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel sein, welches in Figur 2 dargestellt ist, oder auch gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in Figur 3 dargestellt ist. Beide Ausführungsbeispiele werden nachfolgend detailliert beschrieben.
  • Figur 2 zeigt eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist eine Reinigungsanordnung 110 auf. Die Reinigungsanordnung 110 weist ein Rüttelsieb 112 und eine Zentrifuge 114 auf. In das Rüttelsieb 112 mündet ein Zulauf 102 zum Zuführen von Bohrflüssigkeit. Daran ist die Rücklaufleitung 35 angeschlossen, welche bereits weiter oben mit Bezug auf Figur 1 erwähnt wurde.
  • Das Rüttelsieb 112 ist dazu ausgebildet, besonders groben Schmutz und Bohrschlamm aus der zugeführten Bohrflüssigkeit zu entfernen. Anschließend wird die Bohrflüssigkeit von einer Schneckenpumpe 116 der Reinigungsanordnung 110 zu der Zentrifuge 114 weiter befördert. In der Zentrifuge 114 werden feinere Partikel aus der Bohrflüssigkeit entfernt.
  • Abgetrennte Feststoffe aus der Bohrflüssigkeit werden sowohl von dem Rüttelsieb 112 wie auch von der Zentrifuge 114 in die Mulde 40 ausgegeben, welche wie bereits in Figur 1 gezeigt neben dem Fahrzeug 10 steht. Dies ermöglicht eine unproblematische Handhabung und Entsorgung.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist ferner eine Tankanordnung 120 auf. Tankanordnung 120 weist einen ersten Tank 122 und einem zweiten Tank 126 auf.
  • Die beiden Tanks 122, 126 können selektiv mit Bohrflüssigkeit gefüllt werden, welche von der Reinigungsanordnung 110 gereinigt wurde. Hierzu dient zunächst eine Förderpumpe 140, welche die Bohrflüssigkeit aus der Reinigungsanordnung 110 ansaugt und in Richtung der Tankanordnung 120 weiterpumpt.
  • An die Förderpumpe 140 ist eine Verbindungsleitung 142 angeschlossen, an welcher unter anderem eine erste Abzweigleitung 180 und eine zweite Abzweigleitung 182 angeschlossen sind. Die erste Abzweigleitung 180 führt dabei zu den ersten Tank 122, wohingegen die zweite Abzweigleitung 182 zu dem zweiten Tank 126 führt. In der ersten Abzweigleitung ist ein erstes Ventil 150 angeordnet. In der zweiten Abzweigleitung 182 ist ein zweites Ventil 152 angeordnet. Die beiden Ventile 150, 152 sind dabei unabhängig voneinander steuerbar. Dies ermöglicht es, den Zulauf von Bohrflüssigkeit zu den beiden Tanks 122, 126 separat zu steuern.
  • Des Weiteren sind an der ersten Verbindungsleitung 142 ein erster Wasserzulauf 146 und ein zweiter Wasserzulauf 148 angeordnet. Die beiden Wasserzuläufe 146, 148 sind dazu ausgebildet, selektiv Frischwasser zuzuführen. Damit kann Frischwasser in die Bohrflüssigkeit, welche sich in der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 befindet, zugeführt werden, um dessen Qualität zu verbessern oder Verluste auszugleichen, sofern dies erforderlich ist.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist des Weiteren eine Aufbereitungsanordnung 130 auf. Die Aufbereitungsanordnung 130 weist eine Aufbereitungspumpe 134 (mit Antriebsmotor) und eine Mischeinheit 132 auf. Die Mischeinheit 132 ist dabei ausgangsseitig zur Aufbereitungspumpe 134 angeordnet. Ausgansseitig zur Mischeinheit 132 ist die Aufbereitungsanordnung 130 mit der ersten Verbindungsleitung 142 verbunden. Dabei ist ausgangsseitig zur Aufbereitungsanordnung 130 ein drittes Ventil 154 angeordnet, welches ebenfalls separat steuerbar ist und beispielsweise beim Einfüllen von Bohrflüssigkeit aus der Reinigungsanordnung 110 in die Tankanordnung 120 ein Eindringen von Bohrflüssigkeit in die Aufbereitungsanordnung 130 verhindern kann.
