EP3231983A1 - Verfahren zur aufbereitung und wiederverwertung von bohrschlamm - Google Patents

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EP3231983A1
EP3231983A1 EP16164758.1A EP16164758A EP3231983A1 EP 3231983 A1 EP3231983 A1 EP 3231983A1 EP 16164758 A EP16164758 A EP 16164758A EP 3231983 A1 EP3231983 A1 EP 3231983A1
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drilling
soil
mud
treatment
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Josef Schad
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Max Wild GmbH
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    • E21B21/066—Separating solids from drilling fluids with further treatment of the solids, e.g. for disposal

Definitions

  • the invention relates to a method for the treatment and at least partially recycling of drilling mud arising from a well.
  • drilling fluids When drilling holes (for example, horizontal or vertical holes, such as holes for thermal probes), drilling fluids are used, which are pumped into the hole through the bit.
  • the drilling fluids are composed of different substances, the main component is mostly water.
  • the aggregate usually bentonite is used, which forms a suspension together with the water content.
  • drilling fluids contain further additives, which are adapted to the substrate to be drilled.
  • the purpose of the drilling fluids is to cool and lubricate the drill head and to stabilize the resulting drill channel and to remove the soil.
  • the used drilling fluid is pumped out of the well again and then contains material from the well.
  • the material from the borehole can also include pollutants such as heavy metals or washed-out contaminated sites.
  • the invention proposes a method for the preparation and at least partially recycling incurred in a well bore drilling mud, wherein in a Bohrflüssülvorlage the drilling fluid is kept, which is transported to the location of the well bore, where the drilling fluid in particular as lubrication and Rinsing agent is used in the drilling operations and is contaminated by soil components to form drilling mud and the drilling mud is transported to a treatment plant where there is at least partial separation of the soil constituents from the drilling mud, thereby rendering conditioned drilling fluid in the drilling mud Bohr mecanicungsvorlage is directed and stored and the separate soil or rock components are stored.
  • the inventive approach is not limited to the method as just described, but also includes a treatment plant for the treatment of resulting in a well drilling mud, the processing plant at least one input bunker, at least one processing or separation stage for a separation of soil or Comprises rock components from the drilling mud and a drilling mud template.
  • the approach according to the invention comprises a system for the treatment and at least partial recycling of drilling mud resulting from a well, which serves in particular for carrying out the method according to the invention, wherein the system comprises a treatment plant as just mentioned, a drilling device which collects the resulting drilling mud in a collector and transport means for transporting drilling mud held in the processing plant to the drilling rig at the location of the wellbore and for transporting drilling mud collected in the collector to the processing plant.
  • Bentonite is also recovered in the recycling process, either as bulk material or, because it is dissolved in the water, it is still in the drilling fluid after the recycling step.
  • the proposal according to the invention therefore also reduces the consumption of bentonite, since this additive is used several times.
  • the Bohrülülungsvorlage is at the treatment plant, which shows that the used transport vehicles always loaded, once with prepared drilling fluid to the site and on the way back with (dirty) drilling mud drives.
  • the central processing plant ensures a high processing quality.
  • the processing plant can be capacitively designed so that an effective process management is possible, which is also the basis for an economically successful concept.
  • the separated soil or rock components are skilfully stored in the processing plant and can be used there, for example, as building materials, for example in road construction and the like. Since the constituents have different particle sizes, one will make a mechanical separation with a variety of sieves and the like, the resulting fractionation of the material is advantageous for the further use of these materials.
  • the central use of a treatment plant also allows a complete documentation of the recovery of the drilling mud produced at the construction site and thus ensures that this material is not applied to agricultural land, for example, and may then enter the food chain.
  • the system according to the invention also ensures that the resulting drilling mud is actually disposed of by the construction site because Due to the data documentation it is known what quantity of drilling fluid was delivered there.
  • the proposal according to the invention combines in a simple and convincing manner an economically viable concept with a high level of environmental protection.
  • the proposal advantageously provides for the analysis of drilling mud delivered to the treatment plant and, depending on the result of the analysis, either a separation of the soil constituents from the drilling mud, a separation of the soil constituents from the drilling mud and a subsequent drilling Conditioning of the soil or rock components or a conditioning of the drilling mud and a subsequent landfill takes place.
  • the further processing, treatment or separation of the drilling mud takes place. It is provided in a first variant that, if the analysis reaches a harmless result, only one (for example mechanical) separation of the soil or rock constituents of the drilling mud takes place. If a substance is detected during the analysis that precludes conventional preparation, at least two further variants exist for the further procedure.
  • the noxious ingredient is non-volatile, ie suitably separable from the water, which makes up the majority of the drilling mud, and in a first variant separation of the soil or rock components from the drilling mud is performed, for example, by means of a thermal separation step and afterwards the remaining soil or rock components with the pollutant conditioned.
  • Conditioning is understood here to mean the admixture of a binder and the processing of the drilling mud into an impracticable solid, for example a concrete, that is, under some circumstances, another product that can be used. Alternatively, this resulting solid can also be deposited.
  • the analysis provided here can be done manually, for example, or in an automated step whereby, for example, common pollutants such as heavy metals, etc., are taken care of.
  • this is preferably realized in such a way that an analysis stage is provided in the conveying direction of the drilling mud before, in or after the inlet bunker, and the drilling mud is supplied to the processing or separation stages for processing depending on the analytical result.
  • the delivered drilling mud is stored in the input bunker, which represents a corresponding worklist for the treatment plant. It may be convenient that the analysis takes place prior to filling in the entrance bunker, for example, to spend the delivered cargo after analysis to another location, and there to feed the treatment. Alternatively, it is of course possible that the analysis or analysis stage is provided in or after the entrance bunker, and then, depending on the analysis result, quasi in the flow, the drilling mud is fed to one or the other treatment.
