JPH05502279A - 掘削の掘りくずを洗浄するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は掘削作業から生じる、油で汚染された掘りくずの洗浄に関する。

発明の背景 油井およびガス井の掘削の際、大量の岩粒子か穿孔から採出される。典型的に掘 りくずと称されるこの岩粒子は、掘削流体または掘削泥水と称される連続的に循 環する流体によって、孔の表面にまで運ばれる。その表面で、掘りくずは、様々 な機械設備装置、典型的に振動ふるい発生器、ハイドロサイクロンおよび遠心器 によって流体の大部分から分離される。しかし、分離された掘りくずは掘削流体 によって依然として湿潤されている。

掘削流体か、典型的に軽鉱油ベースにおける塩水溶液のエマルションからなる油 性泥水である場合、分離された掘りくずはそれ自身と結合した大量の油を存する ことかある。

油は掘りくず上に３つの方法て保持される。すなわち、掘りくずの表面上の粘性 層内の油性泥水として、また、掘りくずの塊にトラップされた「自由」形式の油 性泥水として、また、岩の細孔内に吸収された自由曲として保持される。予期し ない突然の油のスピル以外に、油田作業工程からの油の排出の最も大きな源は、 掘削掘りくずと結合した油性泥水の形を育する。これと戦うために、合法的に排 出されることかできる掘りくずの曲の濃度を制限する法律か導入された。たとえ ば、北海に接する国々では、現在の法律を規格化しかつ改良するように働きかけ ており、将来油の排出レベルかより厳しいレベルにされるであろうと予期されて いる。

現在の法律上の条件を満たすために、洗浄システムが、はとんどの状況のもとて 、排出された掘りくずの油の含量を１０重量％より低い値にまで減少させ″るて あろう、沖合での適用のために発達された。これらのシステムのすへては、洗浄 された固体の遠心分離および排出と、洗浄流体の制限された再循環によって従わ れる初期の洗浄技術を適用している。１つの公知のシステムは、洗浄流体として 泥水ベースの油を適用しているか、しかし、これは固体の上に油のコーティング を残すという欠点を有しており、したかって、掘りくずか洗浄され得る程度を制 限している。他の公知の方法は、理論的にはより清浄な固体をつくり出す一方、 油で汚染された廃棄されるへき洗浄水を大量につくり圧すという２次的な問題を もたらす、水／界面活性剤洗浄溶液を利用している。

掘りくずと結合した炭化水素の熱破壊、または、油の値の凝縮および回収によっ て従われた油の熱蒸発のいずれかを適用した、その他のいくつかの熱方法が試み られた。このようなシテスムは、掘りくずの性質の多様性に起因した、大きな機 械的磨耗、腐食およびプロセス制御の困難という欠点を有していた。特に、この ようなシステムは掘りくずに結合した水をすへて蒸発させる必要性に大部分起因 した高いエネルギ需要をも存していた。

本発明は、まもなく課されるより厳しい洗浄条件を満たし、かつ公知の洗浄シス テムの欠点を克服することかできる、掘りくずを洗浄するための新しい方法およ び装置を提供することを目的としている。

発明の概要 本発明に従って、掘削作業から得られた油性の掘りくずから油を除去する方法は 、油性の掘りくずを油のための溶剤にさらし、それによって溶剤内の油を溶解す ることと、油か溶剤の中で溶解した状態で溶剤から掘りくずを分離させることと を含む。

溶剤（たとえばトルエン）と油性の掘りくずは、好ましくは、掘りくずと溶剤か 連続的プロセスにおいて反対方向に通過する抽出器室内の溶剤にさらされ、掘り くずは抽出器室の入口端に供給されかつその出口端から排出され、溶剤排出物は 抽出器室の入口端で集められ、洗浄されそして抽出器室の出口端に再循環される 。これによって、最も清浄な溶剤が抽出器室の出口端て掘りくずと確実に接触す る。

掘りくずは好都合にも、コンベヤベルトによって抽出器室を介して供給され、か つ溶剤はその出口端で抽出器室内に吹込まれてもよい。

抽出器室は好都合にも、掘りくずかベルトによって順次運搬される複数個の隔室 に分割され、溶剤は各隔室の底て抽出され、溶剤か吹き込まれる隣接した隔室に ポンプで吸上げられる。各隔室では、溶剤は好ましくは、掘りくずとベルトから しみ出され、そして隔室の底の油受は皿内に集められる。

抽出器室の出口端から得られた掘りくずは、一定量の溶剤と吸収された水を保持 するであろう。これらを除去するために、こうして得られた掘りくずは、好まし くは、溶剤を除去し、典型的に１重量％以下の油の含量を有する固体の形式で清 浄な掘りくずを残す、乾燥装置に供給される。

