NL8001805A - Inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder. - Google Patents

Description

* .1 -1- 21252/JF/jl

Aanvrager: Sredneaziatsky Nauchno-Issledovatelsky Institut Prirodnogo gaza, Tashkent, U.S.S.R.

Korte aanduiding: Inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder.

5

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder in een vloeibare en vaste fase, omvattende een behuizing met een invoer voor boormodder en uitvoeren voor de gescheiden fasen ervan en voor het onderbrengen van elektroden welke zijn 10 verbonden met respectievelijk de negatieve klem en de positieve klem van een gelijkspanningsbron.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op boortechnieken en in het bijzonder op een inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder in een vloeibare en vaste fase.

15 Bekend in de techniek is dat boormodder een heterogeen vloeibaar stelse-l. vertegenwoordigt welk onvermijdelijk colloïdale vaste fasedeeltjes bevat. De aanwezigheid van deze deeltjes in boormodder bepaald een aantal rheologische eigenschappen van boormodder, welke van belang zijn met het.oog op bronboorkwaliteit. Daarom is de werkwijze voor het vervaardigen 20 van boormodder essentieel de werkwijze voor het bereiden van klei-achtige slurries met een inhoud van colloïdale vaste fasedeeltjes tot een niveau waarop noodzakelijke rheologische eigenschappen van boormodder worden verkregen. De dispersiegraad of comminutie van klei-achtige solide fasedeeltjes bepalen de kwaliteit van het boormodder welk wordt vervaardigd. Ver-25 mindering van de totale kwantiteit van de vaste fase in boormodder met dezelfde rheologische eigenschappen van boormodder drasgt bij tot een vergroting van de mechanische snelheid van het boren . Dit vereist een verbeterde graad van dispersie.

Boormodder wordt bereid uit hoge-graad droge modder en dure 30 chemische reagentia worden daaraan toegevoegd voor het sturen en stabiliseren van de vooringestelde eigenschappen van het boormodder. Nadat het boren achter de rug is, wordt alle boormodder aangebracht in een stapel, aangezien het transport ervan naar een andere boorplek te duur is, vanwege de hoge transportkosten, aangezien boormodder voor 85 tot 90 % uit water 35 bestaat. Daardoor ontstaat het probleem de meest waardevolle fractie van het boormodder (de fijnste colloïdale fractie) welke de basis van een structuur van een boormodder vindt te scheiden, te meer daar dit rijk is aan chemische reagentia welke zijn toegevoegd aan het boormodder.

on n 1 8 ftR

-2- 21252/JF/jl

Thans wordt boormodder slechts gereinigd gedurende het boren.

Er zijn verscheidene apparaten voor het reinigen van boormodder gedurende het boren.

Dergelijke bekende inrichtingen zoals trilschermen, hydrocyclo-5 nen en centrifugale inrichtingen scheiden grove hoeveelheden boormateriaal van boormodder, terwijl de fijnste.colloïdale deeltjes achterblijven en dus invloed hebben op de eigenschappen van het boormodder. Een gedeelte van het boormodder dient dus te worden afgevoerd, het resterende gedeelte wordt verdund met water en behandeld met chemische reagentia voor het hand-10 haven van de gewenste Theologische parameter van het boormodder welke belangrijk zijn voor bronboren. Nadat het boren achter de rug is, wordt de boormodder over het algemeen afgevoerd.

Het zal duidelijk zijn dat de scheiding van colloïdale deeltjes van de vaste fase van boormodder van wezenlijk belang is voor de economi-15 sche uitvoering van bronboring.

Bekend in de techniek is een inrichting voor het scheiden van de stabiele colloïdale klei-achtige fase van boormodder, waarbij boormodder, achterblijvend in de bron en bevattende het boormateriaal voorafgaand wordt verdund met water en grof boormateriaal daarvan wordt geschei-20 den. Fijn, niet-geladen boormateriaal en negatiefrgeladen colloïdale kleiachtige deeltjes zijn aanwezig in een dergelijk verdund en gereinigd boormodder. Daarna worden negatief geladen klei-achtige deeltjes gescheiden van het boormodder door het aanbrengen daarvan op een draaibare anode, gevolgd door het verwijderen door middel van een schraper. De aangebrachte 25 negatief-geladen klei-achtige deeltjes dragen een gedeelte van de niet-geladen deeltjes met zich mee welke eveneens zijn aangebracht op de draaibare anode.