  • conditioning takes place by the addition of a binder, in particular cement, lime or a cement-lime mixture.
  • a binder in particular cement, lime or a cement-lime mixture.
  • this binder does not affect the setting of the drilling mud to a product of concrete strength.
  • the drilling mud contains bentonite, which binds a lot of moisture and also contains other additives such as polymers.
  • a concrete produced in this way is no longer chemically washable, which in particular improves its disposal as well as storability, but also its further use, for example as a building material or aggregate in road construction, or as liquid soil in sewer construction and so on.
  • the use of cement, lime or a lime-cement mixture for conditioning of borehole-containing, in particular bentonite-containing, mixed with soil or rock constituents drilling mud is also proposed. Also, this proposal solves the problem initially posed, because this will provide a means available to reuse the drilling mud at least partially, for example as aggregate or building material.
  • the following values are provided as the lower limit: 5, 8, 10, 12,% [weight] in relation to the mass of the drilling mud.
  • the upper limit is, for example, the following values: 15, 18, 20, 22, 25% [weight] in relation to the mass of the drilling mud.
  • the disclosure of this application includes the set of all intervals which consists of all possible combinations of the aforementioned upper and lower limits.
  • the lime-cement mixture has the following mixing ratios.
  • the upper limit is, for example, the following values: 30, 40, 50, 60, 65, 75, 85, 90% [weight] based on the mass of the mixture.
  • the upper limit is, for example, the following values: 30, 40, 50, 60, 65, 75, 85, 90% [weight] based on the mass of the mixture.
  • the disclosure of this application includes the set of all intervals defined by all possible combinations of the aforementioned upper and lower limits. According to the invention, the mixture may have further constituents, which is why the two fractions do not necessarily have to yield 100% in total. It is clear that the disclosure excludes those variants which exceed 100% in the sum of the individual constituents.
  • the drilling mud is separated by a thermal separation stage.
  • this separation stage is relatively energy consuming, but leads to a considerable material, i. Mass reduction, which is particularly advantageous for a subsequent landfill.
  • the thermal separation stage is used when a pollutant was found in the analysis provided on the input side, which can be isolated for example only by the thermal separation stage in a suitable manner.
  • the water evaporated in the thermal separation stage is condensed and the condenser heat released in this process is used to preheat the drilling mud.
  • the condenser heat released in this process is used to preheat the drilling mud.
  • the composition of the drilling mud is monitored in the drilling fluid master and, if appropriate, controlled by drilling mud suspension means is added.
  • drilling fluid suspending agent will be withdrawn from the drilling mud or the fluid as a result of the treatment of the drilling mud, which is then disadvantageous in the further use.
  • the drilling mud is separated mechanically, in particular by screening or centrifuging. Such treatment is more cost-effective and is particularly appropriate if no harmful pollutants were found in the analysis.
  • the invention also includes that the separate components, sorted by grain size and / or intended use as bulk or packaged bagged goods, or the like is stored.
  • FIG. 1 the entire cycle of drilling fluid is shown schematically.
  • the presentation begins with the filling of the reservoir 23 on the drill 2 with fresh drilling fluid, which was delivered here by the means of transport 3, 3a.
  • the fresh drilling fluid is then supplied to the drilling apparatus 2 from the reservoir 23 during operation of the drilling apparatus 2 (an exemplary horizontal drilling apparatus) via the conduit 21 for cooling and lubrication, as described.
  • Spent drilling fluid is collected as drilling mud via the line 22 in the collector 20 and collected there until the transport 3, 3b picks up there, which is consequently the same transport 3, 3a, which has previously filled the fresh drilling fluid into the reservoir 23.
  • the means of transport 3, 3c drives the drilling mud removed from the collector 2 to the input bunker 10 of the processing plant 1.
  • the analysis stage 11 in which an analysis of the supplied drilling mud is carried out and on the basis of this analysis result it is decided how the supplied drilling mud is processed by means of the various separation stages 12, 12a, 12b, 12c.
  • a drain line 13 connects, at which the various separation stages 12,12a, 12b, 12c through shut-off valves 14a, 14b, and 14c can be connected.
  • an automatically operating analysis stage 11 will act on the respective shut-off valves 14a, 14b, and 14c by appropriate actuators, thus allowing automated flow of the drilling mud.
  • the first separation stage 12a is used for heavily contaminated or contaminated drilling mud, in the direction of flow of the drilling mud in the discharge line 13 second separation stage 12, 12 b for less contaminated or contaminated drilling mud and the last separation stage 12, 12 c serves only a mechanically dominated separation of the soil and rock components of uncontaminated drilling mud. Therefore, the different concepts for the treatment or separation of the drilling mud fed into the separation stages differ from each other.
  • the first separation stage 12, 12 a conditions the drilling mud so that it can be stored in the landfill 4.
  • the conditioning is carried out by adding binder through the filling area 15 at the separation stage 12a.
  • the binder for example lime, cement or a lime-cement mixture, results in a concrete-like composite of the drilling mud, which can be landfilled, for example is because pollutants from these can not be washed out.
  • the second separation stage 12b is designed as a thermal separation stage and reduces the mass and volume of the drilling mud by evaporating the water in the drilling mud. Therefore, here also a steam cloud 16 is indicated and the separation stage 12b comprises a heater 17. Instead of losing the evaporated water in a water vapor cloud 16, it is also intended to recondensate the evaporated water in a heat exchanger and then to feed it via the conduit 18 to the Bohr Hughesvorlage 19 ,
  • the third separation stage 12c is also connected to the Bohr Hughesvorlage 19 via a line 100.