抽出器室からの溶剤排出物は、通常、油／溶剤および水に付加えて微細な固体を 含んでいる。トルエンのような溶剤では、油／溶剤および水がエマルションの形 式である。

１つの方法では、微細な固体か、エマルションから分離され、そのエマルション は次いで蒸発器に運ばれ、そこでさらに、油成分と溶剤および水の蒸気の成分と に分解される。

微細な固体は、重力分離によって、蒸発器の上流または下流のいずれかに抽出さ れるかもしれない。しかし、蒸発された水の高い潜熱は、このプロセスのために 大量のエネルギを必要とする。この問題を克服するために、もう１つの好ましい 方法では、エマルションは抗乳化プロセスによって分解され、そのプロセスでは 、微細な固体とエマルションか、微細な固体成分と、油／溶剤成分と、水成分へ の分離を起こす抗乳化剤にさらされる。この２つの方法において、溶剤は好まし くは、乾燥装置からの溶剤とともに回収され、再循環されて抽出器室内に供給さ れる。

この方法を変形すると、油性の掘りくずと溶剤か追加される攪拌容器を含む代替 の抽出手段か適用され、その結果生じた固体／溶剤スラリーは、たとえば、容積 式ポンプによって遠心器、好ましくはソリッドポールデカンテーション遠心器に 供給される。

本発明のさらに他の特徴に従うと、水か遠心分離の前に固体／溶剤スラリーに添 加される。これによって、固体とともに運ばれた油の量か減少され、かつその排 出の前に固相を加熱するためのいかなる条件をも避けられる。

本発明はその範囲内でさらに、掘削作業から得られた油性の掘りくずから油を除 去するための装置を含んでおり、この装置は、油性の掘りくずか油のための有機 溶剤にさらされ、かつ油が溶剤内で溶解される抽出器を含んており、その抽出器 は掘りくずと、溶剤およびその中で溶解する油とのための別個の出口を育する。

実施例の説明 本発明に従った８つの方法を添付の図面を参照して１例によってのみ説明する。

この図面において、図１は第１の方法を示しているブロック図であり、図２は第 ２の方法を示しているブロック図であり、かつ図３ないし図８はさらに６つの方 法を示しているブロック図である。

まず図１を参照すると、掘削作業からの掘りくずか、矢印１０によって示された ように、油か溶剤、たとえは、トルエンを適用することによって（＋２で示され たように）抽出される抽出器内に供給される。抽出器に直接に供給されるかわり に、掘りくずはＦＭｔに溶剤と予混されて、１４て示されたように抽出器にスラ リーの供給をしてもよい。

抽出器は密閉室から構成されており、複数個の隔室に分割される。連続微細メン ンユヘルトか掘りくずを抽出器の入口端から隔室に順次運搬し、抽出器の出口端 からホッパに固体を放出する。清浄な溶剤か、抽出器の出口端て隔室内の掘りく ず上に吹きつけられ、この溶剤は掘りくずおよびヘルドからしみ出て、隔室の底 の油受は皿内に集められる。この溶剤は次いて、（抽出器からの掘りくずの移動 の方向に関した）すぐ上流の隣接した隔室へと、ポンプによって再循環され、か つこの方法が繰り返される。したかって、最も清浄な溶剤か抽出器の出口端で最 も清浄な掘りくずと接している状態で、溶剤と掘りくずは互いに反対方向に抽出 器を介して運搬される。

１６において抽出器から放出された大きな固体はまだ湿潤状態であるか、すなわ ち、それらは溶剤と、掘りくずの粒子内に吸収された水とを含むであろう。した かって、これらの固体は乾燥器１８に移送され、そこで、溶剤は２０において蒸 発され、清浄な乾燥した固体は２２において放出され、そこでの固体の油の含量 は典型的におよそ１重量％以下である。

抽出器からの流体放出物２４は、微細な固体と、溶剤に溶解された油エマルショ ン内の水溶液から構成されている。

微細な固体は２６において、たとえば、デカンテーション遠心器によって除去さ れ、２８において、乾燥器１８に供給される大きな固体に与えられる。遠心器か らの液相３０は、溶剤と水か油から蒸発される蒸発器３２に移送される。

油は３４において使用され得る生成物として回収され、溶剤と水の蒸気３６は乾 燥装置１８からの溶剤および水の蒸気２０と結合されて、その蒸気か凝縮される 凝縮器／分離器３８内に供給される。凝縮された水と溶剤は重力によって分離し 、水は４０て放出され、かつ溶剤は１２における抽出器へ４２において再循環さ れる。

図２に示された変形された方法において、同等の方法ステップか、図１で用いら れたのと同じ参照数字を有している。この方法は、水を油／溶剤から分離するた めに抽出器からの流体放出物２４が抗乳化処理されること以外は類似している。