De hierboven beschreven inrichting kan slechts een gedeelte van het boormodder behandelen, terwijl het achterblijvende en veel groteie ge-30 deelte ervan wordt teruggestuurd naar de bron zonder behandeling.

Scheiding van de vaste fasedeeltjes van slechts een gedeelte van het boormodder en het twee-traps karakter van de werkwijze: eerst het scheiden van grove deeltjes en daarna het scheiden van fijnere deeltjes, maakt het proces gecompliceerd en kostbaar.

35 Bekend in de techniek is een inrichting voor het elektrokine- tisch scheiden van boormodder in een vloeibare en vaste fase, waarbij een behuizing als invoer voor het boormodder en uitvoeren voor gescheiden fasen van boormodder heeft en elektroden onderbrengt welke zijn verbonden met 800 1 8 05 -3- 21252/JF/jl * Λ de klemmen van een gelijkspanningsbron.

De elektrode verbonden met de positieve klem van de gelijkspanningsbron omvat een kamer met een geperforeerde wand welke is verbonden met een gesloten schakeling voor circulering van een elektrisch gelei-5 dende vloeistof. De behuizing omvat de buitenelektrode en is verbonden met de negatieve klem van de gelijkspanningsbron. Wanneer de inrichting werkt, wordt de elektrisch-geleidende vloeistof, welke circuleert door de kamer verrijkt met vaste fase en het'boormodder,welk zich bevindt binnen de behuizing en rond de kamer wordt daaruit verwijderd. Na verscheidene 10 kringlopen van het pompen van de elektrisch geleidende vloeistof door de kamer wordt de werkwijze van het reinigen van het boormodder voltooid.

Nadat de_elektrisch geleidende vloeistof is verrijkt met de vaste fase wordt deze afgevoerd en vervangen door een verse vloeistof. Een nieuwe stroom boormodder wordt ingebracht in de behuizing van de inrich-15 ting en de reinigingswerkwijze gaat voort.

De noodzaak voor het circuleren van de elektrisch geleidende vloeistof beperkt de daardoor verkregen hoeveelheid vaste fase.

De uitvinding is gebaseerd op het probleem van het verschaffen van een inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder in 20 een vaste en vloeibare fase, waarbij de elektrode verbonden met de negatieve klem van een gelijkspanningsbron en de behuizing dusdanig zijn geconstrueerd dat nagenoeg geheel de vaste fase rijk aan chemische reagentia wordt gescheiden, ten einde de benutting ervan mogelijk te maken.

De uitvinding voorziet hiertoe in een inrichting van een in de 25 aanhef genoemde soort, welke is gekenmerkt, doordat de elektrode verbonden met de negatieve klem van de gelijkspanningsbron een transporteur-schroef omvat met een cilindervormig gedeelte en een aangrenzend conisch gedeelte, waarbij de schroef is geïnstalleerd in de behuizing welke de elektrode verbonden met de positieve klem van de voedingsbron vormt en 50 respectieve cilindervormige en conische gedeelten heeft, waarbij de uitvoer voor de vaste fase van een boormodder wordt aangebracht aan het einde van het conisch gedeelte van de behuizing en dat er is voorzien in een vergaarbak voor het verzamelen van de vaste fase van het boormodder welk communiceert met de uitvoer voor de vaste fase van het boormodder aange-55 bracht in de behuizing.

De vergaarbak voor het verzamelen van de vaste fase omvat bij voorkeur twee coaxiaal aangebrachte houders, vervaardigd uit een buigzaam gegolfd materiaal, waarbij de binnenhouder is vervaardigd uit een netvormig nnn 1 β n<ï -4- 21252/JF/jl * elektrisch geleidend materiaal, verbonden met de negatieve klem van de gelijkspanningsbron en communicerend met de behuizingsuitvoer voor de vaste fase en waarbij de buitenhouder is vervaardigd uit een niet-gelei-dend materiaal met openingen voor het afvoeren van de gescheiden vloeibare 5 fase.

De buigzame, gegolfde structuur van de vergaarbak voor het verzamelen van de vaste fase vertoont een variërend inwendig volume, waardoor de vorming van luchtzakken welke het vloeien van de elektrische stroom belemmeren wordt voorkomen.