  • This third separation stage 12c is designed as a mechanically acting separation stage.
  • mechanical concepts are used which, for example, use gravity, different masses or different particle sizes of the components for a division / separation.
  • the separation stage 12c comprises one or more components of the following group: vibrating screen, cyclone, sieves, shakers, centrifuges (this list is not exhaustive).
  • this separation stage also includes a plurality of successively arranged components of the above-described group.
  • the reference numeral 5 denotes a heap of rubble of the soil and rock components produced as bulk material and produced in this separation step 12c. This material can be reused, for example, as a building material in road construction, or as an aggregate in other applications.
  • the Bohr Hughesvorlage 19 holds new, intended for use before, ready mixed drilling fluid, which is then filled if necessary in the transport vehicle 3, 3d, to transport this to the construction site where the drill 2 is located.
  • a mixer 101 is provided, which ensures homogenization of the prepared drilling fluid.
  • a sensor 102 is provided to monitor the quality of the drilling fluid held, and in particular to monitor the proportion of drilling fluid suspension means. If the proportion of Bohr mecanicungssuspensionsstoff too low, it will be replenished from the supply 103 to Bohrpülungssuspensionsstoff. This too can be done automatically.
  • the mixer 101 provides for even distribution of the newly introduced drilling fluid suspending agent.
  • a tanker vehicle As a means of transport 3, a tanker vehicle is seen in this overview, shown, but without limiting the invention, in particular the inventive system thereto. It is clear that instead of a tanker vehicle as a means of transport 3, a container transporter is provided which unloads or charges the corresponding containers at the construction site or the processing plant 1.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung von bei einer Erdbohrung anfallendem Bohrschlamm. In einer Bohrspülungsvorlage wird die Bohrspülung vorgehalten, welche zu dem Ort der Erdbohrung transportiert wird. Dort wird diese als Schmier- und Spülmittel bei den Bohrarbeiten verwendet, und durch Boden- bzw. Gesteinsbestandteile zu Bohrschlamm verunreinigt und gesammelt. Der Bohrschlamm wird zu einer Aufbereitungsanlage transportiert, wo eine zumindest teilweise Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm erfolgt. Die dadurch aufbereitete Bohrspülung wird in die Bohrspülungsvorlage geleitet und vorgehalten und die davon getrennte Boden- bzw. Gesteinsbestandteile werden gelagert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung von bei einer Erdbohrung anfallendem Bohrschlamm.
  • Bei der Anfertigung von Erdbohrungen (zum Beispiel Horizontalbohrungen oder Vertikalbohrungen, wie zum Beispiel Bohrungen für Thermalsonden) kommen Bohrspülungen zum Einsatz, die über den Bohrkopf in das Bohrloch gepumpt werden. Die Bohrspülungen sind aus verschiedenen Stoffen zusammengesetzt, wobei der Hauptbestandteil meist Wasser ist. Als Zuschlagsstoff wird meist Bentonit eingesetzt, welches zusammen mit dem Wasseranteil eine Suspension bildet. Darüber hinaus enthalten Bohrspülungen weitere Zuschläge, die an den zu bohrenden Untergrund angepasst werden. Die Bohrspülungen haben zur Aufgabe, den Bohrkopf zu kühlen und zu schmieren sowie den entstehenden Bohrkanal zu stabilisieren und das Erdreich abzuführen. Zur Fertigstellung der Bohrung wird die gebrauchte Bohrspülung wieder aus dem Bohrloch abgepumpt und enthält dann Material aus dem Bohrloch. Zu dem Material aus dem Bohrloch können auch Schadstoffe wie beispielsweise Schwermetalle oder ausgewaschene Altlasten zählen.
  • Bislang wurde der Bohrschlamm auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht, oder in Gänze auf Deponien, unter hohem Kostenaufwand, gelagert. Da die konkrete Zusammensetzung des Bohrschlamms unbekannt ist, ist eine Ausbringung auf landwirtschaftlichen Flächen letztendlich ein unkalkulierbares Risiko.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher eine Möglichkeit vorzuschlagen, wie der bei Bohrarbeiten anfallende Bohrschlamm zumindest teilweise wiederverwertet werden kann.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung von bei einer Erdbohrung anfallenden Bohrschlamm vor, wobei in einer Bohrspülungsvorlage die Bohrspülung vorgehalten wird, welche zu dem Ort der Erdbohrung transportiert wird, dort die Bohrspülung insbesondere als Schmier- und Spülmittel bei den Bohrarbeiten verwendet wird und durch Boden- bzw. Gesteinsbestandteile zu Bohrschlamm verunreinigt und gesammelt wird, der Bohrschlamm zu einer Aufbereitungsanlage transportiert wird, wo eine zumindest teilweise Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm erfolgt, die dadurch aufbereitete Bohrspülung in der Bohrspülungsvorlage geleitet und vorgehalten wird und die davon getrennte Boden- bzw. Gesteinsbestandteile gelagert werden.
  • Dabei beschränkt sich der erfindungsgemäße Lösungsansatz nicht nur auf das Verfahren, wie soeben beschrieben, sondern umfasst auch eine Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von bei einer Erdbohrung anfallenden Bohrschlamm, wobei die Aufbereitungsanlage zumindest einen Eingangsbunker, mindestens eine Bearbeitungs- oder Trennstufe für eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm und eine Bohrspülungsvorlage aufweist.