したかって、微細な固体と油／溶剤および水は、それらか抗乳化剤にさらされる 抗乳化装置４４に与えられる。流体混合物は次いて、３相分離器装置４６、たと えば、湿潤固体と、油／溶剤と、水とか分離されるディスク積層型遠心器へ送ら れる。以前のように、微細な固体２８は、乾燥器１８に供給される大きな固体と 再結合され、水は必要とあらば別個の処理システムを介して４８において放出さ れる。油／溶剤溶液５０は抽出器３２に送られるか、しかしこれは、抗乳化処理 およびその後の分離の結果大量の水か４８において除去されたため、図１の抽出 器３２におけるエネルギより少ないエネルギを必要とするであろう。

図３ないし図８に示された方法において、同じ参照数字か図１および図２のステ ップと同等の方法ステップに再び用いられる。

一括して図面を参照すると、掘削作業からの掘りくずは矢印１０によって示され たように抽出手段に供給され、そこで、油は、溶剤、たとえば、トルエンまたは 他の適当な安定化ガソリン留分の適用によって（１２Ａ、１２Ｂに示されたよう に）抽出される。

１６において抽出手段から放出された固体は湿潤され、すなわち、それらは溶剤 と、掘りくずの粒子に吸収された水とを含むであろう。これらの固体は、おそら く第２段階の洗浄の後、乾燥器１８に送られ、そこで溶剤は（２０において）蒸 発され、清浄な掘りくずは２２において放出される。

抽出手段からの流体放出物２４は再び、微細な固体と溶剤に溶解した油エマルソ ヨン内の水溶液とから構成されている。微細な固体は２６において、たとえば、 デカンテーション遠心器によって除去されてもよい。随意の微細な固体の除去の 後、流体放出物２４は蒸発器３２に送られ、そこで溶剤と水か油から蒸発される 。油は３４において使用可能な生成物として回収され、溶剤および水の蒸気３６ は、おそらく乾燥装置１８からの溶剤および水の蒸気２０と結合されているか、 凝縮器／分離器３８内に供給され、そこで蒸気か凝縮される。凝縮された水と溶 剤は重力によって分離し、水は４ｏにおいて放出され、かつ溶剤は抽出器へ４２ において再循環される。

図３ないし図８のいずれか１つの方法に従って実施された本発明の２つの実施例 は以下のとおりである。

実施例１ 一連のテストにおいて、平均組成８０．６％Ｗ／Ｗの固体と、１００％ｗ／ｗの 水と、９．４％ｗ／ｗの油との油で汚染された掘りくずか、１時間に６．２トン の割合て撹拌容器＋２Ａに追加され、さらに１時間に７．０耐の割合で溶剤かそ の容器に追加された。この場合用いられた溶剤は、グレンシマウス（Ｇｒａｎｇ ｅｍｏｕ　ｔｈ）のＢＰ精製所からの安定化ガソリン留分てあった。

容器内の掘りくずの平均滞留時間は１分間であり、その温度は２１’Ｃてあった 。

その結果得られた固体／溶剤スラリーは１０ｒｒｌ’の割合で容積式ポンプによ ってソリッドポールデカンテーション遠心器１２Ｂに供給された。遠心器は固体 ／液体の分離を行ない、平均組成８８，３％ｗ／ｗの溶剤と、１ｏ、４％Ｗ／Ｗ の油と、１．１％Ｗ／Ｗの水の中心（溶剤）層をつくり出した。遠心器を出た固 体相は平均組成８４９％Ｗ／Ｗの乾燥固体と、０９％ｗ／ｗの油と、９．２％ｗ ／ｗの水と、５．Ｏ％Ｗ／Ｗの溶剤とを存していた。

溶剤相内で溶解された油は、再使用のためにその後凝縮されてかつ回収される溶 剤の蒸発によって回収された。結果として生した、５．１％ｗ／ｗの水と１．０ ％ｗ　／　ｗの残留溶剤を含んだ油相は、油性泥水の調製における再利用に適当 であると考えられた。

遠心器から出た固体は加熱されて、そ’ｃｖｈ凝縮によって回収された関連の溶 剤の蒸発を引起した。乾燥装置から放出された固体は、平均組成８９．３６％ｗ ／ｗの乾燥固体と、０９５％ｗ／ｗの油と、９．４８％ｗ／ｗの水と、０．２１ ％Ｗ／Ｗの溶剤とを存していた。

実施例２ 同し比率と組成の油で汚染された掘りくずと溶剤を用いて、上記の実施例１に説 明された手順か繰返されたか、因３ないし図８において１２Ｃに示されたように 遠心分離の直前に、１時間に５００リツトルの割合で掘りくず／溶剤スラリーに 水を追加した。

