JPS58501501A - 油井およびガス井処理液の「ろ」過方法 - 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】 井およびガス井仕上げ液および刺激液から６０ミクロン未満の粒子なＰ遇する方 法および装置」と題する米国特許出願番号第３０５，０７０号の一部継続出願で ある。

技術分野 本発明は油井およびガス井処理液例えば仕上げ液や刺激液を濾過する方法に関す る。特に、本発明は約０．１〜約６０ミクロンの範囲の粒度を有する固体粒子で 汚染された濁った油井またはガス井処理液から清澄な流出液を得るための新規な 方法である。

油やガスの産出層は微孔質の地層とし℃存在し℃おシ、油またはガスが坑井内へ 流れ込む速度は地層中の有効差圧および地層の浸透率または孔隙率に依存する。

油またはガスの産出地層に坑井を掘削した後、確実に採取できる井戸にするため 仕上げ作業を施さなければならない。この作業によって井戸の有効寿命の間中油 またはガスが坑内に自由に流れ込んで表面に達し得ることが保証される。

かかる作業は採取地層のタイプ例えば非固結砂、砂岩または多孔性石灰岩、を包 含する多数の因子に依存２ してその基本ＩＷ式および細部が大巾に変動する。

仕上げ作業の〜型式は裸坑仕上げと称するものであろうこノ手法では、地層の上 部にアイロンケーシングされそし℃セメンチングされた坑井を掘り、その後アン ダー　リーミングすることによつ℃、即ち、ライニングされた坑井の丁方に大径 の坑井を産出地層中に掘９進め掘り貫（ことによって地層への貫通を達成する。

それから、この人径裸坑の中央のスロットスクリーンのまわりに砂利を詰め込む ことによって安定化する。

スロットスクリーンはケーシング坑と連結される。そうして、油またはガスの流 出が可能となる即ち地層から砂利充填層中にそれから坑井へそして坑井を通して 誘導される。

第二の型式の仕上げ作業は地層に坑井を掘削した後ケーシングしそしてセノンチ ングすることを包含する。

坑井かも産出地層への通路は成形爆薬によってケーシングセメント壁に穿孔する ことによって達成される。

それから、例えばフォーメーション（ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　）が非固結砂である ような場合には、この貫通孔に砂利を詰めてもよい。

これ等およびその他人部分の坑井仕上げ作業においては、必要とされる迄フォー メーションからの油またはガスの流出を防止するために、通常適切な比重のブラ イン組成物からなる液柱を坑内に使用することによって井戸・内の静水パラ７ス を維持する。また、この液特表昭５８−５０１５０１（３） 体は先行作業による汚染物質例えば掘削泥水を坑井かも落としたり、坑井に砂利 を搬入したり−する働δがある。これ等仕上げ作業中に、仕上げ液は砂利、砂、 掘削作業によって粉砕された岩石、および掘削泥水からのクレイ粒子特にベント ナイト、のような掘削屑およびフォーメーション屑（ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ 　ｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｅｂｒｉｓ　）からなるさまざまな懸濁同体料イを９つ こと（（なる。これ等粒子の大きさは一般に砂利部ち小さな石から０１ミクロン 以下の微小粒子に迄及ぶ。約０．１ミクロン−約３０ミクロンの犬ぎさのもの） 工産出層の浸透率に対し℃、荷に坑井に＠接する処で例えば裸坑壁面や上記貫通 孔で、特別の脅威を与える。

その理由は、高い坑井圧の条件下で起るのであるが仕上げ液がノオーメーンヨン 中に浸入する場合、該流体はフォーメーションの孔隙に入シ込む程十分小さな上 記粒子を伴っているのでこれ等粒子がその孔隙内に堆積してフォーメーションを 基いでしまうからである。

特殊な作業、例えば仕上げ液を貫通孔から非固結砂フォーメーション中に噴出さ せてフォーメーションをクリーニングする貫通孔洗浄は、仕上げ液中の小粒子汚 染が低濃度であっても坑井に直接隣接する最も重要な領域のフォーメーションの 浸透率をひど（低下させることがある端的な例である。

かかるフォーメーションダメージを避けるため通常２つの対策が取られている。

その１つは異常にきれいな（即ち粒子を含有しない）液体だけを使用するもので あシ、その場合、実際、仕上げ液中に存在する粒子の犬ぎさの上限は例えば１ミ クロンである。もう一つは十分に制御された粒子の分散液を有するものであシ、 その粒子は仕上げ作業の初期の段階で坑内地層表面上で詰まり、そして不浸透性 であるが除去可能なケーキを形成して仕上げ作業中に液体および懸濁粒子の双方 か地層中に浸透することを防止する。それから、仕上げ作業が完了しそして井戸 を正常運転する用意かできたときに酸等を使用してこのケーキを除去する。

これ等７：Ｉ策はどちらも、仕上げ液を坑内に注入する［）１Ｊに該波体から例 えば１ミクロンより大ぎい汚染粒子を完全に除去する能力を必要とする。しかし 、これは難しいことであり、流体が何回も坑井内を循環してその毎に汚染物質の 負荷が増えてい（仕上げ作業においてはさらに難しいものとなる。

かかる作業においては、１０重量係までの汚染物負荷を仕上げ液から除去する必 要があるであろうが、その多くは篩分けや遠也・分離のような従来のオンライン 方式によって除去できるような大きさである。しかしながら、６０ミクロン以下 の粒子に対しては、かかる装置は無能であり、仕上げ液中には０．１〜３０ミク ロンの固体粒子か型破単位でｉ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ部７１００万部（以下ｐｐｍと 称す）に達することもある濃度で残存するであろう。典型的な油またはガス含有 地層の孔隙に最も侵入し易くそして地層の浸透度をかなシ減少させンの内にある 。

地層の浸透度の低下は井戸の生産性を有怠に低下させる。夷に、多（の井戸は仕 上げをしても小さな生産性を示す。そのため、もつとうま＜２＜ように坑井を再 仕上けするか、または経費と待機時間をかけて酸処理もしくはフラクチャリング によって刺激しなければならない。同様に産出井戸の生産性は時間と共に其える 。生産性が成る最低限度の値に達した場合には改善するため再生（Ｖ処理、フラ クチャリンクまたは再仕上げ）を試みなけれはならない。１％品亘の（清澄な） 液体によって仕上げた井戸は初期の高生産匠を示すばか９でなく生産量の減衰も 酸１莫であるので改善改修迄の間隔が長くなる。

約１〜約ろ０ミクロンの粒度範囲の固体粒子を実質的に完全に除去することは、 従来得られるカートリノゾｆ過技術を使用して経済的に実行しつるものではなか った。本発明以前に使用されていたようなカートリソゾ濾過の実例は、主として 内部型フィルター（ｄｅｐｔｈ　ｔｙｐｅ　ｆｉｌｔｅｒ　）代表的に中空コア に巻付りた又は無作為に積層した繊維例えばポリプロピレンやガラス繊維製の厚 さ約％インチのウオ一ルを有する円筒を使用するものであるか、これは単；で粒 子の汚染物負荷を低減するに過きなかった。２，０００　ｐｐｍの流入負荷から 流出液の清澄度を普通のレベル例えばｓ　ｏ　ｐｐｍにする場合でさえ、従来得 られる内部フィルター技術を使用する濾過システムに多数回通す必要があったで あろう。０．１ミクロン以上の粒子を実質的に完全に除去することは従来のｆ’ Ｊ技術によって実行可能な目標ではないので、上記の２つの対策に要求されるよ うな、再循環仕上げ液中の固形物の望ましい制御は不可能であった。

流入処理液中の負荷が高いため、プリーツフィルター要素を使用する従来の力〜 トリッジフィルターは従来の流速例えばフィルター茨面１平方フィート当り１〜 ４ガロン／分で操作すると、急速に目詰シして許容できない圧力低下を生じ、経 済的に満足できないものとなった。

かかるフィルターは内部フィルターに匹敵する価格、並びに従来の流速で操作し たときの短い寿命、それによつ℃生ずる多大な交換用待機時間故に、石油工業に おける油井およびガス井用再循環処理液のｐ適用に使用することが実質的に妨げ られていた。

そこで、本発明は約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度を有する掘削屑および フォーメーション屑からなる固体粒子で汚染された濁った油井およびガス井処理 液から、約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度の固体粒子を実質的に含有しな い清澄な流出ｆ液を得るための濾過方法に関する。