  • Des Weiteren umfasst der erfindungsgemäße Ansatz ein System für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung von bei einer Erdbohrung anfallenden Bohrschlamms, welches insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, wobei das System eine wie eben angegebene Aufbereitungsanlage, ein Bohrgerät, das den anfallenden Bohrschlamm in einem Sammler auffängt und ein Transportmittel aufweist, das dazu dient, in der Aufbereitungsanlage vorgehaltene Bohrspülung zu dem Bohrgerät an dem Ort der Erdbohrung zu transportieren und beim Bohrgerät in dem Sammler gesammelten Bohrschlamm zur Aufbereitungsanlage zu transportieren.
  • Die Erfindung schlägt einen dritten weg zur Verwendung des Bohrschlammes vor. Es handelt sich um einen kompletten Recyclingsprozess, der durch das Verfahren, die Aufbereitungsanlage und dem System beschreiben wird, für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung des bei Erdbohrungen anfallenden Bohrschlammes vor. Hierbei stehen mehrere positive Effekte im Vordergrund:
    • Zunächst wird das kostbare Wasser in dem beschriebenen beseitigen Prozess mehrfach genutzt, was diese natürliche Ressourcen schont.
  • In dem Recyclingsprozess fällt auch Bentonit an, dass entweder als Schüttware ausgeschieden wird oder aber, weil im Wasser gelöst, nach dem Recyclingschritt noch in die Bohrspülvorlage ist. Der erfindungsgemäße Vorschlag reduziert daher auch den Verbrauch von Bentonit, da auch dieser Zuschlagstoff mehrfach genutzt wird.
  • Vorteilhafterweise befindet sich die Bohrspülungsvorlage bei der Aufbereitungsanlage, wodurch sich ergibt, dass die eingesetzten Transportfahrzeuge immer beladen, einmal mit vorbereiteter Bohrspülung zur Baustelle und auf dem Rückweg mit (verschmutzten) Bohrschlamm, fährt. Dabei gewährleistet die zentrale Aufbereitungsanlage eine hohe Aufbearbeitungsqualität. Die Aufbereitungsanlage kann dabei kapazitiv so ausgelegt werden, dass eine effektive Prozessführung möglich ist, die auch Grundlage für ein wirtschaftlich erfolgreiches Konzept ist.
  • Die abgeschiedenen Boden- bzw. Gesteinsbestandteile werden geschickterweise im Bereich der Aufbereitungsanlage gelagert und können dort zum Beispiel als Baustoffe, zum Beispiel im Straßenbau und ähnlichem wieder eingesetzt werden. Da die Bestandteile unterschiedliche Korngrößen aufweisen, wird man eine mechanische Trennung mit einer Vielzahl von Sieben und ähnlichem vornehmen, die Die hierdurch erfolgte Fraktionierung des Materials ist für die weitere Verwendung dieser Materialien von Vorteil.
  • Der zentrale Einsatz einer Aufbereitungsanlage erlaubt auch eine lückenlose Dokumentation der Verwertung des bei der Baustelle entstandenen Bohrschlammes und stellt somit auch sicher, dass dieses Material nicht zum Beispiel auf landwirtschaftlichen Flächen ausgebracht wird und dann unter Umständen in die Nahrungskette gelangt.
  • Das erfindungsgemäße System stellt auch sicher, dass der anfallende Bohrschlamm tatsächlich von der Baustelle entsorgt wird, da aufgrund der Datendokumentation bekannt ist, welche Menge an Bohrspülung dort angeliefert wurde.
  • Der erfindungsgemäße Vorschlag verbindet dabei in einfacher wie überzeugender Weise ein wirtschaftlich tragfähiges Konzept mit einem hohen Anspruch an Umweltschutz.
  • Des Weiteren ist in dem Vorschlag vorteilhafter Weise vorgesehen, dass in die Aufbereitungsanlage angelieferter Bohrschlamm analysiert wird, und in Abhängigkeit des Analyseergebnisses entweder eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm, eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile vom Bohrschlamm und eine anschließende Konditionierung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile oder eine Konditionierung des Bohrschlamm und eine anschließende Deponierung erfolgt.
  • In Abhängigkeit der eingangsseitig vorgesehenen Analyse, die bevorzugt in einer Analysestufe durchgeführt wird, erfolgt dann die weitere Bearbeitung, Aufbereitung oder Trennung des Bohrschlammes. Dabei ist in einer ersten Variante vorgesehen, dass, wenn die Analyse zu einem unbedenklichen Ergebnis gelangt, nur eine (zum Beispiel mechanische) Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm erfolgt. Wird bei der Analyse ein Stoff entdeckt, der eine herkömmliche Aufbereitung ausschließt, so bestehen grundsätzlich mindestens zwei weitere Varianten für die weitere Vorgehensweise. Oftmals ist der schädliche Bestandteil nicht flüchtig d.h. in geeigneter Weise vom Wasser, was den Großteil des Bohrschlamm ausmacht, separierbar und es wird in einer ersten Variante eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile vom Bohrschlamm, zum Beispiel mit Hilfe eines thermischen Trennschrittes durchgeführt und hernach der verbleibende Boden- bzw. Gesteinsbestandteile mit dem Schadstoff konditioniert.
  • Unter Konditionierung versteht man dabei die Beimengung eines Bindemittels und die Aufarbeitung des Bohrschlammes zu einem unauswaschbaren Feststoff, zum Beispiel einem Beton, also unter Umständen auch sonst nutzfähigem Produkt. Alternativ kann dieser dadurch entstehende Feststoff auch deponiert werden.
  • Die hier vorgesehene Analyse kann dabei zum Beispiel händisch erfolgen oder aber in einem automatisierten Schritt wobei zum Beispiel auf gängige Schadstoffe wie Schwermetalle usw. acht gegeben wird.
