NL8220380A - Werkwijze voor het filtreren van olie- en gasputbehandelingsvloeistoffen. - Google Patents

Description

Vertaling van PCT/US 82 01 321 - Pali Corporation.

ÖZZU380

Lx 6189

Werkwijze voor het filtreren van olie- en gasputbehandelingsvloei-stoffen.

Deze aanvrage is een "Continuation-In-Part" van US-aan-vrage S.N* 305 070, ingediend op 24-.09.8l, met als titel ‘'Process and apparatus for filtration of less than 30 micrometer particles from oil and gas well completion and stimulation fluids"· 5 Toepassingsgebied:

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het filtreren van olie- en gasputbehandelingsvloeistoffen, zoals af-werkings- en bevorderingsvloeistoffen. In het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een nieuwe werkwijze voor het verkrijgen 10 van een gereinigde vloeistof uit een troebele olie- of gasputbe-handelingsvloeistof, die met vaste deeltjes is verontreinigd, waarvan de deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm zijn gelegen.

Achtergrond: 15 Olie en gas leverende bodemlagen komen voor als raikro- poreuze lagen, en de opbrengstsnelheid voor de olie- of gasstroom naar een boorput hangt af van de beschikbare drukverschillen in de laag, en van de doorlatendheid of porositeit van deze laag. Nadat een boorput is geboord naar of door een olie of gas voortbrengende 20 laag, moet deze, teneinde een op betrouwbare wijze voortbrengende bron te worden, aan een afwerkingsbehandeling worden onderworpen.

Deze behandeling verzekert, dat de olie of het gas gedurende de nuttige levensduur van de bron vrij naar de boorput kan vloeien en het oppervlak kan bereiken.

25 Dergelijke bewerkingen kunnen wat grondvorm en uitvoering betreft aanmerkelijk uiteenlopen, hetgeen afhangt van een aantal factoren, zoals de aard van de afgetapte laag, bijvoorbeeld niet verdicht zand, zandsteen of poreuze kalksteen.

Een soort van afwerkingsbewerking is die, die een open-30 put-afwerking wordt genoemd. Bij deze bewerking wordt een met ijzer 8220380 - 2 - beklede en gecementeerde boorput naar de bovenzijde van de laag gevormd, waarna het doordringen in de laag wordt tot stand gebracht door onderruiraen, d.w.z. het boren van een gat met grotere middellijn onder de beklede boorput en door de opbrengende laag. Dit· open 5 gat met grote middellijn wordt dan verstevigd door het vullen ervan met grind rond een gegleufd rooster in het midden van het open gat. Dit gegleufde rooster is verbonden met de beklede boorput. Vervolgens wordt een olie- of gasstroom vanuit de laag naar de grindmantel toegelaten of ingeleid, welke stroom vervolgens door de boorput 10 gaat vloeien.

Een tweede soort van afwerkingsbehandeling omvat het boren van de boorput door de laag heen, waarna deze wordt bekleed en gecementeerd. Toegang tot de opbrengende laag wordt dan vanuit de boorput tot stand gebracht door de bekledingswand te doorboren met be-15 hulp van gerichte ladingen. De doorboringsgaten kunnen dan met steenslag worden gevuld, wanneer bijvoorbeeld de bodemlaag uit niet verdicht zand bestaat.