本発明の開示 本発明は約０，１〜約６０ミクロンの範囲の粒度を有する掘削屑およびフォーメ ーション屑からなる固体粒子で汚染された濁った油井またはガス井処理液から清 澄な濾過流出液を得るための濾過方法に関するものであシ、約４０ミクロン以下 の絶対細孔度を有する表面フィルター（５ｕｒｆａｃｅ　ｆｉｌｔｅｒ　）中に 、フィルター表面１平方フイート当シ約０．０５〜約０．５ガロン／分の流量密 度で処理液を通すことによって、＋ＩＪ初めに粒子の少なくとも一部を表面フィ ルターの流入表面上に堆積させて表面フィルターの絶対細孔度よシ小さな粒子を 除去するだめの向上した能カー表面フィルターに比較して−を有するｆ滓（ｆｉ ｌｔｅｒ　ｃａｋｅ　）の形成を開始し、そして（２）その後表面フィルターと Ｐ滓とのフィルター複合体を通して固体粒子で汚染された濁ったン出井またはガ ス井処理液をＰａして、約０．１ミクロンから約６０ミクロン以上までの範囲の 粒度を有する粒子を実質的に含有しない清澄な流出液を得るとともに、表面フィ ルターの有効寿命を延長することを特徴とする。

本発明の方法はフィルターの寿命を延長し、従来技術によって以前得ていたもの よシも実質的に清澄な油井またはガス井処理液を得ることができ、しかも付随し て、油井またはガス井仕上げ作業、刺激および改修作業の処理コストの経済性を 改善する。

好ましくは、本発明の方法は多孔性内部コア、多孔性外部シースおよびエンドキ ャップからなる従来の堅いカートリッジ支持部内に装填された管状形態のプリー ツフィルターシート材料からなるフィルターカートリッジを複数使用して、フィ ルター表面１平方フイート尚シ約０．０５〜約０．６ガロン／分の範囲の流速で 実施される。概して、本発明によれば、従来のカートリソゾＰａシステムに比べ ℃長いフィルター寿命をもって目視で清澄な流出液が得られる１例えは、比較に 適した流入負荷例えば１，０００　ｐｐｍで操作したとぎ、内部フィルターカー トリッジを使用する従来の濾過システムは流入負荷の２０〜３０％の流出負荷を もって有効寿命が１０分以下と云う程短いこともあるのに対し、本発明によれば 、０．１ミクロンから６Ｄミクロン以上までの範囲の粒度を有する固体粒子を実 質的に含有しない目視で清澄な流出液をもって１時間以上の有効フィルター寿命 が得られる。

図面の簡単な説明 嬉１図は本発明の方法を実施するために有効な処理システムおよび本発明の方法 を使用してｆ過される油井またはガス井処理液の流路を概略的に示すフローシー トである。図示されている処理システムは次のような装置：振動篩と遠心分離機 、即ち粗粒子除去装置、および２段の沢過段即ちプレフィルタ一段と最終フィル ター段からなる濾過システムを含む。

第２図は本発明の方法を実施するために有効な別の処理システムおよび本発明の 方法を使用してｆ過される油井またはガス井処理液の流路を概略的て示すフロー シートである。図示されている処理システムは次のような装置二上流の粗粒子除 去装置即ち振動篩と遠心・分離機、その後に続く単一濾過段からなる濾過システ ムを含む。

第６図は２ミクロンの絶対粒子度を有するディスク表面フィルター要素に関して 、大きさ５ミクロン未満の粒子の％（存在する全体の数に対する％）に対するに 値のプロットである。

本発明を実施するための最良の様式 本発明によって、約０．１〜約６０ミクロンの範囲の粒度を有する掘ｇｒＪ屑お よ、Ｊ−７フーメーンヨン屑からなる固体粒子で汚染された濁った油井またはガ ス井処理液から清澄なＰｉＡ流出液を得るための濾過方法が提供される。本発明 の方法によって得られる清澄な濾過流出液は約０．１〜約６０ミクロンの粒度範 囲の固体粒子およびそれよシ大きい粒子を実質的に含有しない。

「実質的に含有しない」とは特定された粒度範囲の固体粒子が約５　ｐｐｍ以下 であると云うことである。好ましくは、約２　ｐｐｌｎ以下であシ、よシ好まし くは約１ｐｐｎｎ以下であフ、さらに、濾過流出液中に存在する約０．１ミクロ ンから約３０ミクロン以上までの固体粒子は約Ｃ１，１ｐｐｍ以下または約０． ０１　ｐｐｍ以下であることさえ可能である。

本発明の方法は約０．１〜約６０ミクロンの範囲の粒度を有する掘削屑およびフ ォーメーション屑からなる固体杓子で汚染された濁った油井またはガス井処理剤 から約０１〜約３０ミクロンの範囲の固体粒子を実質的に含有しない目視で清澄 な濾過流出液を得ることかでさるばかりでなく、本発明の方法はプレフィルタ− を使用せずに単一′ｊ−１過段によってこの目視で清澄な流出液を生成すること がでさると同時に従来のカートリッジ゛１過システムに比べてフィルター寿命を 長くすることができる。勿論、代Ｉ）′Ｌ、２段以上のＰ適役を用いてもよく、 実際、′ｊ″過プロセスの最初がら目祝的疋清澄なぴＣ出液か必要な場合には２ 段以上の沢治段が望ましい。

ここに使用されている用語１−油井またはガス井処理液」は仕−１−げ液、刺激 液、改修液、ブライン型の掘削液（しかしクレイ粒子の負荷が非常に筒い従来の 掘削泥水は含まれない）、および、約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度を有 するベントナイトのような掘削屑およびフォーメーション屑からなる固体粒子を 含有するその他の油井またはガス弁用処理液を包含することに留意すべきである 。本発明の方法は約２，０００　ｐｐｍ以下の負荷を角する油井またはガス井処 理液を用いたときに最も効果的である。約０．１〜約６０ミクロンの範囲の粒子 の粒子負荷が約２，０００　ｐｐｍ　ｙｘ越える場合は、本発明の方法によって 最も迅速に処理される約２．０００　ｐｐｍ以下の負荷範囲に低下せしめるため に、凝集剤による処理または沈降のような他の処理工程を必要としてもよい。

用語［掘削屑およびフォーメーンヨン屑」は約０．１〜約６０ミクロンの範囲の 粒度を何する固体粒子がらなり、砂、掘削作業によって粉砕された岩石、掘削泥 水からの残留クレイ粒子、これ等組合わせ等々を包含する。処理剤が６０ミクロ ンより犬とい固体粒子を含有する場合、これ等大ぎい粒子は本発明の濾過システ ムの上流で振動篩や遠心・分離機を包含する従来技術によって最も効果的に除去 される。

また、ここで゛使用されている用語「フィルター」はｒｈシステムの所定の段に おいて油井またはガス井処理液から固体粒子を除去するために使用される媒体を 意味するものであると云うことを理解すべきである。

例えば、プレフィルタ−と最終フィルターの２　段Ｐａシステムを使用する場合 には、プレフィルタ−は１個以上のフィルターカートリップからなるものであっ てもよく、その各々はミラー（Ｍｉｌｌθｒ）とリード（ｕｅｅａ）の名前で１ ９８２年８月６日に出願された共頌の米山出願番号第４０５，９３８号中に示さ １１でいるような、容器内にフィルターアレイとして配置された管状プリーツ表 面フィルターから成っていてもよく、該出願の開示はここでも参考となる。同様 に、最終フィルターは容器内にフィルターアレイと１＝て配置された１個以−１ −のフィルターカートリッジから成っていてもよい。

どちらの場合にも、ここで使用されている用語「フィルター」は前後関係で所定 の段におけるｒ材を意味する。

それを背景にして、本発明の方法は約４０ミクロン以下の、即ち、約０．１〜約 ４０ミクロンの、好ましくは約０．５〜約３０ミクロンの、より好ましくは約５ 〜約１５ミクロンの絶対細孔度を有する表面フィルターに、濁った油井またはガ ス井処理液をフィルター衣面１平方フィート当シ約０．０５〜約０．５ガロン／ 分の流量密度で通すことによって、け）初めに粒子の少なくとも一部を表面フィ ルターの流入表面上に堆積させて表面フィルターの絶対細孔度よシ小さな粒子を 除去するための向上した能力を有するｆ滓の形成を開始し、そして（２）その？ ＆（ｉＪｆｆ面フィルターと（１すｆ滓とのフィルター複合体を通して処理液を 濾過して、約０１ミクロンから約３０ミクロン以上までの範囲の粒度を有する粒 子を実質的に含有しない清澄な流出液を得るとともに、表面フィルターの有効寿 命を延長することを特徴とする。上記の通シ、フィルターの寿命は従来のカー） 　１）ンジ濾過技術と比べて延長され、しかも非常に清澄な濾過流出液が得られ る。これ等２つの特注の組合わせによって、本発明の方法は商業上の油井または ガス井処理作業において極めて望ましいものとなる。延長されたフィルター寿命 は長い正常運転時間を可能にし、清澄な１過流出液は改善された井戸の生産性を もたら−ｆ。さらに、表面フィルターの絶対細孔度より小さな粒子を除去するｆ 滓の能力の向上（例えば、６０ミクロンの絶対細孔度のフィルターを使用する場 合、１滓か形成された後はそのｆ１滓か運転寿命中に高い圧力１氏下例えは５０ ボンド／平方インチ以上を起さないために必要な空隙率を雄性；ている間は、０ ．１　ミクロンの粒子即ち表面フィルターの細孔径の序も小さ１０粒子が除去さ 、！する）によって本発明の方法は油井またはガス井仕上げ液の濾過にとって太 いに望ましいものとなる。