  • Anlagetechnisch wird das bevorzugt so realisiert, dass in Förderrichtung des Bohrschlammes vor, in oder nach dem Eingangsbunker eine Analysestufe vorgesehen ist, und der Bohrschlamm in Abhängigkeit des Analysenergebnisses unterschiedlichen Bearbeitung- oder Trennstufen zur Aufbereitung zugeleitet wird.
  • Üblicherweise wird der angelieferte Bohrschlamm in den Eingangsbunker eingelagert, der einen entsprechenden Arbeitsvorrat für die Aufbereitungsanlage darstellt. Es kann günstig sein, dass die Analyse vor dem Einfüllen in den Eingangsbunker erfolgt, um zum Beispiel die angelieferte Ladung nach der Analyse an einen anderen Ort zu verbringen, und dort der Aufbereitung zuzuführen. Alternativ ist es natürlich möglich, dass die Analyse bzw. Analysestufe in oder nach dem Eingangsbunker vorgesehen ist, und dann in Abhängigkeit des Analyseergebnisses, quasi im Fluss, der Bohrschlamm der einen oder anderen Aufbereitung zugeleitet wird.
  • Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Vorschlags ist vorgesehen, dass eine Konditionierung durch den Zusatz eines Bindemittels, wie insbesondere Zement, Kalk oder einer Zement-Kalk-Mischung erfolgt. Überraschenderweise wurde gefunden, dass dieses Bindemittel ein Abbinden des Bohrschlammes zu einem Produkt mit betonüblicher Festigkeit nicht beeinträchtigt. Dies ist umso erstaunlicher, als dass der Bohrschlamm Bentonit enthält, welcher viel Feuchtigkeit bindet und auch noch andere Zusätze die Polymere usw. enthält. Ein so hergestellter Beton ist auch nicht mehr chemisch auswaschbar, was insbesondere seine Deponier- wie auch Lagerfähigkeit, aber auch seine weitere Verwendung zum Beispiel als Baumaterial oder Zuschlagstoff im Straßenbau, bzw. als Flüssigboden im Kanalbau usw. verbessert.
  • Durch die Variation der Mengenverhältnisse von Bohrschlamm, Zement und/oder Kalk, Wasser und sonstigen Zuschlagstoffen kann man Einfluss auf die Festigkeit und Dichte des Endproduktes nehmen. Mit einem größeren Zementanteil erhält man einen festeren Beton, ein deponiefähigen Beton erhält man bereits mit einer Masse von 120-200 kg Zement pro Tonne Bohrschlamm. Bei einer solchen Konditionierung des Bohrschlammes fällt kein Abwasser an.
  • Erfindungsgemäß wird auch die Verwendung von Zement, Kalk oder einer Kalk-Zement-Mischung zur Konditionierung von bei Erdbohrung anfallenden, insbesondere Bentonit beinhaltenden, mit Boden- bzw. Gesteinsbestandteilen versetzten Bohrschlamm vorgeschlagen. Auch dieser Vorschlag löst die eingangs gestellte Aufgabe, denn hierdurch wird eine Mittel zur Verfügung gestellt, den Bohrschlamm zumindest teilweise, zum Beispiel als Zuschlags- oder Baumaterial wiederzuverwenden.
  • Bevorzugterweise wird dabei vorgeschlagen, dass ca. 5-25 % [Gew.] Zement, Kalk oder einer Kalk-Zement-Mischung, bezogen auf den die Masse des Bohrschlammes zur Konditionierung des Bohrschlammes verwendet wird.
  • Insbesondere wird für den den Anteil von Zement, Kalk oder einer Kalk-Zement-Mischung in der erfindungsgemäßen Verwendung ein Intervall angegeben, das durch eine obere und untere Grenze beschrieben ist.
  • Als Untergrenze sind zum Beispiel dabei folgende Werte vorgesehen: 5, 8, 10, 12, % [Gew.] bezogen auf den die Masse des Bohrschlammes.
  • Als Obergrenze gelten zum Beispiel folgende Werte: 15, 18, 20, 22, 25 % [Gew.] bezogen auf den die Masse des Bohrschlammes.
  • Die Offenbarung dieser Anmeldung umfasst die Menge von allen Intervallen, die durch alle mögliche Kombinationen der vorgenannten Ober- und Untergrenzen besteht.
  • Die Kalk-Zement-Mischung weist dabei folgende Mischungsverhältnisse auf.
  • Der Anteil von Kalk an der Mischung wird ebenfalls durch ein Intervall beschrieben:
    • Als Untergrenze sind zum Beispiel dabei folgende Werte vorgesehen: 5, 10, 15, 25, 35, 40 % [Gew.] bezogen auf den die Masse der Mischung.
  • Als Obergrenze sind zum Beispiel dabei folgende Werte vorgesehen: 30, 40, 50, 60, 65, 75, 85, 90 % [Gew.] bezogen auf den die Masse des Mischung.
  • Der Anteil von Zement an der Mischung wird ebenfalls durch ein Intervall beschrieben:
    • Als Untergrenze sind zum Beispiel dabei folgende Werte vorgesehen: 5, 10, 15, 25, 35, 40 % [Gew.] bezogen auf den die Masse der Mischung.
  • Als Obergrenze sind zum Beispiel dabei folgende Werte vorgesehen: 30, 40, 50, 60, 65, 75, 85, 90 % [Gew.] bezogen auf den die Masse des Mischung.
  • Die Offenbarung dieser Anmeldung umfasst die Menge von allen Intervallen, die durch alle möglichen Kombinationen der vorgenannten Ober- und Untergrenzen definiert ist. Die Mischung kann erfindungsgemäß noch weitere Bestandteile aufweisen, weswegen die beiden Anteile in Summe nicht zwingend 100% ergeben müssen. Es ist klar, daß die Offenbarung solche Varianten ausschließt die in Summer der einzelnenen Bestandteile 100 % übersteigen.