10 Het voorzien in de inwendige houder in de vorm van een netvor mige kathode voorkomt eveneens dat klei-achtige deeltjes blijven kleven aan de wand van de binnenhouder en draagt bij aan een aanvullende scheiding van de vloeibare fase (filtraat), hetgeen dient voor het verder indikken van de vaste fase van boormodder.

15 De uitvoer voor de vloeibare fase van boormodder is bij voor keur ingericht binnen het conisch gedeelte van de behuizing en is aangebracht middels een netvormige scheidingswand.

Het voorzien in de uitlaat voor de vloeibare fase binnen het conisch gedeelte van de behuizing verzekert de efficiëntste scheiding van 20 het filtraat en de indikking van de vaste fase van het boormodder in de béhuizing van de inrichting.

Het cilindervormige gedeelte van de behuizing bestaat bij voorkeur uit drie delen van welke het midden deel elektrisch is geïsoleerd van de einddelen en werkt als een anode.

25 Deze constructie verzekert de voorziening van een anode-en een kathode-zöne in het tussenliggende deel van de behuizing en wanneer de fijnste colloïdale negatief geladen deeltjes worden aangebracht op de anode, is het aanbrengen van het ingedikte gedeelte van het boormodder op het binnengedeelte van de behuizing het effectiefst.

30 De schroefbladen en het conisch gedeelte van de schroef zijn bij voorkeur vervaardigd uit een isolerend materiaal en de schroefas is vervaardigd uit een elektrisch geleidend materiaal.

Deze inrichting is noodzakelijk voor het verschaffen van een uniform elektrisch veld binnen de inrichting.

35 Een collector voor gescheiden vloeibare fasen is bij voorkeur aangebracht onder de buitenhouder.

Deze faciliteit maakt het mogelijk het filtraat opnieuw te gebruiken.

800 1 8 05 • ί -5- 21252/JF/j1

Daardoor verschaft de inrichting voor het scheiden van de vaste fasen van boormodder van de vloeibare fase (filtraat) een efficiënte indikking van de vaste fase van boormodder.

Wezenlijke technische voordelen van de inrichting volgens de 5 uitvinding worden bereikt door het gebruikmaken van eenvoudige technieken en economische bewerkingen. Een eenvoudig kinematische keten verzekert een betrouwbare werking van de inrichting volgens de. uitvinding voor het scheiden van de vaste fase van boormodder van het filtraat. Het gebruik van de uitvinding maakt het mogelijk wezenlijke besparingen te verkrijgen 10 van droog modder en chemische reagentia.

De inrichting volgens de uitvinding kan op de voordeligste wijze worden gebruikt voor het boren van olie-en gasproduktiebronnen en geologische voorspellingsboorgaten. De inrichting kan eveneens woeden gebruikt in de chemische industrie voor het vervaardigen van constructiematerialen 15 en in andere industriën waar de colloïdale klei-achtige fase van een slurry dient te worden gebruikt.

Een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding zal nu worden beschreven aan de hand van de bijbehorende tekening welke een schematische figuur toont van een inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van 20 boormodder in een vaste en vloeibare fase volgens de uitvinding en wel in langsdoorsnede (de schroefaandrijving is daarbij niet getoond).

Een inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder in een vaste en vloeibare fase omvat een behuizing 1 met een pijp 2 daaraan verbonden voor een invoer van boormodder en een pijp 3 voor een 25 uitvoer van gescheiden vloeibare fase van boormodder. De behuizing 1 herbergt een transporteurschroef 4 met een cilindervormig gedeelte 5 en een aangrenzend conisch gedeelte 6. Een as 7 van de schroef 4 is vervaardigd uit een elektrisch geleidend materiaal en is verbonden door middel van een slipring 7a met de negatieve klem van een gelijkspanningsbron 30 8. Bladen 9 van de schroef 4 en het conisch gedeelte 6 van de schroef zijn vervaardigd uit een isolerend materiaal. De behuizing 1 heeft een respectief cilindervormig gedeelte bestaande uit onderling verbonden gedeelten 10a, 10b en 10c en een respectief conisch gedeelte 11. Het middengedeelte 10b is geïsoleerd van de eindgedeelten 10a en 10c door middel 35 van afstandsstukken 12 van een isolerend materiaal. Het tussengedeelte 10b is verbonden met de positieve klem van de gelijkspanningsbron 8.