Bij deze en de meeste andere putafwerkingsbewerkingen wordt een hydrostatisch evenwicht in de put gehandhaafd, teneinde 20 een olie- of gasstroom vanuit de bodemlaag te voorkomen totdat deze gewenst is, waarbij gebruik wordt gemaakt van een vloeistofkolom, die gewoonlijk bestaat uit een waterige loogsamenstelling van geschikte dichtheid binnen de boorput. Deze vloeistof dient verder om verontreinigingen van voorafgaande bewerkingen te verwijderen, 25 zoals boorspoeling uit de boorput, en voor het overbrengen van grind naar de boorput. Tijdens deze afwerkingsbewerkingen wordt de af-werkingsvloeistof gemengd met sterk uiteenlopende gesuspendeerde vaste deeltjes, bestaande uit boor- en bodemlaagresten, zoals grind, zand, bij de boorbewerking gevormd steengruis, en kleideeltjes, in 30 het bijzonder bentoniet, uit de boorspoeling. De afmetingen' van deze deeltjes liggen tussen die van grind, d.w.z. kleine steentjes, en die van zeer kleine deeltjes van 0,1 pm of zelfs minder. Die van ongeveer 0,1..30 pm vormen een bijzondere bedreiging voor de door-latendheid van dè doorlatende laag, vooral nabij de boorput, seals aan 35 een oppervlak van een open put of nabij de voornoemde doorboringen.

De reden hiervan is, dat, wanneer de afwerkingsvloeistof in de bodemlaag binnendringt, hetgeen bij boorputoverdruk zal plaatsvinden, die deeltjes zullen worden meegesleept, die klein genoeg zijn om de bodemlaagporiën binnen te dringen, welke deeltjes dan 8220380 ~ 3 - in deze poriën worden afgezet, waardoor de bodemlaag verstopt geraakt· Bijzondere bewerkingen, zoals het spoelen van de doorboringen, waarbij de afwerkingsvloeistof door de doorboringen in een niet verdichte zandlaag wordt gespoten om deze laag te reinigen, vormen 5 een uiterst voorbeeld, waarin zelfs een zeer geringe verontreiniging met kleine deeltjes in een afwerkingsvloeistof de doorlatend-heid van de bodemlaag in het meest belangrijke gebied, d.w.z. onmiddellijk nabij de boorput, aanmerkelijk kan verminderen.

Twee wijzen van werken worden gewoonlijk toegepast om 10 een dergelijke beschadiging van de bodemlaag te vermijden. Bij de ene worden slechts bij uitzondering zuivere (d.w.z. deeltjesvrije) vloeistoffen gebruikt, waarbij in de praktijk een bovengrens voor de deeltjesafmetingen in de afwerkingsvloeistof bijvoorbeeld 1 pm is. De andere is het gebruik van een goed beheerste deeltjesdis-15 persie, die tijdens de begintrappen van de afwerkingsbewerking zullen samenklonteren, en daardoor een ondoorlatende doch verwijderbare koek op het laagoppervlak nabij de boorput vormen, waardoor het binnen de laag binnentreden van zowel de vloeistof als de gesuspendeerde deeltjes tijdens de afwerkingsbewerking wordt 20 verhinderd. Deze koek wordt dan verwijderd door gebruik van een zuur of dergelijke, wanneer de afwerkingsbewerking is voltooid, en de put gereed is om in gebruik te worden genomen.

Deze beide wijzen van werken brengen de noodzaak met zich mede om verontreinigende deeltjes van meer dan bijvoorbeeld 1 pra 25 uit een afwerkingsvloeistof te verwijderen alvorens deze in de put wordt ingevoerd. Dit is moeilijk, en in het bijzonder bij die af-werkingsbewerkingen, waarbij de vloeistof vele malen door de put wordt rondgevoerd, en elke keer met een toegevoegde verontreini-gingsbelasting terugkeert.

50 Bij een dergelijke bewerking kan het nodig zijn de ver ontreinigingen van meer dan 10 gew„-$ uit de afwerkingsvloeistof te verwijderen, doch een groot deel zodanige afmetingen heeft, dat deze door gangbare doorstroombewerkingen kunnen worden verwijderd, zoals zeven of centrifugeren. Voor deeltjes van minder dan 30 pm 35 zijn dergelijke toestellen ongeschikt, waarbij vaste deeltjes van 0,1..30 um in de afwerkingsvloeistof achterblijven met een gehalte, dat 10000 delen per miljoen vaste stof op gewichtsgrondslag (in het onderstaande met dpm aan te duiden) kan bereiken. Binnen dit deeltjesgroottegebied, d.w.z. van 0,1..30 pm,liggen juist die 8220380 - if - deeltjes, die het meest geschikt zijn om de poriën van een gangbare olie of gas bevattende laag binnen te treden en de doorlatendheid daarvan aanmerkelijk te verminderen.