本発明は図面を蚕考することによってよシ良く理解されるであろう。第１図に概 略的に示されている処理システムは塩化ナトリウム水＠液グラインメイゾの坑井 仕上げ液と共に使用するため（Ｃ適する。これは約６０ミクロンよシ犬ぎい粒子 を除去するために従来の予備処理装置を使用しており、予備処理装置としては図 面中＋ＣＳＳと表示され又いる振動篩、および図面中にＯ８と表示されている２ 個の遠・Ｌ・分離＠（これは一方を運転している間他方を清掃のため停止して独 立に運転してもよいが、両者を同時に平行して稼動してもよい）が包含される。

振動篩ＳＳと運転中の遠心分離機Ｃ８の組合わせで、約６０ミクロン以上のサイ ズの粒子を実質的に全て除去し、さらに好ましくは油井またはガス井処理液の流 入負荷を粒度範囲的０．１〜約６０ミクロンの固体粒予約ｉ、ｏ　ｏ　ｏ〜約２ ，０００　ｐｐｍのレベルに迄低下せしめる。第１図中に一般的ＩＣＦで表示さ れている濾過システムは直列で作動する２種のフィルター即ちプレフィルタ一段 と最終フィルター段を使用して約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度な有する 固体粒子を実質的に全て除去する。第１図中に１Ａおよび１Ｂで表示されている ２個のプレフィルタ−は一方を修理し℃いる間に他方を運転するように並列に配 置されている。いつでも、作動中の特定プレフィルタ−１人または１Ｂと最終フ ィルター２は直列になっている。最終フィルター２は２個のプレフィルタ−ＩＡ および１Ｂと共に使用する場合が好ましいが、最終フィルター２の修理の必要性 は一般にプレフィルタ−の修理２０−３０回毎に１回にすぎないので最終フィル ター２は並列の第２のスペアを必要としない。

プレフィルタ−１Ａと１Ｂおよび最終フィルター２は全てプリーツ表面フィルタ ー寿命を含有する１個以上の長い管状フィルターカートリッジからなるものが好 ましい。流量密度を必須範囲内に維持するために多数のカートリッジが必要な場 合、本発明の方法の笑施にとって好ましいフィルターアセンブリーは共願のミラ ーとリードの出願、米国出願番号第４０５，９５８号中知開示されているもので あシ、該出願の開示は参考になる。

プレフィルタ−１人または１Ｂおよび最終フィルター２を通る全流量は流量制御 パルプ３ｏによってフィルター２の下流で制御される。各段の流量密度（フィル ター表面積１平方フイート当シのガロン／分）は、勿論、各段における全流量（ ガロン／分）と全フィルター表面積の函数である。

第１図中に開示され℃いるように、高濃度の懸濁固体粒子を含有する仕上げ液の ような油井またはガス井処理液は振動篩ＳＳに入シ、そこで固体粒子の一部が除 去され、それからオンラインの遠、シ・分離磯Ｃ８Ｋ流れ、そこで付加的固形物 が除去される。それから、約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度な有する固体 粒子から主に構成され℃いる固体粒子を約２，０００　ｐｐｍ以下の範囲で含有 する処理液は入ライン１２にょっ″Ｃ濾過システムＰＫ入シ、それからライン１ ３または１４のどちらかによってそれぞれプレフィルタ−１人または１Ｂのどち らかに進入する。ライン１３からプレフィルタ−１Ａへのフローはオン−オフバ ルブ１５および１６によって制御され、そしてライン１４からプレフィルタ−１ Ｂへのフローはオン−オフバルブ１７および１８によって制御される。いつでも 、どちらか一方のプレフィルタ−だけが運転されるので、一方のライン１３また は１４のオン−オフパルプが閉じ−Ｃいる間は他方のラインのオン−オフバルブ は開いている。

必要ならば、修理中にプレフィルタ−１Ａ並びに１Ｂから液体を排水するために オン−オフバルブ２２廉びに２３を使用する。しかしながらこれは、フィルター アセンブリーが上記のミラーとリードの出願、米国出願番号第４０５，９５８号 中に開示されているような構成になっている場合には不安である。

プレフィルタ−１Ａまたは１ＢどちらかからのＦ液はライン２５ＩＣよって最終 フィルター２に進む。プレフィルタ−１人並びに１Ｂを介する差圧表示計８Ａは プレフィルタ−の上流のライン１３または１４と下流のライン２５にタップし、 そして運転中のプレフィルタ−を介する圧力低下を測定する。従って、圧力低下 が大きくなってフィルターの修理が必要となる時は表示計によって示される。オ ン−ラインプレフィルタ−を介する圧力低下が予め定められた値知達した時に、 プレフィルタ−への坑井処理液の流れを代替プレフィルタ−例えばプレフィルタ −１Ｂに切換え、そしてプレフィルタ−１人は修理またはフィルターカートリッ ジアセンブリーの交換のためにオフラインにする。概して、フィルターまたはフ ィルターアセンブリーを介する差圧約５０ポンド／平方インチが閉鎖信号に使用 される。

同様に、差圧表示計８Ｂは入ライン２６とｆ液流出ライン２７にタップして最終 フィルター２を介する圧力低下を測定し、そして圧力低下が最終フィルターアセ ンブリー２の修理または交換を必要とするレベルに迄達した時を指示する。

流量制御バルブ３０（流量コントローラー）は最終フィルター２からライン２７ に流出するｆ１液流量を、従ってプレフィルタ−ＩＡまたは１Ｂからライン２５ に流出するＰｇ！ｊ、流量を制御する。従って、流量制御バルブ３０はプレフィ ルタ−と最終フィルターにわたる流量密度を各フィルターについて表面積１平方 フィート当り０．０５〜０．５ガロン／′分の必須限定内に維持する。

濁度計３１はライン２７における九出孜の濁度を、従って流出液の固形物負荷を 表示する。流量曽度は所望のフィルター寿命を与えるように調整さ几る。フィル ター表面１平方フイート当ＤＦＪ０．０５〜約０．５ガロン／分の流量密度範囲 内であれば、流出喉の品質は流量密度に実質的に依存しない。しかしながら、特 定された範囲内で流速を減少させることによって、フィルターの寿命を延長する ことができる。

第１図に図示されたシステムの両端部並びに第２図に図示されたシステムの両端 部ｊ／ｃは処理液貯蔵槽を使用することが好ましい。即ち、例えば流体漏出孔に よつ℃、清澄な処理液の需要が変動すると、第１図および第２図の処理システム への返流即ち再循環量も同様に変動するので、返流量の変動を調整するため貯蔵 槽またはサージタンクを前方端部に使用する。同様に、第１フイールターの上流 の貯蔵槽は流体を調合するため、および処理システムの処理能力を越える場合に システムの要求に応じて貯蔵するために使用することができる。

フィルターの単位面積当シでｌＪ５過された全流出容量は次式によって流入処理 液の流速即ち流量密度に関連れた全流出容量 式中、フィルター衣面１平方フィート当りで１過された全流出容量はフィルター 入面１平方フィート当りのガロ／単位で測定され、流入懸濁液流量密度はフィル ター入面１＋方インチ当シのガロ７７分の単位で御」定され、そしてＫは定数で ある。

−に一関係式によれば、一定の表面積を有する一定のＪｊイオに関しては、一定 の固形物負荷を有する流入液即ち処理液の流Ｍｒ−’Ｍ度が減少すると、閉塞迄 の全流出容量は増加する。流入流量密度がフィルター表面積１千カフィード当り 約０．０５〜約０．５ガロン／分の範囲内に維持される場合には、許容圧力低下 での流通を不可能：Ｃする程厚く濃いｆ滓の蓄積によるフィルターの閉塞が起る 以前に、許容できるフィルター寿命と共に許容できる全流出容量が得られる。

第２図に示された処理システムは第１図のものと似たようなものであるが単段の 表面フィルターシステムを使用しておシ、好ましくは共願のミラーとリードの出 願、米国出願番号第４０５，９３８号中に記載されているタイプである。第１図 と同様、第２図においても１過７ステムの前に振動篩ＳＳと一対の遠ノシ・分離 機ａＳがある。しかしながら、第２図のシステムにおいてはプレフィルタ−をｆ 更用しない。