Een uitvoer 13 voor de gescheiden vaste fase van boormodder is aangebracht aan het einde van het conisch gedeelte 11 van de behuizing 1.

o η η λ o/iR

* -6- 21252/JF/jl

Aan dit uiteinde is een vergaarbak 14 aangebracht voor het verzamelen van de vaste fase van het boormodder welk communiceert met de uitvoer 13.

.De vergaarbak 14 omvat twee coaxiaal aangebrachte houders, namelijk een binnenhouder 15 en een buitenhouder 16 vervaardigd uit een 5 buigzaam gegolfd materiaal en met een gemeenschappelijke basis 17. De houders 15 en 16 zijn op dusdanige .wijze aangebracht dat een ringvormige ruimte daartussen wordt gedefinieerd.

De binnenhouder 15 is vervaardigd uit een gegolfd elektrisch geleidend materiaal en is verbonden met de negatieve klem van de gelijk-10 spanningsbron, zodat deze een kathode vormt. De houder 15 communiceert met de uitvoer 13 van de behuizing 1.

De buitenhouder 16 is vervaardigd uit een niet-geleidend materiaal, verbonden met de basis 17 en voorzien van openingen 18 voor het afvoeren van de aanvullend geschelde . vloeibare fase .. Een collector 15 19 communicerend via een pijpleiding 20 met een tank 21 voor boormodder is aangebracht onder de.buitenhouder 16 voor het verzamelen van de vloeibare fase ervan.

De vergaarbak 14 en de behuizing 1 zijn onderling verbonden door middel van flenzen 22 en 23, met de tussenbrenging van een pakking 20 24. De flenzen zijn bevestigd door middel van een klem 24 vervaardigd uit een isolerend materiaal.

De pijp 3 is verbonden met de behuizing 1 binnen het conisch gedeelte 11 daarvan, aangezien .dit ligt binnen het gedeelte met de effectiefste scheiding van de vloeibare fase door een golfvormige scheidings-25 wand 27 plaats vindt.

De tank 21 communiceert via een pijpleiding 27 en een pijp 3 en via een pijpleiding 28 en een pomp 29 met de pijp 2.

De inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van het boor-middel volgens de uitvinding werkt op de volgende wijze.

30 Wanneer de inrichting wordt gestart wordt de aandrijving van de schroef 4 en de pomp 29 (niet getoond) aangeschakeld. Boormodder welk dient te worden behandeld, wordt gevoed door de pomp 29 via de pijpleiding 28 en de pijp 2, en het inwendige van de behuizing 1 waar het boormodder elektrisch wordt behandeld. Als een gevolg van de elektrische behan-35 deling wofdt de colloïdale klei-achtige fase van het boormodder aangebracht op het deel 10b van de behuizing 1<en het behandelde boormodder passeert via de golfvormige scheidingswand 26 , de pijp 3 en pijpleiding 27 terug naar de tank 21. Het boormodder dat wordt behandeld circuleert snel 80 0 1 8 05 -7- 21252/JF/j1 * ί door het elektrische veld van de inrichting 1, waardoor de klei-achtige fase ervan wordt afgegeven aan het deel 10b van de behuizing 1. Allereerst worden de fijnste colloïdale deeltjes van boormodder aangebracht in de behuizing 1 op het deel 10b ervan, welke continu worden verwijderd van 5 de wand door de draaiende schroef 4 en daardoor overgedragen naar de vergaarbak 14 en verder via de uitvoer 13 in het inwendige van de houder 15 voor het verzamelen van de vaste fase. Aangezien de houder 15 is vervaardigd uit een buigzaam gegolfd materiaal, ontwikkeld zich een tegenkracht hetgeen een samendrukking van de kleifase in het inwendige van de houder 10 bewerkstelligt. Onder de invloed van het elektrische veld, treedt een aanvullende scheiding van de vloeibare fase op binnen de compacte kleiachtige fase. De negatief geladen houder 15 stoot negatief geladen colloïdale klei-achtige deeltjes af, terwijl het filtraat er ongehinderd doorheen gaat. Het gescheiden filtraat passeert in de ringvormige ruimte 15 tussen de houders 15 en 16 en wordt middels de opening 18 afgevoerd in de collector 19 voor het verzamelen van de gescheiden vloeibare fase en wordt verder teruggevoerd naar de tank 21.