Vermindering van de laagdoorlatendheid leidt tot aanmer-5 kelijke verliezen in de putopbrengst. Vele putten vertonen dan ook na afwerking een geringe opbrengst. De putten moeten dan aan een herafwerking worden onderworpen, met de hoop op een betere opbrengst, of moeten worden aangezet door aanzuren of breukvorming, doch dit leidt tot hogere kosten en een verlenging van de onwerkzame tijd.

10 Wanneer de opbrengst een bepaalde minimale waarde bereikt, moeten herstelwerkzaamheden (aanzuren, breukvorming of herafwerking) worden gepoogd. Putten, die met een (zuivere) vloeistof van zeer goede hoedanigheid zijn afgewerkt, vertonen niet alleen een grotere be-ginopbrengst, doch ook een langzamere teruggang in de opbrengst-15 waarden, en vandaar ook een verlenging van de tijdsduur tussen dergelijke herstelwerkzaamheden.

Een nagenoeg volledige verwijdering van vaste deeltjes in het afmetingsgebied van ongeveer 1..30 pm is tot nu toe met behulp van de beschikbare filterpatroontechniek ekonomisch niet haal-20 baar geweest. De voor de onderhavige uitvinding toegepaste patroon-filtrering, waarbij voornamelijk dieptefilters werden gebruikt, in het bijzonder cylinders met een holle kern en wanden met een dikte van ongeveer 20 mm uit gewikkelde of willekeurig gelegde vezels, zoals uit polypropyleen en vezelglas, leidden slechts tot een ver-25 mindering van het gehalte aan verontreinigende deeltjes. Het bereiken van zelfs maar een matig helderheidspeil, bijvoorbeeld 80 dpm, in de behandelde vloeistof, uitgaande van een gehalte van 2000 dpm in de toegevoerde vloeistof, zou dan een aantal doorgangen door het filterstelsel vereisen, wanneer de tot nu toe beschikbare diepte-30 filtertechniek zou worden toegepast. Een nagenoeg volledige verwijdering van deeltjes boven 0,1 pm was bij de bekende filtertechniek een niet verwezenlijkbaar doel, zodat derhalve de gewenste beheersing van de vaste stoffen in een rondgevoerde afwerkingsvloei-stof, zoals bij de twee voornoemde wijzen van werken vereist is, 35 niet mogelijk was.

Wegens het grote gehalte van verontreinigingen in de toegevoerde behandelingsvloeistof raakten daarbij de gebruikelijke filterpatronen met geplooide filteronderdelen bij gangbare stroomsnelheden, bijvoorbeeld van 40..160 l/min.m^, betrokken op de filter- 8220380 - 5 - oppervlakte, snel verstopt, waarbij zich een onaanvaardbare drukval kon ontwikkelen, waardoor deze patronen economisch onbevredigend werden gemaakt. De kosten van dergelijke filters in vergelijking met dieptefilters, alsmede de korte levensduur ervan bij de 5 gangbare stroomsnelheden, hetgeen tot overmatige onderbrekingstij-den voor het verwisselen ervan leidde, heeft het gebruik ervan in de aardolie-industrie voor het filteren van rondgevoerde olie- en gasputbehandelingsvloeistoffen verhinderd.

De onderhavige uitvinding is nu gericht pp een filter-10 werkwijze voor het verkrijgen van een helder filtraat uit een troebele olie- of gasputbehandelingsvloeistof, die met vaste deeltjes Is verontreinigd, bestaande uit boor- en bodemlaagresten met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pn, waarbij het filtraat althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes met 15 deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pn.