遠心器１２Ｂからの結果として生じた中心（溶剤）相は、８６．５％ｗ／ｗの溶 剤と、９．７％ｗ　／　ｗの油と、３゜８％Ｗ／Ｗの水との組成を有していた。

水か中間タンク内で重力によって分離され、排水管に排出された。溶剤は蒸発に よって除去され、その後続いて再凝縮されて、プロセスに再循環された９９．６ ％Ｗ／Ｗの溶剤と０．４％Ｗ／Ｗの水との組成の流体を生み出した。蒸発器内に 残っている残留油相は９７．Ｏ％ｗ／ｗの油と、２，１％ｗ／ｗの水と、０．９ ％Ｗ／Ｗの溶剤との組成を存しており、油性泥水の調製における再利用に適当で あると考えられた。

遠心器から出た固体相は、８２．９％Ｗ／Ｗの固体と、１４．８％ｗ／ｗの水と 、０．　８％ｗ／Ｗの油と、遠心器供給スラリーに水か追加されたため、固体と ともに運ばれた溶剤か大きく低下したことを示している１、５％Ｗ／Ｗの溶剤の 平均組成を有していた。この場合、放出の前に、固相を加熱することによってさ らに溶剤を除去することは必要てないと考えられた。

掘りくず。

国際調査報告 １ｍ＋−１ｍ−＾、、、、−・　ＰＣＴ／Ｇ８９０１０１Ｂ２３ＰＣＴ／ＧＢ　 ９０１０１８２３ 国際調査報告

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．掘削作業から得られた油性の掘りくずから油を除去する方法であって、油の ための溶剤に油性の掘りくずをさらし、それによって溶剤内の油を溶解し、かつ 掘りくずを、その中に油が溶解された溶剤から分離する方法。
2. ２．油性の掘りくずが、掘りくずと溶剤が連続的プロセスにおいて反対方向に通 過する抽出器室内の溶剤にさらされ、掘りくずは抽出器室の入口端に供給されて かつその出口端から排出され、溶剤の排出物は抽出器室の入口端で集められ、洗 浄され次いで抽出器室の出口端へ再循環される、請求項１に記載の方法。
3. ３．掘りくずはコンベヤベルトによって抽出器室を介して供給され、かつ溶剤は その出口端で抽出器室内に吹き込まれる、請求項２に記載の方法。
4. ４．抽出器室は、掘りくずがベルトによって順次運搬される複数個の隔室に分割 され、溶剤は各隔室の底で抽出され、溶剤が吹込まれる隣接した隔室にポンプで 汲上げられる、請求項３に記載の方法。
5. ５．各隔室内の溶剤は掘りくずおよびベルトからしみだして、隔室の底において 油受け皿内に集められる、請求項４に記載の方法。
6. ６．抽出器室の出口端から得られた掘りくずは、溶剤を除去し、かつ固体の形式 で清浄な掘りくずを残す乾燥装置に供給される、請求項２ないし５のいずれか１ つに記載の方法。
7. ７．清浄な掘りくずは、１重量％以下の油含量で残される、請求項６に記載の方 法。
8. ８．溶剤排出物は、微細な固体に追加して、エマルションの形で油／溶剤および 水を含む、請求項２ないし７のいずれか１つに記載の方法。
9. ９．微細な固体は、エマルションが油の成分と、溶剤および水の蒸気成分とに分 解される蒸発器に送られるエマルションから分離される、請求項８に記載の方法 。
10. １０．微細な固体は、重力分離によって、蒸発器の上流または下流のいずれか一 方に分離される、請求項９に記載の方法。
11. １１．微細な固体およびエマルションが、微細な固体成分と、油／溶剤成分と、 水成分への分離を起こす抗乳化剤にさらされる抗乳化方法によって、エマルショ ンが分解される、請求項９に記載の方法。
12. １２．乾燥装置からの溶剤とともに、溶剤が回収され、かつ抽出器室内に供給さ れるように再循環される、請求項６ないし１１のいずれか１つに記載の方法。
13. １３．油性の掘りくずの固体が、結果として生じた固体および溶剤のスラリーが 遠心器にポンプで汲上げられるいかなる撹拌容器において溶剤にさらされる、請 求項１に記載の方法。
14. １４．スラリーが容積式ポンプによって汲上げられる、請求項１３に記載の方法 。
15. １５．遠心器はソリッドボールデカンテーション遠心器である、請求項１３また は１４に記載の方法。
16. １６．遠心分離の前に、水が固体／溶剤スラリーに追加される、請求項１３ない し１５のいずれか１つに記載の方法。
17. １７．溶剤はトルエンまたは安定化ガソリン留分である、先行クレームのいずれ か１つに記載の方法。
18. １８．掘削作業から得られた油性の掘りくずから油を除去するための装置であっ て、油性の掘りくずが油のための有機溶剤にさらされ、かつ油が溶剤内で溶解さ れ、かつ掘りくずと、溶剤およびその中で溶解された油のための別個の出口を有 する抽出器を含む装置。