第２図に示されているように、流入処理液は振動篩を悪ってそれからオンライン 遠ノし・分離機を通って、その後人ライン４２によって１通システムに入る。そ れからライン４３によってフィルター４０に進入する。

ライン４３からフィルター４０への流出はオン〜オフバルグ４７および４８によ って市１］御される。

必要：Ｃ応じて、修理中にフィルターから液体を排出するため排水ライン４１が 設けられており、オフ　−オフバルブ４４によって制御される。第１図に開示さ れた濾過システム同様、共願のミラーとリードの出１娘、米国出願番号第４０５ ，９３８号中に開示されている好ましいアセンブリーを使用する場合には、排水 ライン４１は不要である。

流入処理液はライン４３によってフィルター４０に流入し、それからライン４９ によってフィルター４０から流出する。フィルター４０を介する差圧表示計４６ はライン４３と４９知タツプしておシ、フィルターを介する圧力低下を測定して 、フィルターの修理または交換が必要となる時点、即ち、フィルターの負荷が許 容できない圧力低下に迄達した時点を指示する。

流量制御パルプ４５はフィルター４０がらの流出量を制御することによって、流 入処理液の流量密度をフィルター入面１平方インチ当シ約０．０５〜約０．５ガ ロン／分の必要範囲に制御する。

濁度３↑３９は流出液の濁度を、従って流出液の固形物負荷を測定する。この測 定はフィルターの性能レベルを監視するために用いられる。

本発明に有効なフィルターは入面フィルターとして特徴付けることができるもの である。内部フィルターと対照ケなすこのタイプのフィルターはフィルター内部 ではなく主としてフィルター表面上疋柁子を捕捉することによって作用する。か がるフィルターの処理容量およびｅ過能力はＰ滓によって与えられる。これに対 し、一般に中空コアに円筒状に巻付けたフィラメント材料本体からなる内部フィ ルターはｆ材本体がｆ過すべき液体のために曲シくねった流路を与え、そしてそ の曲りくねった流路に沿った各所で即ちＰ材の内部で粒状物を捕捉することによ つ１作用する（内部フィルターの名称はここから来ている）、即ち、かかるフィ ルターの処理容量はｐ材木体内の汚染物保有によって与えられる。油井またはが ス井処理液中に含まれているような物を１遇する場合、概して内部フィルターは 約３インチの外径を有する従来の円筒型内部フィルターの約火または％インチで 粒状固形物を捕捉する。

本発明に使用される表面フィルターは比較的薄いンート状または膜状の材料であ る。それをプリーツ形態にし、そして濾過工業分野で公知のタイプのフィルター カートリソゾの形態で使用することが好ましい。本発明の方法において、表面フ ィルターは主に表面フィルターの流入表面上に固体粒子を捕捉して複合フィルタ ー（即ち表面フィルターとＰ滓の組合わ一１！−）の一部をなす１滓を蓄積する ので、表面フィルター自体が実質的に太ぎな絶対細孔度２有する場合であっても 、約０．１ミクロンもの微細な粒子を除去でさる有能な１５過システムになる。

このＰ滓をどのように形成するかは不発明の方法を首尾よく実施するために重装 である。濾過システムを本願で特定された流量密度即ちフィルター表面１平方イ ンチ当９約０．０５〜約０．５ガロン／分の範囲で操作するとき、坑井処理液中 に含有されている固体粒子即ち先に規定したような掘削屑およびフォーメーショ ン屑は必要な紐孔径と密度の特性を持った１滓を形成して必要な浸透性と寿命を 与えると云うことが判明した。

本発明（Ｃおい℃有効な表面フィルターは本発明の方法によって除去すべき最小 粒子と１ｒｒｊじように微細な即ち約０．１ミクロンの絶対細孔度を有している 必要はなく、実際、有していない方が好ましい。従って、本発明の表面フィルタ ーを操作し始めたばかりの時、０．１〜３０ミクロンの範囲の固体粒子を実質的 に含有しない流出液は本発明の方法によって直ちには得られない；尚、用語「実 質的に含有しない」は先に定義されている。しかしながら、汚染された処理液が 表面フィルターを通過すると比較的迅速にＰ滓が蓄積され、そしてこのシステム は必要な品質のｆ液を流出し始める。

油井またはガス井処理作業が、濾過プロセスの開始時から、固体粒子を実質的に 含有してはならない場合には、特定の処理作業にとっての認容範囲を越えた大ぎ い径の固体粒子を通過させない過当な絶対細孔度の最終フィルターを下流に使用 して本発明を芙施丁べきである。だから、一般には、下流の即ち最終フィルター は上流の即ちプレフィルタ−よシ倣細な絶対細孔度を有するであろう。最終フィ ルターは、プレフィルタ−または単段フィルターにとって必須であるような表面 フィルターが最も好ましい。また、フィルター表面横１平方フィート当シ約０． ０５〜約０．５ガロン／分の流量密度で操作することが好ましい。しかしながら 、最終フィルター上に付着する負荷は低いので、比較的高い流量密度で操作して もよい：例えば、プレフィルタ−の流量密度はフィルター表面１平方フイート当 ９０．６ガロン／分以下が好ましいが、最終フィルターの流量密度は、最終フィ ルター上の負荷が低いので、０．５ガロン／分・平方フィート以上であっても満 足できるであろう。

この下流最終フィルターの大きさく即ち使用フィルター全体の平方フィート数） と流量密度はプレフィルタ−のために特定した範囲ＰＩＪち最終フィルター１平 方フィート当り０．０５〜０．５ガロン／分の範囲内に合わせることが好ましい 。しかしながら、上記のように、この下流の負荷は比較的低いので（７％にプレ フィルタ−上にＣ滓が蓄積した後では）、このフィルターはプレフィルタ−の寿 命の伺倍もの、例えは２０〜６０倍もの有効運転寿命を有する。従って、下流の 最終フィルターはプレフィルタ−よシも高い流量密度で操作することができるが 、やは９、フィルター表面１平方インチ当シ約０．０５〜約０．５ガロン／分の 範囲内が好ましい。

表面フィルターとして有効なＰ材、即ち、２段以上の濾過システムを使用する場 合のプレフィルタ−と最終フィルター用の、または単段システムのフィルター用 のｆ材としては表面から表面に連絡している細孔を有する広範な多孔性シート材 料が包含される。同一の又は異なる多孔度のシートを１枚又は数枚使用してもよ い。適切な給体細孔度を有する目の荒い組織、金網またはプラスチックメツシュ のようなシートを使用してもよい。ペーパーシート（必要ならば、樹脂を含浸さ せてもよい）は有効な、用途の広い、そして安価な液体浸透性の１材を提供する ので好ましい基材である。

樹脂含浸セルロースペースペーパーシートはプレフィルタ−用の好ましいＰ材で ある。合成樹脂繊維を繊維シート状にして使用してもよ（、例えば、ポリ塩化ビ ニル、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリ塩化ビニル 、ポリエステルおよびポリアミドの繊維のような種々の高分子材料が包含される 。

さらに、本発明疋有効なＰ材はガラス、チタン酸ナトリウム、ミネラルウール等 を包含する広範なその他材料からｋｍすることもできる。ゴム、カゼイン、大麻 、シュート、リネン、綿、絹、ウール、およびモヘアも使用できる。上記のよう な繊維状材料は織−１または不織−繊維層のようなシート材例えば帯、マントお よびバットにしてもよい。金網も使用できる。

単段濾過システムにおけるフィルターおよび２段濾過システムにおけるプレフィ ルタ−は約０．１〜約４０ミクロンの範囲、好ましくは約０．５〜約６０ミクロ ン、よシ好ましくは約５〜約１５ミクロン、そして最も好ましくは約１０ミクロ ンの絶対細孔度を有すべきである。下流の又は最終フィルターは好ましくは約０ ．１〜約２０ミクロンの範囲、よシ好ましくは０．５〜１０、そして最も好まし くは約２ミクロン以下の絶対細孔度を有すべきである。

好ましくは、本発明に使用される表面フィルター〇まプリーツすることができて 従来のフィルターカートリッジ要素に使用できるような実用的な薄さを有してい る。材料が薄（なる程、利用できるプリーツの数＆ま増大するので、所定の太ぎ さのカートリッジのために達成できる表面積は太き（なる。本発明においてフィ ルターとして使用されるシート材料は、場合によって、円筒状にした時に自己支 持性である程十分堅いものであってもよい。しかしながら、そうでない場合には 、支持体として使用されるポリプロピレン等のような堅い材料の多孔性コアおよ び／または多孔性外部シートを一緒に使用して他のよシ多孔性の材料を支持して もよい。