  • Die Bohrflüssigkeitsreinigungsvorrichtung 100 weist eine Bohrflüssigkeitsableitung 103 auf, an welcher die Vorlaufleitung 30 angeschlossen ist, welche wie in Figur 1 dargestellt regenerierte Bohrflüssigkeit zum Bohrgerät 20 liefert.
  • Vor der Bohrflüssigkeitsableitung 103 ist eine Transferpumpe 160 angeordnet, welche den Druck austretender Bohrflüssigkeit erhöht. Damit kann eine größere Strecke zwischen der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 am Einsatzort der Bohrflüssigkeit überwunden werden.
  • Nachfolgend wird die Anordnung von Leitungen und Ventilen unterhalb der Tankanordnung 120 wie in Figur 2 dargestellt beschrieben. Es sei erwähnt, dass die verwendeten Nummerierungen dabei nicht unmittelbar anschließend an die weiter oben verwendeten Nummerierungen sind. Dies gilt insbesondere bezüglich der Ventile und der Verbindungsleitungen. Dies liegt daran, dass im zweiten Ausführungsbeispiel einer Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100, welches in Figur 3 dargestellt ist und weiter unten näher beschrieben werden wird, bereits oberhalb der Tankanordnung 120 mehr derartige Elemente vorhanden sind und die Konsistenz in der Bezeichnung zwischen beiden Ausführungsbeispielen gewahrt werden soll.
  • Die Aufbereitungsanordnung 130 ist über eine dritte Verbindungsleitung 162 mit der Transferpumpe 160 verbunden. In der dritten Verbindungsleitung 162 sind ein sechstes Ventil 170 und ein siebtes Ventil 172 angeordnet. Von der dritten Verbindungsleitung 162 zweigt zwischen dem sechsten Ventil 170 und dem siebten Ventil 172 eine dritte Verbindungsleitung 184 zum ersten Tank 122 ab.
  • Parallel zur dritten Verbindungsleitung 162 ist des Weiteren eine vierte Verbindungsleitung 164 angeordnet. Die vierte Verbindungsleitung 164 überbrückt dabei fluidisch das sechste Ventil 170 und das siebte Ventil 172. In der vierten Verbindungsleitung 164 sind ein achtes Ventil 174 und ein neuntes Ventil 176 angeordnet. Zwischen dem achten Ventil 174 und dem neunten Ventil 176 zweigt eine vierte Verbindungsleitung 186 von der vierten Verbindungsleitung 164 zum zweiten Tank 126 ab.
  • Die sechsten, siebten, achten und neunten Ventile 170, 172, 174, 176 sind jeweils separat steuerbar. Damit können praktisch beliebige Verbindungen zwischen den Tanks 122, 126, der Aufbereitungsanordnung 130 und der Transferpumpe 160 geschaltet werden.
  • Die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 weist eine elektronische Steuerungseinheit 105 auf. Die Steuerungseinheit 105 ist mit allen Ventilen der Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 verbunden, um diese jeweils öffnen und schließen zu können. Des Weiteren ist die Steuerungseinheit 105 mit den Pumpen 116, 134, 140, 160 (genau genommen mit deren [Elektro-]Motoren) verbunden, um diese an- und auszuschalten und um ihre jeweilige Leistung zu regeln. Auch mit dem Rüttelsieb 112 und der Zentrifuge 114 (bzw. deren Antriebe) ist die Steuerungseinheit 105 verbunden, um sie entsprechend zu schalten oder zu regeln. Speziell bezüglich des Rüttelsiebs 112 übt die Steuerungseinheit 105 auch eine Nivellierfunktion aus, um das Rüttelsieb 112 unabhängig von einer exakten Lage des Fahrzeugs 10 in einer horizontalen Ausrichtung zu halten.
  • Um die Regenerierung von Bohrflüssigkeit in Abhängigkeit von einer Qualität der Bohrflüssigkeit zu steuern weist die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 eine Anzahl von Qualitätssensoren auf, welche jeweils mit der Steuerungseinheit 105 verbunden sind und welche nachfolgend näher beschrieben werden.