Openbaring van de uitvinding;

De onderhavige uitvinding is gericht op een filterwerk-wijze voor het verkrijgen van een helder filtraat uit een troebele olie- of gasputbehandelingsvloeistof, die met vaste deeltjes is 20 verontreinigd, die bestaan uit boor- en bodemlaagresten met deeltjesgrootten in het gebied van 0,1..30 pn, welke werkwijze bestaat uit het doorvoeren van de behandelingsvloeistof door een opper-vlaksfilter met een volstrekte poriegrootte van ongeveer bO pn of minder bij een stroomdichtheid van ongeveer 2..20 l/min.m , betrok-25 ken op de filteroppervlakte, waarbij (1) aanvankelijk tenminste een gedeelte van de deeltjes aan het stroomopwaartse oppervlak van het oppervlaksfilter wordt verzameld, die daarbij een filterkoek vormen, en daardoor in vergelijking met het oppervlaksfilter het vermogen tot verwijdering van deeltjes, die kleiner zijn dan de vol-30 strekte poriegrootte van het oppervlaksfilter, verbetert, waarna (2) de troebele olie- of gasputbehandelingsvloeistof, die met de vaste deeltjes is verontreinigd, door het uit het oppervlaksfilter en de filterkoek samengestelde filter wordt gefiltreerd, waarbij een heldere vloeistof wordt verkregen, die althans nagenoeg vrij 35 is van deeltjes met deeltjesafmetingen in het gebied van ongeveer 0,1..30 pn of meer, terwijl de nuttige levensduur van het oppervlaksfilter wordt verlengd.

' De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding leidt tot 8220380 - 6 - een grotere filterlevensduur, tot aanmerkelijk zuiverdere olie-of gasputbehandelingsvloeistoffen dan tot nu toe met behulp van de gangbare technieken konden worden verkregen, en tct daarmede samenhangende verbeterde besparingen met betrekking tot de behande-5 lingskosten voor olie- of gasput-afweriings-, -aanzet- en-herstel-bewerkingen.

Bij voorkeur wordt de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding uitgevoerd bij stroomsnelheden in het gebied van onge-veer 2..12 1/min.m , betrokken op de filteroppervlakte, waarbij 10 gebruik wordt gemaakt van een aantal filterpatronen, die bestaan uit geplooid filterbladmateriaal in buisvorm, opgesloten in een gangbare stijve patroonondersteuning, die bestaat uit een inwendige poreuze kern, een poreuze buitenmantel, en elndkappen.

Daarbij kan een op het oog heldere vloeistof met behulp 15 van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding worden verkregen, terwijl de filterlevensduur wordt verlengd in vergelijking met de gangbare filterpatroonstelsels, waarbij volgens de uitvinding bijvoorbeeld een nuttige filterlevensduur van meer dan 1 h bij een op het oog heldere uitgangsvloeistof, die althans nagenoeg 20 vrij is van vaste deeltjes met afmetingen in het gebied van 0,1..30 jim of meer, kan worden verkregen, terwijl de nuttige levensduur bij de gangbare filterstelsels met dieptefilterpatronen 10 min of minder kan bedragen bij een verontreinigingsgehalte van de uitstromende vloeistof van 20..JO # van het gehalte van de toegevoerde vloei-25 stof, wanneer bij vergelijkbare toevoergehalten van bijvoorbeeld 1 000 dpm wordt gewerkt.

Korte beschrijving van de tekeningen:

Fig. 1 toont een stromingsschema van een behandelings-stelsel, dat geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze vol-50 gens de uitvinding, en de stromingsweg van de olie- of gasputbe-handelingsvloeistof bij het filtreren daarvan onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. Het afgeheelde behandelings-stelsel omvat de volgende, toestellen: een trilzeef en een centrifugaal- afscheider, d.w.z. toestellen voor het verwijderen van 35 grove deeltjes, alsmede een filterstelsel met twee filtertrappen, d.w.z. een voorfilter- en een eindfiltertrap.