本発明に有効なフィルターアセンブリーにおいては、ＩＰ材を盲状のプリーツ形 態にして好ましくは従来のカートリッジケージ、例えば、堅い多孔１牛コア、多 孔性外部シースおよびエンドキャップを有し℃、必要な支持を与えるとともに過 当な容器内にフィルターカートリッジを固定する手段または共願のミラーとリー ドの出願、米国出願番号第４０５，９３８号中に開示されているように１個以上 のフィルターカートリッジを互いに両端を突き合わせた関係で結びつける手段を 付与する従来のボリプロビレンカートリッジケーゾ内に装填して使用することが 好ましい。本発明のプレフィルタ−として使用するための好ましいカー）　ＩＪ ツジ要素は適切な絶対細孔度の樹脂含浸セルロースペーパーシートを管状のプリ ーツ形態にし、そして上記のような従来のポリプロピレンカートリッジ内に支持 したものである。かかるフィルターカートリッジの多数からなるプレフィルタ− アセンブリーを本発明の実施に使用する場合、このプレフィルタ−は約１０ミク ロンの絶対細孔度を有するものが好ましく、そし℃従来サイズの各カートｌ）ノ ゾは約５．５平方フイートの有効フィルター表面を有している。同様に、最終フ ィルターは管状テリーツ形態のガラス繊維ベースフィルターシートがうなるカー トリッジ当り約５．５平方フイートの有効フィルター表面積を有する従来のカー トリッジ要素の多数から構成されるものが好ましい。

１段１過システムを使用する場合、好ましいＰ材はガラス繊維をベースにした約 １０ミクロンの絶対細孔度を有するフィルターシートである。

本発明のフィルター要素を製造するフィルターシート拐科は必要ならば合成樹脂 またはセルロース誘導体を含浸させて強度および沢過液体に対する耐摩耗性を改 善することができろ。含浸剤はフェノールホルムアルデヒド樹脂、尿素ホルムア ルデヒド衡脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステ ル樹脂等のような広範な材料から選択することができる。これ等タイプの材料は 紙や編織物の分野で周知である。

円筒状フィルターシートに蓋をするエンドキャップは金属やプラスチックのよう な所望の材料のものでよい。比較的堅くて円筒状フィルターシートに部層して漏 れないように密封するものが好ましい。

エンドキャップ、多孔性コアおよび多孔ａ外部ターンを作成するためには広範な 材料を使用できる。かかるカートリッジ要素は公知であり、その設訓および製造 は当業者にとって十分理解できる範囲内（Ｃある。多孔性コア、多孔性外部ター ンおよびエンドキャンプ（以後、フィルターカートリッジの１支持要素」と称す ）を作成するための代表的な有効材料としてはステンレス鋼、アルミニウム、銅 、マダイ・／ラム、チタン、ニッケル、鉄およびこれ等の各種合金が包含される 。

さらに、支持要素は棟々の合成高分子材料から作成することもできる。ポリプロ ピレンは好ましい材料である。ポリプロピレンや他の重合物からなるコアは粉末 成形によつ℃又は型押又はグ科をシートに造形することによって製造することが できる。種々のデザインのコアが使用される。本発明定使用するために適するコ アは米国特許第３，２４６，７６６号中に記載されており、該特許の開示は参考 になる。

次に、実施例・：（よって本発明の詳細な説明する。実施例中の、並ひに本願明 細書中の部およびパーセントは別に特定されていない限シ重量によるものである 。

実施例１ 坑井仕上げ液のｒ過（Ｃついての一連の実験は水深２００フイートの海洋に設け た８０−スロット掘削プラントフオーム上で行った。この目的は仕上げ液即ち５ ％塩化す）　ｌ）ラムブライン水溶液のｆ’Ｑ中の懸濁固体粒子材料の最大粒度 を１ミクロン未満にしかつ全固形物負荷をｌｐｐｍ未満テして再循環せしめるこ とであった。クリーニングシステムは直列Ｅ２００メッシュ振動篩とその後の２ 個の遠・Ｌ・分離機を用いた。システムの流通容量は４バレル／分（１６８ガロ ン／分）であった。概し℃仕上げ作業中には、ｉ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ〜１５．００ ０バレルの仕上げ液が坑内て送シ込まれ、その大部分は貫通孔洗浄（Ｃ用いられ るが、その仕上げ液であるプラインかフオーメーンヨン中に失われてしまう場合 にはもつと多量の仕１げ液が必要となろう。

試験は遠）し分離機を出たフローから（従来の内部フィルターシステムの前で） 傍流（５ｌｉｐ　ｓｔｒｅａｍ　）を取シ出し、第２図に示されているフィルタ ーを１更用し、そしてシステムの両端に処理液貯厭槽を設けて実施した。厚さ０ ．０５０インチおよび深さ０．４１０インチのひだを有するプリーツ形状で全表 面積６．５平方フイートを有し、かつ６ミクロンの絶対細孔度を有するガラス繊 維ペーパーｒ材からなる１０インチの表面フィルターカートリッジ単一を使用し た。遠心分離機の下流の流体の一部を単一のテストフィルターカートリッジに通 す一方、流体の大部分を従来の内部フィルターシステムに通した。第２の傍流試 験は、同一タイプの表面フィルター媒体であるが２ミクロン絶対の絶対除去度を 有する１０インチの単一カートリッジを使用して行った。両試験は第２図に示さ れているような一般的フロー略図を使用した。

（１）振動篩の下流、（２）遠心分離機の下流、（３）従来の内部フィルターン ステムのフィルターアレイの下流、および（４）本発明の方法に従って操作する 傍流試験に使用された単一カートリノジフィルターの下流の流出液をサンプリン グして性能評価を行った。本発明の方法による各傍流試、験に使用した単一フィ ルターカートリッジを通る流量は第２図に示されているようにフィルターカート リッジの下流の流量計；（よって測定され、それはカートリッジ当Ｄ　０．７ガ ロン／分であった　即ち、フィルター表面１平方フイート当９０．１ガロン／分 の流量密度であった。

固形物含有量は既知容量の採取液体を倣細孔性ナイロン膜ディスク上でｆ５過し 、そして堆積量を重量分析法で測定することによつ請求めた。

流入液および流出液中の固形物係の測定はまた、重量分析測定による携帯濁度計 、フィッシャー　サイエンティフィック社（Ｆｉｓｈｅｒ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉ ｃ　Ｃ！ｏｍｐａｎｙ　）がら入手できるモデル、／１ＤＲＴ−１５の検量によ っても行った。これによって実験の間中約±５０％の精度で負荷ｉ　ｏ　ｐｐｍ 以上の固形物の測定が見ただけで直ちに可能（、′Ｃなった。比較のためには、 即ち、一方のサンプルからもう一方へのｉＮ度変化の測定に関しては、濁度測定 の精度は約±１０％以内であった。

また、試験現場でテスト流出液を円盤：（通してｆ過することによって粒度分布 円盤を作成した。振動篩上の粒子密度はその場で評価した：実際の粒子計測も場 外で行った。

対照標準として従来技術によって操作されるシステムの場合、即ち、振動篩、遠 ノし分離機および約１００スタンダードの１０インチポリプロピレン内部フィル ターカートリッジからなる従来のフィルターシステムの場合、約０．１〜約３０ ミクロンの範囲の粒子の固体物質が約１，５００〜約２．ＯＤ　Ｏｐｐｍ負荷さ れている坑井仕上げ液を流入せしめたとき、この従来フィルターンステムからの 流出液の固形物（濁度測定によって決定される）は９００　ｐｐｍであった。

従来（１）フィルターンステムへの流入液の濁度を１８０ｐｐｍ固形物（１２４ ネク工ロス濁度ユニット、ＮＴＵ）に低下させた場合、従来のポリプロピレン内 部フィルターンステムからの流出液の濁度は８５　ｐｐｍ　（８０ＮＴＵ）と測 定された。

一連の実験において、振動篩の下流、遠心分離機の上流で仕上げ液は１６８３　 ｐｐｍ固形物を含有していた。

遠心分離機の下流で該流体は１６８１　ｐｐｍ固形物を含有しておシ、このこと は固形物の粒度が小さくそしてその流体中での分散状態が良好であるため遠心分 離機が実際無効であったことを示している。

別の一連の実験に２いて、振動篩の上流の仕上げ液は１１５．６３”５　ｐｐｍ の流入固形物を有していた。その時、該流体は遠心分離機の下流で２０４０　ｐ ｐｍの固形物を含有していた。

遠心分離機からの流出液について粒子分布を分析したところ、径１ミクロン以上 の粒子に関して、約７０チの粒子は１〜５ミクロンの範囲にあシ、２０％は１〜 １５ミクロンであシ、そして２５ミクロン以上は４チ未満であった。