  • Des Weiteren ist vorgesehen, dass der Bohrschlamm durch eine thermische Trennstufe getrennt wird. Diese Trennstufe ist zwar verhältnismäßig energieaufwändig, führt aber zu einer erheblichen Material- d.h. Massenverringerung, was insbesondere für eine anschließende Deponierung von Vorteil ist. Auch wird die thermische Trennstufe dann eingesetzt, wenn bei der eingangsseitig vorgesehenen Analyse ein Schadstoff aufgefunden wurde, der zum Beispiel nur durch die thermische Trennstufe in geeigneter Weise isoliert werden kann.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das in der thermischen Trennstufe verdampfte Wasser kondensiert wird und die hierbei freigesetzte Kondenswärme zur Vorwärmung des Bohrschlamms verwendet wird. Durch eine solche Ausgestaltung wird zumindest ein Teil der eingesetzten Energie zurückgewonnen sowie das Wasser nicht verloren, insbesondere weil das kondensierte Wasser aus der thermischen Trennstufe vorteilhafterweise der Bohrspülungsvorlage zugeleitet wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass in der Bohrspülungsvorlage die Zusammensetzung der Bohrspülung überwacht wird und gegebenenfalls gesteuert Bohrspülungssuspensionsmittel zugesetzt wird. Eine solche Vorgehensweise stellt sicher, dass die vorgehaltene Bohrspülung eine ausreichende und auch sichergestellte Qualität aufweist. Es ist nämlich nicht auszuschließen, dass durch die Aufbereitung des Bohrschlammes dem Bohrschlamm bzw. der Flüssigkeit auch Bohrspülungssuspensionsmittel entzogen wird, was dann bei der weiteren Verwendung nachteilig ist.
  • Des Weiteren ist günstiger Weise vorgesehen, dass der Bohrschlamm mechanisch, insbesondere durch Siebung oder Schleudern getrennt wird. Eine solche Aufbereitung ist kostengünstiger und bietet sich insbesondere dann an, wenn keine schädlichen Schadstoffe bei der Analyse gefunden wurden.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei der Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm die ausgeschiedenen wurden bzw. Gesteinsbestandteile gelagert werden. Als Lagerung im Sinne der Erfindung wird dabei zum Beispiel angesehen, dass mechanisch oder thermisch getrennte Bestandteile des Bohrschlamms konditioniert und deponiert werden.
  • Im Sinne der Erfindung alternativ ist hierzu zu sehen, dass mechanisch oder thermisch getrennte Bestandteile des Bohrschlamms als Baumaterialien wieder verwendet werden. Auch dies beschreibt eine Lagerung der getrennten Bestandteile.
  • Darüber hinaus wird von der Erfindung auch umfasst, dass die getrennten Bestandteile, sortiert nach Korngröße und/oder Verwendungszweck als Schüttware oder verpackte Sackware, oder ähnlichem gelagert wird.
  • In diesem Zusammenhang wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf die Aufbereitungsanlage beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder Verwendung 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 oder Verwendung genannte, bauliche also vorrichtungsgemäße Merkmale können auch im Rahmen der Ansprüche für die Aufbereitungsanlage oder dem System berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
  • Desweiteren wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf die Aufbereitungsanlage beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Systems übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten. Gleiches gilt auch in umgekehrter Richtung, das bedeutet, nur im Bezug auf das System genannte Merkmale können auch im Rahmen der Ansprüche für die Aufbereitungsanlage berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
  • Desweiteren wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf das System beschriebenen Merkmale und Eigenschaften aber auch Verfahrensweisen sinngemäß auch bezüglich der Formulierung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder Verwendung übertragbar und im Sinne der Erfindung einsetzbar und als mitoffenbart gelten.
  • Desweiteren wird insbesondere darauf hingewiesen, dass alle im Bezug auf die Verwendung 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, die Verwendung beschreibende Merkmale können auch im Rahmen der Ansprüche für die Verwendung berücksichtigt und beansprucht werden und zählen ebenfalls zur Offenbarung.
  • In der Zeichnung ist die Erfindung insbesondere in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in einer schematischen Ansicht das erfindungsgemäße Verfahren
  • In der Figur 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 ist 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.
  • In der Figur 1 ist der gesamte Kreislauf der Bohrspülung schematisch aufgezeigt. Die Darstellung beginnt bei dem Auffüllen des Vorratsbehälters 23 am Bohrgerät 2 mit frischer Bohrspülung, die durch das Transportmittel 3, 3a hier angeliefert wurde. Die frische Bohrspülung wird aus dem Vorratsbehälter 23 dann bei Betrieb des Bohrgerätes 2 (einem exemplarischen horizontal Bohrgerät) über die Leitung 21 zur Kühlung und Schmierung, wie beschrieben, dem Bohrgerät 2 zugeleitet. Verbrauchte Bohrspülung wird als Bohrschlamm über die Leitung 22 im Sammler 20 aufgefangen und dort gesammelt, bis das Transportmittel 3, 3b dieses dort abholt, was konsequenterweise das gleiche Transportmittel 3, 3a ist, das zuvor die frische Bohrspülung in den Vorratsbehälter 23 eingefüllt hat.