Door het veranderen van het aantal kringlopen van de circulatie van boormodder door de behuizing 1 en door het variëren van de intensiteit 20 van de stroom, kan de colloïdale fase van boormodder met deeltjes van één en dezelfde afmeting worden verzameld in de vergaarbak 14. Nadat de fijnste fractie is gescheiden, wordt de vergaarbak voor het verzamelen van de vaste fase vervangen door een lege vergaarbak en de intensiteit van de stroom wordt vergroot voor het circuleren van het boormodder voor 25 de behuizing 1_ gedurende het gewenste aantal kringlopen ten. einde een groffer gedeelte te verzamelen enz.

De vergaarbak 14 voor het verzamelen van de vaste fase kan dan worden gebruikt voor de opslag en het transporteren van de gescheiden pasta-vormige modder naat een andere plek voor hergebruik. Verbin-30 ding van de schroef 4 en houder 15 met de negatieve klem van de gelijk-spanningsbron 8 voorkomt dat klei-vormigé deeltjes daaraan vastkleven.

Daardoor is de inrichting voor elektrokinetisch scheiden van boormodder in een vaste en vloeibare fase zeer efficiënt in het scheiden van de fijnste colloïdale fase rijk aan chemische reagentia en maakt het 35 mogelijk een pasta van boormiddel te verkrijgen voor opvolgend gebruik.

Economisch rendement van de inrichting voor het scheiden van boormodder in een vaste en vloeibare fase volgens de uitvinding wordt bepaald door de gereduceerde kosten van de chemische reagentia gebruikt o η η λ Qηκ -8- 21252/jF/jl voor de vervaardiging van boormodder en handhaving van de parameters ervan, vergrote boorsnelheid dankzij een betere kwaliteit van het boormodder bereid uit de pasta en een vergrote levensduur van het boormodder.

-CONCLUSIES- 800 1 8 05

Claims (6)

1. Inrichting voor het elektrokinetisch scheiden van boormodder in een vloeibare en vaste fase, omvattende een behuizing met een invoer 5 voor boormodder en uitvoeren voor de gescheiden fasen ervan en voor het onderbrengen van elektroden welke zijn verbonden met respectievelijk de negatieve klem en de positieve klem van een gelijkspanningsbron, met het kenmerk, dat de elektrode verbonden met de negatieve klem van de gelijkspanningsbron een transporteurschroef omvat met een cilindervormig gedeel-10 te en een aangrenzend conisch gedeelte, waarbij de schroef is geïnstal-. leerd in de behuizing welke de elektrode verbonden met de positieve klem van de voedingsbron (8) vormt en respectieve cilindervormige en conische gedeelten heeft, waarbij de uitvoer voor de vaste fase van een boormodder is aangebracht aan het einde van het conisch gedeelte van de behuizing 15 en dat er is voorzien in een vergaarbak voor het verzamelen van de vaste fase van het boormodder, welke communiceert met de uitvoer voor de vaste fase van het boormodder aangebracht in de behuizing.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vergaarbak voor het verzamelen van de vaste fase twee coaxiaal aangebrachte 20 houders vervaardigd uit een flexibel gegolfd materiaal omvat, waarbij de binnenhouder is vervaardigd uit een netvormig elektrisch geleidend materiaal, verbonden met de negatieve klem van de gelijkspanningsbron en communicerend met de uitvoer voor de vaste fase aangebracht in de behuizing en waarbij de buitenhouder is vervaardigd uit een niet-geleidend 25 materiaal en met openingen voor het afvoeren van de vloeibare fase.

3. Inrichting volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat de uitvoer voor de vloeibare fase is aangebracht binnen het conische gedeelte van de behuizing, via een netvormige scheidingswand.

4. Inrichting volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat het 30 cilindervormige gedeelte van de behuizing bestaat uit drie delen van welke het middeldeel elektrisch is geïsoleerd van de einddelen en functioneert als een anode.

5. Inrichting volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de bladen van de schroef en het conisch gedeelte ervan zijn vervaardigd uit iso- 35 lerend materiaal en dat de as van de schroef is vervaardigd uit een elektrisch geleidend materiaal.

6. Inrichting volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat een collector voor het verzamelen van de gescheiden vloeibare fase is aangebracht 8 0 0 1 8 05 _10_ 21252/JF/jl onder de buitenhouder. Eindhoven, maart 1980. 80 0 1 8 05