  • Ein erster Qualitätssensor 118 ist bereits am Zulauf 102 angeordnet. Damit kann die Qualität von hereinkommender Bohrflüssigkeit ermittelt werden.
  • Ein zweiter Qualitätssensor 119 ist unmittelbar ausgansseitig zur Reinigungsanordnung 110 angeordnet. Damit kann die Qualität gereinigter Bohrflüssigkeit ermittelt werden.
  • Ein dritter Qualitätssensor 124 ist dem ersten Tank 122 zugeordnet. Ein vierter Qualitätssensor 128 ist dem zweiten Tank 126 zugeordnet. Damit kann die jeweilige Qualität von in den Tanks 122, 126 gelagerter Bohrflüssigkeit ermittelt werden.
  • Ein fünfter Qualitätssensor 136 ist ausgansseitig an der Aufbereitungsanordnung 130 angeordnet. Damit kann die Qualität von aufbereiteter Bohrflüssigkeit ermittelt werden.
  • Ein sechster Qualitätssensor 161 ist ausgansseitig zur Transferpumpe 160 angeordnet. Damit kann die Qualität von zum Bohrgerät 20 gelieferter Bohrflüssigkeit ermittelt werden.
  • Die Qualitätssensoren können jeweils Parameter wie beispielsweise einen Gehalt an Bentonit oder eine Verunreinigung mit Schmutz, Bohrschlamm oder anderen Substanzen messen. Daraus kann die Steuerungseinrichtung 105 auf die Qualität der an der jeweiligen Stelle befindlichen bzw. fließenden Bohrflüssigkeit schließen.
  • Der erste Qualitätssensor 118 dient insbesondere dazu, die Qualität von zugeführter Bohrflüssigkeit zu ermitteln, so dass die Steuerungseinrichtung 105 in Abhängigkeit davon beurteilen kann, inwieweit eine Reinigung in der Reinigungsanordnung 110 nötig ist. Insbesondere können in Abhängigkeit von der ermittelten Qualität die jeweilige Leistung des Rüttelsiebs 112 und der Zentrifuge 114 festgelegt werden. Hat die Bohrflüssigkeit bereits eine gute Qualität, beispielsweise weil gerade nur wenig oder nicht gebohrt wird, so können das Rüttelsieb 112 und/oder die Zentrifuge 114 auf eine niedrige Leistung eingestellt werden, was elektrische Energie eingespart.
  • Der zweite Qualitätssensor 119 dient insbesondere dazu, die Qualität von gereinigter Bohrflüssigkeit zu bestimmen. Damit kann insbesondere ein Abgleich mit den Qualitäten der in den Tanks 122, 126 gelagerten Bohrflüssigkeit erfolgen. Befindet sich beispielsweise in einem der Tanks 122, 126 Bohrflüssigkeit schlechter Qualität, welche jedoch noch nicht so schlecht ist dass sie unmittelbar aufbereitet werden soll, so kann beispielsweise durch das Zuführen von als gut erkannter Bohrflüssigkeit die Qualität der Bohrflüssigkeit in dem jeweiligen Tank 122, 126 erhöht werden, so dass ohne eine Aufbereitung die Bohrflüssigkeit weiterverwendet werden kann. Damit kann die zur Aufbereitung notwendige Energie eingespart werden. Außerdem werden die dafür notwendigen Ressourcen geschont.
  • Wenn der zweite Qualitätssensor 119 bei aus der Reinigungsanordnung 110 kommender Bohrflüssigkeit schlechte Qualität erkennt, so kann diese Bohrflüssigkeit auch gezielt in einem der Tanks 122, 126 gesammelt werden, um bei einem bestimmten Füllstand des Tanks aufbereitet zu werden.
  • Um die jeweiligen Füllstände der Tanks 122, 126 zu messen sind ein erster Füllstandssensor 123 und ein zweiter Füllstandssensor 127 vorhanden, wobei der erste Füllstandssensor 123 dem ersten Tank 122 zugeordnet ist und der zweite Füllstandssensor 127 dem zweiten Tank 126 zugeordnet ist.