本発明の方失に従って、フィルター表面１平方フイート轟シ０．０１がロン／分 の流量密度で、単一フィルターカートリッジ（絶対細孔度２ミクロンの７リーズ Ａ、および絶対細孔度６ミクロンのシリーズＢ）ヲｌｆｆ１用して実施した傍流 試験は、下記の第１表：で掲載されているような結果を得た。

第１表 ルメーを使用） ５　流入液濁度＝　１５００　ｐｐｍ１）流入液重量測定固形物＝９６７　ｐｐ ｍ流出孜粒度分布＝１〜２ミクロンの粒子５３個／ｍｌ、それまり犬 ぎい粒子なし ２２〜４９　流人液濁度二６回の測定値３００．２７０．３３０　ｐｐｍす ６０　Ｒ出Ｗ１’ＡＫリ−０，６ｐｐｍ１６９　カー）　ＩＪツゾ閉閉塞正圧力 ７　Ｑ　ｐｓｉ　Ｋ達した；最後の１０分間に きわたった増加 １）濁度計の検量線から算定した。

２）流出液は実験の間中同じ目視明澄度を有している。

シＵ−ズＢ（絶対細孔度３ミクロンのσｏ−３ｏフィルターを使用） ２　流入液濁度１）＝　４７０　ｐｐｍ流出液濁度　二　１１　ｐｌ）ｍ １７　流入液濁度　二　４０　ｐｐｍ 流出液濁度　”　’４　ｐｐｍ ２２　流入液濁度　”２８０ｐｐｍ （２時間停止後プ 流出液ＮＡ度　＝　Ｉ　Ｐ１１ｍ ４０　流入ＷＩ＠度＝　１８４０　ｐｐｍ流出孜／ｆ１度　二　！５　ｐｐｍ ４５リ　流出ｇＦ１度分布＝１〜５ミクロン径のべ子９６１固／舵 ｌ）シリーズＢのｐｐｍは全て濁度計の検量機がら算定した。

２）ΔＰが５ｐｓｉになったところで実験を終えた。

これ寺結果から、プレフィルタ−なしの１段の単一フィルターカートリッジを使 用したとぎ当初のＦ滓形成期間を過ぎた後では、約４０　ｐｐｍから高い方は約 １．８４０　ｐｐｍの流入液負荷範囲で流出ブラインの固形物が５１）ｐｍ以下 になることは明らかである。おのおののカートリッジを使用して閉塞が起る迄の 時間は、差圧７　Ｑ　ｐｓｉ　（シリーズＡ）以下で適当に嫁働するカートリシ ンの寿命を表わしていた。

シリーズＡのカートリツジは６９分間正常にｈｍし、その同じ期間中に従来の濾 過機構を使用するシステムでは力〜トリシンを６回交換した。この期間中の流入 液固形物は約３００　ｐｐｍから約１，５００　ｐｐｍまでの範囲にあった。フ ィルターカートリッジからの流出液は２ミクロン以下の粒度および１　ｐｐｍ以 下の固形物負荷を何していた。

フリーズＢの隊働時間は４５分間であり、その期間中グ）流入液固形物は約５０ ０　ｐｐｍから約１，８００　ｐｐｍの間にあシ、流出液は５ミクロン以下の粒 度および５ｐｐｍ以下の固形物負荷を有していた。シリーズＢの実験）まわずか ５’ｐｓｉのΔＰで黒づんできたので終了した。

しかしながら、得られた結果はフィルターの寿命が延長されたことを示していた 。実際、ΔＰが５　ｐｓｉになル迄ノフィルター寿命４５分は従来の濾過システ ムでは２回のカートリッジ交換に相当した。

上記実験における流量密度は平方フィート当ｂ　ｏ、ｉ。

がロン／分であった。この流量密度でフィルターンステムは閉塞迄に許容できる 有効寿命を持った。

実施例２ 約０．１〜約６０ミクロンの範囲の粒子の固形物負荷５００　ｐｐｍを有する５ ％塩化ナトリウム水溶液プラインの坑井仕上げ液について、即−ち、実施例１の 海洋掘削プラントフォートで使用した坑井仕上げ液を第１図に示されているよう な２段濾過システムの遠・し分離機の下流でサンプリングしたものについて、一 連の室内濾過試験を実施した。プレフィルタ一段は１０ミクロンの呼称除去度と ３０ミクロンの絶対細孔径（除去度）を有するエポキシ樹脂含浸セルロースペー パーＰ材の表面フィルターディスク３枚からなシ、その後に直列に配置した最終 表面フィルターは２ミクロンの絶対細孔径（除去度）を有する実施例１のガラス Ｐ材のディスクから構成され℃いた。

仕上げ液を、プレフィルタ−表面１平方フイート当’）　０．１３カｏ　７７分 の流量密度でプレフィルタ一段ニ、そしてフィルター表面１平方フイート当Ｄ　 ０．３９ガロン／分の流量密度で最終フィルターに循撤させた。２時間後にプレ フィルタ−上のＰ滓は厚さ０．０２　フインチまで蓄積し、その時のプレフィル タ−を介する差圧は３９　ｐｓｉになっておシ、そこで実験を終了した。最終フ ィルター上では有意の圧力上昇が認められなかった。

プレフィルタ−の下流、最終フィルターの前で平均流出液の固形物の量を分析し たところ、操作当初の１０分間は１３０　ｐｐｍであった。プレフィルタ−に流 入する流入液の固体負荷が５００　ｐｐｍであるとき、運転開始後１０分は、１ 　ｐｐｍ未満の流出液を最終フィルターの下流で得た。これ等結果から、本発明 において操作当初から固体負荷の低い清澄な流出液を得るためには操作当初（プ レフィルタ−上にＰ滓が形成される迄）微細孔の渚終フィルターを必要とするこ とが示された。

十分な濾過特注が維持されていると云う条件下でフィルターカー）　１）ノゾの 交換時期を決定する第一の要因ハフイルターカートリッジを介する有効差圧であ るが、プリーノ力−トリノゾに関する有効差圧はＰ滓プラス表面フィルターを介 する有効差圧が許容できないレベルに達する前にプリーツ間の容積が充填されて しまうことがあるので、同一材料の平らなデスク型フィルターに関する有効差圧 とは異なると云うことに留意すべきである。

それで、かがるシステムの決定要因はフィルターのプリーツ間の容積が充填され ることによって濾過のために有効な表面積が実質的に低下した時点になる。従っ て、先に示した式中のに値（２ミクロンのガラスフィルターに関してそのフィル ターシート材料の平らなディスク上で測定したに値が第３図に示されている）は 閉塞か起る前に特定Ｐ材中を通過すると予想されるフィルター表面１平方フイー ト当シの全流出量を決定するための有効な指標となる。しかしながら、Ｐ材の立 体配置例えば管状のプリーソフィルターシート（コ、ｔｔ＋ｉ同一フィルターン ートシーらなディスクに比べて所定サイズのフィルターアセンブリー容器での濾 過表面積を最大Ｖこするため好んで使用される）は上記数式によって示唆される よりも制限された稼働寿命となるであろう。この数式によって、フィルター表面 の平方フィート単位面積当シで得られるであろう全流出量の上限が効果的にめる ことができる。実際に、フィルター交換は主として、フィルターを介する許容圧 力低下と、勿論、フィルターがらの流出処理液中の固形物負荷を監視することで 測定される流ｍ固形物許容負荷とによって決定される。

実施例２で行った実験に関して、プレフィルタ−の運転開始１０分後に例えはポ ンプを停止しそして再び運転することによって生ずる圧力サージングのようなシ ステムの乱混があっても、流出液が再ひ固形物負荷１　ｐｐｍ以下で平衡する迄 にプレフィルタ−は１ｏ分と云う時間を必要としないこ−とが判明した。この１ ０分間のプレフィルタ−からの平均流出液は２　ｆ３　ｐｐｍであ実施例１に記 載され℃いる坑井がも得た約０．１〜約３０ミクロンの範囲の固体粒子を５００ 　ｐｐｎｎ含有している５％塩化ナトリウム水性ブライン仕上げ液疋ついて下記 の一連の室内試験を行った。１段濾過において、実施例２のエポキシ樹脂含浸ペ ーパー表面プレフィルタ−型のフィルターカートリノゾ乞全体に標準長さの約％ の長さに短くして特別（で作成したものをそれぞれ別々に使用して６つの別の試 験を行った。３つのフィルターカートリノジは次のような立体構造を有していた ・ １８９０゜４１０　試験せず　４．５ ２　９８　０．４１０　１．０１　５．０ろ　１０８　０．４１０　１．１３　 ５．５これ等の試験は第２図に示されているシステムヲ使用して、下記表に記載 されている流出流量音度（Ｋ二１　、　８．４　０．１６　９３（計算値）２　 ７．８　’０．１’Ｄ５　’　９９３　７．０　０．１３　７８ この実施例は所定のＰ材をプリーツ状にする場合最適プリーツ数があると云うこ とを示している。概して、プリーツ数が増えると表面積が増大する　・・望まし い属性。しかしながら、プリーツ数が多くなりすぎると、沢滓の堆積に有効なプ リーツ間の空隙か減少する・・・・・望ましくない属性。このシステムでは、８ ９や１０８よシも９８のプリーツ数の方が良かった。理想的には、フィルターは プリーツ間の容量が満たされた丁度その時て通常、稼働を終了するΔＰに達する ようにすべきである。