  • Im nächsten Schritt fährt das Transportmittel 3, 3c den aus dem Sammler 2 entnommenen Bohrschlamm zu dem Eingangsbunker 10 der Aufbereitungsanlage 1. Vor, in oder nach dem Eingangsbunker 10 befindet sich die Analysestufe 11, in der eine Analyse des angelieferten Bohrschlammes durchführt und aufgrund dieses Analysenergebnis wird entschieden, wie der angelieferte Bohrschlamm mit Hilfe der verschiedenen Trennstufen 12,12a, 12b, 12c aufbereitet wird. Ausgangsseitig an den Eingangsbunker 10 schließt sich daher eine Abflussleitung 13 an, an der die verschiedenen Trennstufen 12,12a, 12b, 12c durch Absperrventile 14a, 14b, und 14c anschließbar sind. Es ist auch vorgesehen, dass eine automatisch arbeitende Analysestufe 11 durch entsprechende Stellelemente auf die jeweiligen Absperrventile 14a, 14b, und 14c wirkt, und so einen automatisierten Fluss des Bohrschlammes erlaubt.
  • Entlang der Abflussleitung 13 befinden sich verschiedene Trennstufen 12,12a, 12b, 12c, die, entsprechend dem Verschmutzungsgrad des angelieferten Bohrschlammes eingesetzt werden. Beispielhaft wird die erste Trennstufe 12a für stark verschmutzten oder kontaminierten Bohrschlamm eingesetzt, in Flussrichtung des Bohrschlamm in der Abflussleitung 13 zweite Trennstufe 12,12 b für weniger verschmutzten oder kontaminierten Bohrschlamm und die letzte Trennstufe 12,12 c dient nur einer mechanisch dominierten Trennung der Boden- und Gesteinsbestandteile von an sich nicht kontaminiertem Bohrschlamm. Daher unterscheiden sich auch die verschiedenen Konzepte für die Aufbereitung bzw. Trennung des in die Trennstufen eingelieferten Bohrschlammes untereinander.
  • Die erste Trennstufe 12, 12 a konditioniert dem Bohrschlamm derart, dass dieser in der Deponie 4 eingelagert werden kann. Die Konditionierung erfolgt dabei durch eine Zugabe von Bindemittel über den Einfüllbereich 15 an der Trennstufe 12a. Das Bindemittel, zum Beispiel Kalk, Zement oder eine Kalk-Zement-Mischung führt zu einem betonartigen Verbund des Bohrschlamm, der zum Beispiel deponierbar ist, da Schadstoffe aus diesen nicht mehr ausgewaschen werden können.
  • Die zweite Trennstufe 12b ist als thermische Trennstufe ausgelegt und reduziert die Masse und Volumen des Bohrschlammes durch ein Verdampfen des Wassers im Bohrschlamm. Daher ist hier auch eine Wasserdampfwolke 16 angedeutet und die Trennstufe 12b umfasst eine Heizung 17. Anstelle das verdampfte Wasser in einer Wasserdampfwolke 16 zu verlieren, ist aber auch vorgesehen, das verdampfte Wasser in einem Wärmetauscher zurückzukondensieren und dann über die Leitung 18 der Bohrspülvorlage 19 zuzuleiten.
  • Die dritte Trennstufe 12c ist auch über eine Leitung 100 mit der Bohrspülvorlage 19 verbunden. Diese dritte Trennstufe 12c ist als mechanisch wirkende Trennstufe ausgebildet. Bei einer mechanisch wirkende Trennstufe 12c werden mechanische Konzepte verwendet, die zum Beispiel die Schwerkraft, unterschiedliche Massen oder unterschiedliche Korngrößen der Bestandteile für eine Aufteilung/Trennung nutzt. Die Trennstufe 12 c umfasst daher zum Beispiel ein oder mehrere Bauteile der nachfolgenden Gruppe: Schüttelsieb, Zyklon, Siebe, Shaker, Zentrifugen (wobei diese Liste nicht abschließend ist). Geschickterweise umfasst diese Trennstufe auch mehrere, hintereinander angeordnete Bauteile der vorbeschriebenen Gruppe. Mit dem Bezugszeichen 5 ist ein Schutthaufen des als Schüttgut anfallenden, in dieser Trennstufe 12c erzeugten Boden- und Gesteinsbestandteile gekennzeichnet. Dieses Material kann zum Beispiel als Baumaterial im Straßenbau, oder als Zuschlagstoff in anderen Anwendungen wiederverwendet werden.
  • Die Bohrspülvorlage 19 hält neue, für den Einsatz vorgesehene, fertiggemischte Bohrspülung vor, die dann bei Bedarf in das Transportfahrzeug 3, 3d abgefüllt wird, um diese zur Baustelle, wo sich das Bohrgerät 2 befindet, zu transportieren.
  • In der Bohrspülvorlage 19 ist ein Mischer 101 vorgesehen, der für eine Homogenisierung der vorbereiteten Bohrspülung sorgt. Es ist ein Sensor 102 vorgesehen, der die Qualität der vorgehaltenen Bohrspülung überwacht, und insbesondere den Anteil an Bohrspülungssuspensionsmittel überwacht. Ist der Anteil an Bohrspülungssuspensionsmittel zu gering, so wird aus dem Vorrat 103 an Bohrspülungssuspensionsmittel nachgefüllt. Auch dies kann automatisiert erfolgen. Der Mischer 101 sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des neu eingebrachten Bohrspülungssuspensionsmittel.
  • Als Transportmittel 3 ist in dieser Übersicht ein Tankfahrzeug gesehen, gezeigt, ohne aber die Erfindung, insbesondere des erfindungsgemäße System hierauf zu beschränken. Es ist klar, dass anstelle eines Tankfahrzeuges als Transportmittel 3 auch ein Behältertransporter vorgesehen ist, der die entsprechenden Behälter an der Baustelle oder der Aufbereitungsanlage 1 ab- oder auflädt.