  • Soll eine Bohrflüssigkeit, welche in einem der Tanks 122, 126 gelagert ist, aufbereitet werden, so werden die bereits erwähnten Ventile so geschaltet, dass die Bohrflüssigkeit durch den entsprechenden Tank 122, 126 und die Aufbereitungsanordnung 130 im Kreislauf gepumpt werden kann. Mittels der Mischeinheit 132 wird dann Bentonit zugeführt, um damit die Qualität der Bohrflüssigkeit zu erhöhen. Die Qualität mit zugesetztem Bentonit kann insbesondere mittels des fünften Qualitätssensors 136 kontinuierlich überwacht werden. Wenn die Qualität einen akzeptablen Wert erreicht hat kann der Aufbereitungsvorgang beendet werden. Dann kann beispielsweise die in dem entsprechenden Tank 122, 126 gelagerte Bohrflüssigkeit wieder zur Bohrflüssigkeitsableitung 103 geleitet werden. Auch hierzu können die Ventile entsprechend geschaltet werden.
  • Bevorzugt kann während eines mit der Bohrflüssigkeit in einem der Tanks 122, 126 durchgeführten Aufbereitungsvorgangs die in dem anderen Tank 122, 126 gelagerte Bohrflüssigkeit zur Bohrflüssigkeitsableitung 103 geleitet werden. Damit kann eine ununterbrochene Zufuhr von Bohrflüssigkeit zur Bohrflüssigkeitsableitung 103 gewährleistet werden.
  • In der Steuerungseinrichtung 105 befindet sich ein Speichermodul 107, in welchem die von dem sechsten Qualitätssensor 161 gemessene Qualität der ausgegebenen Bohrflüssigkeit gespeichert wird. Dies dient einer Dokumentation, so dass auch nach Abschluss eines Bohrprozesses jederzeit nachvollzogen werden kann, wann welche Qualität an Bohrflüssigkeit geliefert wurde. Dies kann beispielsweise dabei helfen, erkannte Probleme im Bohrprozess aufzuklären oder bei der Geltendmachung von Schadensersatzansprüchen durch Dritte zu beweisen, dass grundsätzlich Bohrflüssigkeit ausreichende Qualität verwendet wurde.
  • Insbesondere ist im Zulauf 102 oder in der Bohrflüssigkeitsableitung 103 ein Mengensensor vorgesehen, der oder die ebenfalls mit der Steuerungseinrichtung 105 in Verbindung stehen und so eine Abrechnungsgrundlage darstellen, da hierüber dann der Nachweis der eingesetzten bzw. aufbereiteten Bohrflüssigkeit geführt werden kann, die dann auch mit einer entsprechenden Qualität und Auswertung belegt werden kann.
  • Insbesondere ist im Bereich der Aufbereitungsanordnung 130 mindestens ein Mengensensor vorgesehen, der insbesondere den erhöhten Kostenaufwand für eine Aufbereitung der Bohrflüssigkeit mitprotokolliert und so eine noch genauere Kostenerfassung bzw. Abrechnung erlaubt. Diese Mengensensoren sind als Durchflusssensoren ausgebildet.
  • Figur 3 zeigt eine Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Dieses ist sehr ähnlich zum ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet, welches in Figur 2 dargestellt ist. Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich lediglich hinsichtlich der Anordnung von Leitungen und Ventilen über den beiden Tanks 122, 126. Außerdem ist hier die Zentrifuge 114 alternativ ausgestaltet, wobei diese Ausgestaltung getrennt von den übrigen, in Figur 3 gezeigten Maßnahmen, realisierbar ist und zur Erfindung gehört. Dementsprechend wird nachfolgend auch nur auf diesen Unterschied eingegangen. Bezüglich der sonstigen Merkmale sei auf die obige Beschreibung von Figur 2 verwiesen.
  • Zu der bereits erwähnten ersten Verbindungsleitung 142 ist beim zweiten Ausführungsbeispiel eine zweite Verbindungsleitung 144 fluidisch parallel geschaltet. Dabei überbrückt die zweite Verbindungsleitung 144 das erste Ventil 150 und das zweite Ventil 152.