実施例１に記載されている坑井がらの約０．１〜Ｎソロ０ミクロン範囲の固体粒 子を５００　ｐｐｍ含有し℃いる５％塩化ナトリウム水性ブライン仕上げ液につ いて次のような室内試験を行った。濾過システムは実施例乙に記載されているタ イプの標準長さのスの単一表面フィルターカートリノゾから構成されていた。プ リーツの深さは０．６２５インチであシ、ひだ即ちプリーツ数は６０であり、そ して全表面積は０．９６平方フイートであった。このタイプの標準長さの要素は 約５平方フイートの表面積を有し℃いるが、そのＰｇ処理容量はプリーツ深さ０ ．４．１０インチおよびひだ数即ちプリーツ数９８を有する要素の２倍である。

フィルター表面（、Ｋ　＝　３．２　）　ノ１　平方フィー　）当り０．１６Ｂ ｊｆｏン／分の流量密度では、フィルターを介する差圧が通常高差圧を理由（で フィルター交換の行われる値４　Ｑ　ｐｓｉに達する迄に、１２０分を要した。

この実施例はプリーツをより深くするとより低い流量密度を使用して全体のｆ過 面積を高く保つことができるので沢滓処理容量を増大させることができると云実 施例１の坑井から得た約０．１〜約６０ミクロンの範囲の固体粒子を１５００１ ）１１）ｍ〜１００　ｐｐｍの変動負荷範囲で含有している５％塩化す）　ｌ） ラム水性ブライン仕上げ液について次のような室内試験を行った。この場合、２ ミクロンの絶対細孔度を有する実施例１（Ｋ二２．ろうのｆ材から作成した表面 積０．０１５平方フイートのディスクからなる表面フィルター１段を使用して、 流量６Ｃ−ｍ３／分（フィルター表面１平方フィート当り０．１１ガロン／分の 流量に相当する）で行った。

１５００　ｐｐｍの流入液負荷で、フィルターは１１０分を要して差圧３　Ｑ　 ｐｓｉに達した。

５００　ｐｐｍの流入液負荷では１４０分を要して同じ差圧に達し、そして１０ ０　ｐｐｍの流入液負荷では１７０分を要して差圧３２　ｐｓｉに達した。

いず几のテストにおいても、流出量は目視で清瀬であった。この一連の試験は、 流入液負荷を１５００のレベルから１００に下げたときフィルターの寿命は１１ ０分から１７０分に増加するだけであったと云うことを示しておシ、それはディ スク型フィルターの推定寿命がディスクフィルターの負荷に依存しないと云うこ とを表わしている。

上記例示タイプの実験から得たデータの分析によって、特に、フィルターの有効 寿命を表わす時間に対して差圧ΔＰをグラフ化して得た曲線を検討することによ って明らかにされたことであるが、所定の流入液負荷で、所定のｒ対表面積を有 する所定のＦ材において、フィルターの有効寿命中にフィルターを通過する全流 出容量は次の数式によって表わすことができる：この数式中のＫの値は、濾過さ れる液体のタイプ、液中に存在してｆ通知よつ℃除去される汚染物即ち負荷のタ イプ、および流入液中の汚染物負荷の割合、によって変動するので経験的に決定 しなければならない。

経験的決定は次のような標準化された試験によって行われる。

標準化さ几た試験 本発明ｆ）濾過システムに使用されるｆ材のサンプル（既知表面積例えば［］、 ０１５乎方フイートのディスク状）を試験器固定具に取り付け、濾過丁べぎ液流 の流入処理液ヲ最終クリーニング段階から、即ちフィルターの上流に使用されて いるクリーニングシステムに応じて振動篩または遠心分離機または粗フィルター の下流で取シ出し、それから上記フィルターディスク中を通過させる。流出処理 液の流量密度は先に記載したように表面＠１平方インチ当Ｊ　０．０５〜０．５ ガロン／分の範囲内に保ち、そしてフィルターディスクを介する差圧が試験終了 時である３　Ｑ　ｐｓｉに達する迄フローし続けてその間の全流出量を測定する 。流出量データ、流入処理液の流量密度から、数一式を使用してＫの値を算出す る。それから、このに１旦乞使用して、得ることができる流用流計の全容量また はその代シに濾過することができる処理液の全量をめることができる。別のｆゝ 材に置ごかえるか、又は流入処理液体の負荷が変動するか、又はその他の変動が あった場合には、標準試験を繰り返してＫを算出し直す必要がある。Ｋ値ばＩ４ 材をディスク状にして測定し℃いるが本発明の方法に代衣的に使用されるカー） 　１）ノゾフィルターはプリーツ状であるから、カートリッジフィルターアレイ の停止　９換時期の決定はプリーツ間の容積が陶だされる迄１滓が堆積したこと によって決定してもよい。その時点でのグリーノカートリッジにおける有効表面 積は実質的では円筒状フィルターの呼称外面の円筒り）表面値になっている　即 ち、円筒状フィルターの表面種は初期の高い値から単に従来の内部フィルターに 相当する表面、＠を呈する迄に低下してしまっている。従って、この時点でフィ ルターを介する差圧は大巾に増加して、カー）　１）ノゾフィルターの停止・交 換を必要とするであろう。これは、上記数式の左右の項が等しい値になる前４（ 起ることもある。従って、この数式は沢過可能な全流出容量の上限を決定する一 般的指標として有効であるが、プリーツフィルターを用いると実際の全容量）ま 数式の値よシ少ないものとなろう。

第６図は流入液中に存在する径５ミクロン未満の粒子の（全存在数に対する）％ に対してに値をプロットしたものである。

本発明の方法は油井またはガス丼処理液各種と共に使用することができる。すべ てのタイプの仕上げ液、刺激液および改修液、特にプラインに対して約２５％以 下の範囲の種々の量の塩化ナトリウムを含有する水ベース塩化す）　ｌ）ラムプ ラインを使用する特殊な用途を有している。水と塩の混合液または水と不混和１ 生溶剤例えばアルコール類、ポリオキシアルカリングリコール類およびグリコー ルエーテル類との混合液をベースにした仕上げ液も本発明方法によって処理する ことができる。本発明の主な用途は油井仕上げ液に対するものであるか、本発明 はアルカリ性および酸性水浴液のように地層をフラクチャリングするため加圧下 で使用される坑井刺激液ような油・ガス井処理液と共に使用することもでさる。

勿論、これ等の場合、選択されたＰ材は特別の処理液による化学的攻撃に対して 耐性を有していなければならない。

先に述べた通り、油井またはガス井から現われたときの仕上げ液の負荷レベルは 極めて苛酷である場合がある。本発明のｆ過システムは大きさ即ち直径またはさ しわたし最大寸法が３０ミクロン以下である小粒子を除去するために特に設計さ れている。従って、これより大きい粒子は、流体をこの沢過システムに導入する 前に、従来の粗粒子除去装置例えば振動篩、連化・分離機および細孔径が５０ミ クロンよりずっと大ぎい例えば５０〜１００ミクロンである粗いフィルターヲ使 用し℃除去されるべきである。かがる犬粒子即ち粗粒子除去方法を使用すれば、 本発明のｒ過／ステムに供給される流入処理液は通常約２，０００　ｐｐｍを越 える固形物負荷を含有しないであろう。本発明の方法は２．０００　Ｉ）ｐｍ以 下のどのような固形物負荷疋も使用することができる。６０ミクロンよシ犬ぎい 何らかの付随的粒子も除去される。

本発明の？過／ステムにあ・いては、表面フィルターと粒子除去中に表面フィル ターの上面に堆積したＰ滓とが結合してフィルター複合体として作用して６０ミ クロン以下の粒子を除去する。このため、不発明に使用サレる入面フィルターは ６０ミクロン以下の絶対細孔度用］ち絶幻粒子除去度を有する必要がない。平均 フィルター細孔径即ち粒子除去度か流入処理液中に存在する粒子の一部と同一サ イズであるか又はそれより小さい限り、沢滓が堆積するであろう、セしてＦ滓が 堆積すると表面フィルターの濾過作用に１滓の濾過作用が加わる。従って、本発 明における濾過プロセスは表面フィルターと１滓からなるフィルター複合体の成 果である。