  • Die jetzt mit der Anmeldung und später eingereichten Ansprüche sind ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Schutzes.
  • Sollte sich hier bei näherer Prüfung, insbesondere auch des einschlägigen Standes der Technik, ergeben, dass das eine oder andere Merkmal für das Ziel der Erfindung zwar günstig, nicht aber entscheidend wichtig ist, so wird selbstverständlich schon jetzt eine Formulierung angestrebt, die ein solches Merkmal, insbesondere im Hauptanspruch, nicht mehr aufweist. Auch eine solche Unterkombination ist von der Offenbarung dieser Anmeldung abgedeckt.
  • Es ist weiter zu beachten, dass die in den verschiedenen Ausführungsformen beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausgestaltungen und Varianten der Erfindung beliebig untereinander kombinierbar sind. Dabei sind einzelne oder mehrere Merkmale beliebig gegeneinander austauschbar. Diese Merkmalskombinationen sind ebenso mit offenbart.
  • Die in den abhängigen Ansprüchen angeführten Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Jedoch sind diese nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
  • Merkmale, die nur in der Beschreibung offenbart wurden oder auch Einzelmerkmale aus Ansprüchen, die eine Mehrzahl von Merkmalen umfassen, können jederzeit als von erfindungswesentlicher Bedeutung zur Abgrenzung vom Stande der Technik in den oder die unabhängigen Anspruch/Ansprüche übernommen werden, und zwar auch dann, wenn solche Merkmale im Zusammenhang mit anderen Merkmalen erwähnt wurden beziehungsweise im Zusammenhang mit anderen Merkmalen besonders günstige Ergebnisse erreichen.

Claims (10)

  1. Verfahren für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung von bei einer Erdbohrung anfallendem Bohrschlamm, wobei in einer Bohrspülungsvorlage die Bohrspülung vorgehalten wird, welche zu dem Ort der Erdbohrung transportiert wird, dort die Bohrspülung insbesondere als Schmier- und Spülmittel bei den Bohrarbeiten verwendet wird und durch Boden- bzw. Gesteinsbestandteile zu Bohrschlamm verunreinigt und gesammelt wird, der Bohrschlamm zu einer Aufbereitungsanlage transportiert wird, wo eine zumindest teilweise Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm erfolgt, die dadurch aufbereitete Bohrspülung in der Bohrspülungsvorlage geleitet und vorgehalten wird und die davon getrennte Boden- bzw. Gesteinsbestandteile gelagert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Aufbereitungsanlage angelieferter Bohrschlamm analysiert wird, und in Abhängigkeit des Analyseergebnisses entweder eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm, eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile vom Bohrschlamm und eine anschließende Konditionierung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile oder eine Konditionierung des Bohrschlammes und eine anschließende Deponierung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konditionierung durch den Zusatz eines Bindemittels, wie insbesondere Zement, Kalk oder einer Zement-Kalk-Mischung erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bohrschlamm durch eine thermische Trennstufe getrennt wird, wobei insbesondere das in der thermischen Trennstufe verdampfte Wasser kondensiert wird und die hierbei freigesetzte Kondenswärme zur Vorwärmung des Bohrschlamms verwendet wird, und wobei insbesondere das kondensierte Wasser aus der thermischen Trennstufe der Bohrspülungsvorlage zugeleitet wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrspülungsvorlage die Zusammensetzung der Bohrspülung überwacht wird und gegebenenfalls gesteuert Bohrspülungssuspensionsmittel zugesetzt wird und/oder der Bohrschlamm mechanisch, insbesondere durch Siebung oder Schleudern getrennt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mechanisch oder thermisch getrennte Bestandteile des Bohrschlamms konditioniert und deponiert werden oder mechanisch oder thermisch getrennte Bestandteile des Bohrschlamms als Baumaterialien wieder verwendet werden.
  7. Aufbereitungsanlage zur Aufbereitung von bei einer Erdbohrung anfallenden Bohrschlamm, wobei die Aufbereitungsanlage (1) zumindest einen Eingangsbunker (10), mindestens eine Bearbeitungs- oder Trennstufe (12, 12a, 12b, 12c) für eine Trennung der Boden- bzw. Gesteinsbestandteile von dem Bohrschlamm und eine Bohrspülungsvorlage (19) aufweist.
  8. Aufbereitungsanlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung des Bohrschlammes vor, in oder nach dem Eingangsbunker (10) eine Analysestufe (11) vorgesehen ist, und der Bohrschlamm in Abhängigkeit des Analysenergebnisses unterschiedlichen Bearbeitung- oder Trennstufen (12, 12a, 12b, 12c) zur Aufbereitung zugeleitet wird.
  9. System für die Aufbereitung und mindestens teilweise Wiederverwertung von bei einer Erdbohrung anfallenden Bohrschlamms, welches insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 dient, wobei das System eine Aufbereitungsanlage (1) nach Anspruch 7 oder 8, ein Bohrgerät (2), das den anfallenden Bohrschlamm in einem Sammler (20) auffängt und ein Transportmittel (3) aufweist, das dazu dient, in der Aufbereitungsanlage (1) vorgehaltene Bohrspülung zu dem Bohrgerät (2) an dem Ort der Erdbohrung zu transportieren und beim Bohrgerät (2) in dem Sammler (20) gesammelten Bohrschlamm zur Aufbereitungsanlage (1) zu transportieren.
  10. Verwendung von Zement, Kalk oder einer Kalk-Zement-Mischung zur Konditionierung von bei Erdbohrung anfallenden, insbesondere Bentonit beinhaltenden, mit Boden- bzw. Gesteinsbestandteilen versetzten Bohrschlamm.
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