  • In der zweiten Verbindungsleitung 144 sind ein viertes Ventil 156 und ein fünftes Ventil 158 angeordnet. Diese sind ebenso wie die anderen Ventile durch die Steuerungseinheit 105 steuerbar ausgebildet.
  • Die bereits im ersten Ausführungsbeispiel vorhandene zweite Abzweigungsleitung 182 zweigt im zweiten Ausführungsbeispiel nicht von der ersten Verbindungsleitung 142, sondern von der zweiten Verbindungsleitung 144 zwischen den vierten Ventil 156 und dem fünften Ventil 158 ab. Dies erlaubt insgesamt eine erheblich höhere Flexibilität beim Festlegen von fluidischen Pfaden.
  • Beispielsweise kann durch Öffnung des dritten Ventils 154 und des fünften Ventils 158 bei gleichzeitiger Schließung des zweiten Ventil 152 und des vierten Ventils 156 sowie Öffnung des ersten Ventils 150 erreicht werden, dass der erste Tank 122 und der zweite Tank 126 komplett voneinander fluidisch entkoppelt sind. Somit kann beispielsweise der zweite Tank 126 aufbereitet werden, während der erste Tank 122 mit gereinigter Bohrflüssigkeit befüllt wird. In einem solchen Fall kann beispielsweise zur weiteren Unterstützung derartiger Prozesse das achte Ventil 174 geöffnet und das neunte Ventil 176 geschlossen sein, um die in dem zweiten Tank 126 enthaltene Bohrflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf durch die Aufbereitungsanordnung 130 pumpen zu können. Gleichzeitig kann beispielsweise das sechste Ventil 170 geschlossen sein, um die in dem ersten Tank 122 enthaltene Bohrflüssigkeit nicht in den Kreislauf der aufzubereitenden Bohrflüssigkeit eindringen zu lassen. Soll die in dem ersten Tank 122 befindliche Bohrflüssigkeit zur Unterstützung eines Bohrvorgangs ausgegeben werden, so kann gleichzeitig das siebte Ventil 172 geöffnet werden.
  • Aus Gründen der Übersichtlichkeit sei bemerkt, dass in den blockschaltbildartigen Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 nicht alle Sensor- und Steuerleitungen eingezeichnet sind. Dem Fachmann ist aber klar, und es ist auch ausdrücklich offenbart, dass jeder Sensor mit einer entsprechenden Sensorleitung mit der Steuerungseinrichtung 105 verbunden ist. Ebenso ist es dem Fachmann klar, und es ist ebenfalls ausdrücklich offenbart, dass die verschiedenen Pumpen oder sonst angetriebene Elemente der gezeigten Vorrichtung mit entsprechenden Motoren, bevorzugt Elektromotoren ausgestattet und angetrieben sind und diese Elektromotoren über entsprechende Steuerungsleitungen mit der Steuerungseinrichtung 105 verbunden sind und hierüber gesteuert und geregelt werden.
  • Gleiches gilt auch für die verschiedenen Ventile, die ebenfalls mit entsprechenden Steuerungsleitungen mit der Steuerungseinrichtung 105 verbunden sind und über diese gesteuert bzw. geregelt werden. Dem Fachmann ist klar, und auch dies ist ausdrücklich mit offenbart, dass all diese Ventile mit entsprechenden Steuerleitungen mit der Steuerungseinrichtung 105 verbunden sind.