勿論、表面フィルターはＩ１滓の蓄積なしでその細孔径より大きい粒子全てを最 初から除去する。必然的に、ｆ＋通過ロセスの最初の段階であってもフィルター の細孔径よυ小さな粒子の通過が絶対にあってはならない状況下では微細孔の表 面フィルターが好ましい。しかしながら、使用する表面フィルターの絶対細孔度 が微細になる程、一般に、フィルターは高価になる。従って、流出液の初期負荷 が高くてもよい場合には、最初の数分以内で例えばｋ　Ｉ＃］開始開始１彼に蓄 積し、そうなればＰ滓を通る濾過機構によってフィルターの絶χ１＃孔度以丁の 太きさの小粒子も除去されるので、絶対細孔度か６０ミクロンより大きい表面フ ィルターを使用してもよく、そしてこのフィルターの下流で比較的または実質的 （、（清澄な流出液が得られる。流入固形物負荷か過反に置くない、例えは、１ 、０　０　０　ｐｐｍ　？越える程夏の場合には、単一フィルター段でも清澄な 流出液を得るために十分である。しかしながら、約０，１〜約６０ミクロンまた はそれ以上の粒度範囲の粒子を実質的（Ｃ含有しない流出液か必要な場合には、 ２段以上のフィルター段を直列に使用することが好ましい。第１番目の段は一般 ！Ｌ最終フィルター段よりも粗いフィルターを有しているので、微細粒子の一部 は第１フイルターを通過してその下流から最終フィルターに進み、そうしてプレ フィルタ−即ち第１フィルター段および最終フィルター段（又は複数段）の双方 に沢滓が蓄積される。この方法で多数のフィルター複合体を通す沢過は粗い方の フィルターだけを通す単一濾過よシも初期の清澄度を高くする。

本発明の方法は油・ガス井処理液例えば仕上げ液、刺激液および改修液の処理と 云う特殊な用途を見い出した。また、本発明は従来の多量のベントナイト等を宮 有する掘削泥水ではなく高濃度のプラインを使用する新型の掘削液体と共に使用 してもよい。本発明は約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度を倚する固体粒子 の掘削屑およびフオーメーンヨン屑（２，０００ｐｐｍ以下の量で存在する）を 除去すると云う特別の用途を有している。

？卜Ｒ（ｆ万雷；こ変更なＬＣ 手続補正書（方式） 昭和５８年７月１日 特許庁長官殿 一レフ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和５８年６月２１日 ６、補正により増加する発明の数

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　約０．１〜約３０ミクロンの範囲の粒度を有する掘削屑およびフォーメー ション屑からなる固体粒子で汚染された濁った油井またはガス井処理液から清澄 な濾過流出液を得るための沢過方法であって、約４０ミクロン以下の絶対細孔度 を有する表面フィルターに、フィルター表面１平方フイート当シ約０，０５〜約 ０．５ガロン／分の流量密度で上記処理液を通すことによって、（１）初めに上 記粒子の少なくとも一部を上記表面フィルターの流入表面上に堆積させて上記表 面フィルターの絶対細孔度よシ小さな粒子を除去するための向上した能力を有す るＰ滓の形成を開始し、そして（２）その後（１）上記表面フィルターと（１１ ）上記Ｐ滓とのフィルター複合体を通して上記処理液を濾過して、約０，１ミク ロ／から約３０ミクロン以上までの範囲の粒度を有する固体粒子を実質的に含有 しない清澄な流出液を得るとともに、上記表面フィルターの有効寿命を延長する ことを特徴とする方法。 ２、上記表面フィルターは約０．５〜約３０ミクロンの範囲の絶対細孔度を有す る、請求の範囲第１項の方法。 ６、　上記の清澄な濾過流出液は約０．１ミクロンから約６０ミクロン以上まで の範囲の粒度を有する固体粒子を実質的に含有しない、請求の範囲第２項の方法 。 ４、　上記処理液は約０．１〜約６０ミクロンの範囲の粒度を有する固体粒予約 ２，０００　ｐｐｍ以下で汚染されている、請求の範囲第２項の方法。 ５、　上記のａ溌な濾過流出液は約０６１〜約６０ミクロンの範囲の粒度を有す る固体粒子′？：２　ｐｐｍ以下含有する、請求の範囲第２項の方法。 ６、　上記表面フィルターは約１〜約１５ミクロンの範囲の絶対細孔度を有する 、請求の範囲第１項の方法。 Ｚ　上記表面フィルターは約１０ミクロンの絶対細孔度を有する、請求の範囲第 １項の方法。 ８、　上記流量密度はフィルター表面１千万フィート当り約０．０５〜約０．６ ガロン／分ｇ）範囲にある、請求の範囲第２項の方法。 、９　上記処理液は上記固体粒子ａ　１，０００　ｐｐｍ以下で汚染され℃いる 、請求の範囲第２項の方法。 １０、上記表面フィルターは管状形態のプリーツフィルターシート材料から構成 されたフィルターカートリッジ１個以上からなる、請求の範囲第１項の方法。 １１、上記シート材料は樹脂含浸ペーパーである、請求の範囲第１０項の方法。 １２、上記表面フィルターはプレフィルタ−であり、そしてプレフィルタ−から の流出液は上記プレフィルタ−の絶対細孔度よυ微細な絶対細孔度を有する第２ フイルターに通されるので、濾過プロセスの最初から、上記第２フイルターから の流出液は上記第２フィルタ−の絶対細孔度よシ大きな固体粒子を実質的て含有 しない、請求の範囲第１項の方法。 １３、上記第２フイルターは第２の表面フィルターであり、そして上記第２フイ ルターを通過する流量密度はフィルター表面ａｔ平方フィート当９約０．０５〜 約０．５ガロン／分の範囲にある、請求の範囲第１２項の方法。 １４、上記プレフィルタ−を通過する流速はフィルター表面積１平方フイート当 シ約０．０５〜約０．３ガロン／分の範囲にある、請求の範囲第１２項の方法。 １５、上記プレフィルタ−はプリーツした管状形態のそし℃約１０ミクロンの絶 対細孔度を有する樹脂含浸ペーパーフィルターシートから構成されたフィルター カートリッジ１個以上からなシ、そし℃上記第２フィルターはプリーツした管状 形態のそして約２ミクロンの絶対細孔度を有する樹脂含浸ガラスフィルターシー トから構成されたフィルターカートリッジ１個以上からなる、請求の範囲第１５ 項の方法。 １６、上記処理液は仕上げ液である、請求の範囲第１項から第１５項のうちのい ずれか一項の方法。 １Ｚ　上記処理液は刺激液である、請求の範囲第１項から第１５項のうちのいず れか一項の方法。 １８、上記処理液はプラインをペースにした掘削液である、請求の範囲第１項か ら第１５項のうちのいずれか一項の方法。 １９、上記処理液は改修液である、請求の範囲第１項から第１５項のうちのいず れか一項の方法。 ２０、上記処理液中の固体粒子汚染物はベントナイトクレイである、請求の範囲 第１項から第１５項のうちのいずれか一項の方法。 ２１、約０．１〜約５０ミクロンの範囲の粒度な有する掘削屑およびフォーメー ション屑からなる固体粒予約２．０００　ｐｐｍ以下で汚染された濁った油井ま たはガス井処理液から清澄な濾過流出液を得るための濾過方法であって、（ａ） ２段以上の濾過段からなるｆ５過システムに上記処理液を通し、上記の第１濾過 段は約４０ミクロン以下の絶対細孔度を有する表面フィルターから構成されそし てフィルター表面１、平方フィート当シ約０．０５〜約０．５ガロン／分の流量 密度で作用して、（１）初めに上記粒子の少な（とも一部を上記第１Ｆｍ段の上 記表面フィルターの流入表面上に堆積させて上記表面フィルターの絶対細孔度よ シ小さな粒子を除去するための向上した能力を有するＰ滓の形成を開始し、そし て（２）その後（１）上記表面フィルターと（ＩＩ）上記Ｆ滓とのフィルター複 合体を通して上記処理液を濾過し、そして（ｂ）上記第１濾過段からの流出液を 、上記第１濾過段の上記表面フィルターよシも微細な絶対細孔度を有するフィル ターから構成された第２濾過段に通すことによって、濾過プロセスの最初から、 上記第２ｆ過段からの流出液は上記第２段のフィルターの絶対細孔度より大きい 固体粒子を実質的に含有せず、そして上記第１濾過段の上記表面フィルターの上 記流入表面上の上記Ｐ滓の形成後には約０．１ミクロンから約６０ミクロン以上 ・までの範囲の粒度を有する固体粒子を実質的に含有しない清澄な流出液が得ら れるとともに、上記表面フィルターの有効寿命が延長されることを特徴とする方 法。