  • In Figur 2 ist eine Zentrifuge 114 gezeigt, deren Rotationsachse bevorzugt vertikal orientiert ist. Allgemein beschreibt das Bezugszeichen 114 eine Trennvorrichtung, die zum Beispiel als Zentrifuge oder als Trommel 114a ausgestaltet ist, aber auch eine horizontal ausgerichtete Rotationsachse aufweist und im Inneren eine (zum Beispiel auch horizontal ausgerichtete) Entmischwelle 113 aufweist, die über einen eigenen Antrieb 117 in Rotation versetzbar ist und so den Trennvorgang, insbesondere im Zusammenspiel mit der Trommel 114a (über den Antrieb 115 angetrieben) zu beeinflussen und zu steuern vermag. Sowohl der Antrieb 115 der Trommel 114a wie auch der Antrieb 117 der Entmischwelle 113 sind mit der Steuerungseinheit 105 steuerungstechnisch je über eine Leitung (oder auch in Bustechnologie vernetzt) verbunden. In der Steuerungseinheit 105o sind unterschiedliche Szenarien abgelegt, wie diese Antriebe 115, 117 zueinander zu steuern sind, um eine gewünschte Entmischqualität zu erreichen. Diese Entmischqualität wird über die verschiedenen Sensoren, die erfindungsgemäß vorgesehen sind, überwacht.
    Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass alle Ventile, Antriebe, Motoren, Pumpen und Sensoren mit der Steuerungseinheit 105 steuerungstechnisch je über Einzelleitungen oder in Bustechnologie verbunden sind und so eine intelligente Regelung möglich ist. Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Regenerieren von Bohrflüssigkeit in einer Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, welches folgende Schritte, in folgender Abfolge von Schritten aufweist:
    - Zuführen der Bohrflüssigkeit in die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung,
    - Bestimmen einer Qualität der Bohrflüssigkeit, wobei die Qualität eingangsseitig durch einen ersten Qualitätssensor (118) bestimmt, wobei das Verfahren durch die folgenden Schritte gekennzeichnet ist:
    - Reinigen der Bohrflüssigkeit, welches abhängig von der eingangsseitig bestimmten Qualität gesteuert wird, wobei das Reinigen mittels eines Rüttelsiebs (112) und/oder einer Zentrifuge (114) erfolgt und die jeweilige Leistung des Rüttelsiebs (112) und der Zentrifuge (114) in Abhängigkeit der ermittelten Qualität festgelegt wird,
    - Bestimmen der Qualität der gereinigten Bohrflüssigkeit durch einen zweiten Qualitätssensor (119), wobei in Abhängigkeit der Qualität die Bohrflüssigkeit in einen ersten Tank (122) oder in einen zweiten Tank (126) gefüllt wird,
    - Aufbereitung einer in einem Tank befindlichen Bohrflüssigkeit schlechter Qualität, wobei zum Aufbereiten der Bohrflüssigkeit ein Stütz-, Gleit- oder Schmiermittel und/oder eine Flüssigkeit zugesetzt wird,
    - und Ausgabe einer in einem Tank (122, 126) befindlichen Bohrflüssigkeit guter Qualität.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Regenerieren ein Reinigen umfasst.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem Aufbewahren eine Qualität der Bohrflüssigkeit bestimmt wird, insbesondere nach dem Reinigen, und abhängig davon die Bohrflüssigkeit in einen ersten Tank (122) oder in einen zweiten Tank (126) gefüllt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrflüssigkeit guter Qualität in einen Tank (122, 126) zur aufbereitungsfreien Ausgabe gefüllt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrflüssigkeit schlechter Qualität zur Aufbereitung in einen Tank (122, 126) gefüllt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität und/oder Füllstand jeweiliger Bohrflüssigkeit in einem Tank bestimmt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbereiten die aufzubereitende Bohrflüssigkeit im Kreislauf gepumpt wird.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Aufbereitung in einem Tank befindlicher Bohrflüssigkeit gleichzeitig Bohrflüssigkeit aus einem anderen Tank ausgegeben wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Qualität und/oder Menge der ausgegebenen Bohrflüssigkeit gemessen und gespeichert wird.
  10. Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen, wobei die Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung
    - zumindest einen ersten Qualitätssensor (118) zur Bestimmung der Qualität der Bohrflüssigkeit eingangsseitig und einen zweiten Qualitätssensor (119) zur Bestimmung der Qualität der gereinigten Bohrflüssigkeit,
    - ein Rüttelsieb (112) und/oder eine Zentrifuge (114) zum Reinigen der Bohrflüssigkeit
    - und einen ersten Tank (122) und einen zweiten Tank (126) zur Aufnahme von Bohrflüssigkeit umfasst.
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