Fig. 2 toont een stromingsschema van een ander behande-lingsstelsel, dat geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze 8220380 “ 7 - volgens de uitvinding, en de stroraingsweg, die door de olie- of gas-putbehandelingsvloeistof wordt gevolgd bij het filtreren daarvan onder toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding. Het afgeheelde behandelingsstelsel omvat de volgende toestellen: stroom-3 opwaarts toestellen voor het verwijderen van grove deeltjes, d.w.z.

, een trilzeef en een centrifugaalafecheider, gevolgd door een uit een enkele filtertrap bestaand filterstelsel.

Fig. 3 is een grafische voorstelling van k-waarden uitgezet tegen het gehalte aan deeltjes in % (van het totale aanwezige 10 aantal) met afmetingen van minder dan 5 pm voor een schjjfvormig op- -pervlaksrilteronderdeel met volstrekte zeefmaat van 2 pm.

Beste wijze van uitvoeren van de uitvinding:

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding wordt een filterwerkwijze verschaft voor het verkrijgen van een helder 15 filtraat uit een troebele olie- of gasputbehandelingsvloeistof, die met vaste deeltjes is verontreinigd, die bestaan uit boor- en bodem-laagresten met deeltjesafmetingen in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm. Het door middel van de werkwijze volgens de uitvinding verkregen heldere filtraat is althans nagenoeg vrij van vaste deeltjes met 20 deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm, alsmede van grotere deeltjes. Onder ’’althans nagenoeg vrij" wordt hier verstaan, dat er niet meer dan 5 dpm vaste deeltjes in het beschouwde afme-tingsgebied aanwezig zijn. Bij voorkeur zijn er niet meer dan 2 dpm of minder aanwezig, en meer in het bijzonder niet meer dan ongeveer 25 1 dpm, terwijl er niet meer dan ongeveer 0,1 dpm of zelfs 0,01 dpm of minder vaste deeltjes van ongeveer 0,1..30 um of meer in het filtraat aanwezig kunnen zijn.

De werkwijze volgens de uitvinding is niet alleen in staat een op het oog helder filtraat te verschaffen, dat althans 30 nagenoeg vrij is van vaste deeltjes in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm uit een troebele olie- of gasputbehandelingsvloeistof, die met vaste deeltjes is verontreinigd, die bestaan uit boor- en boderalaagresten met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm, doch ook om deze op het oog heldere vloeistof in een 35 filtertrap zonder het gebruik van voorfilters te leveren, terwijl tegelijkertijd een langere filterlevensduur wordt verkregen dan in de gangbare patroonfilterstelsels mogelijk was. Uiteraard kunnen ook !twee of meer filtertrappen worden gebruikt, hetgeen voor sommi- 8220380 - δ - ge toepassingen wel gewenst kan zijn, wanneer een op het oog heldere vloeistof bij het begin van de filtreerbewerking vereist is.

Er wordt op gewezen, dat de uitdrukking "olie- of gasput-behandelingsvloeistof", zoals hier gebruikt, omvat afwerkings-, 5 aanzet-en herbewerkings’vloeistoffen, boorvloeistoffen van de ioog-soort (met uitzondering echter van de gangbare boorspoelingen met een zeer groot gehalte aan kleideeltjes), alsmede elke andere be-handelingsvloeistof, die bij olie- of gasputten wordt gebruikt, en die vaste deeltjes bevat, die bestaan uit boor- en bodemlaagresten, 10 zoals bentoniet, met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm. De werkwijze volgens de uitvinding werkt het meest doeltreffend met olie- of gasputbehandelingsvloeistoffen met deel-tjesgehalten tot ongeveer 2000 dpm. Wanneer het gehalte aan deeltjes in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm groter wordt dan 2000 15 dpm, kunnen andere behandelingswerkwijzen, zoals behandeling met een vlokkingsmiddel of door neerslag, nodig zijn om het gehalte naar het gebied van ongeveer 2000 dpm of minder te verminderen, in welk gebied de behandeling door middel van de werkwijze volgens de uitvinding het best verloopt.

20 De uitdrukking "boor- en bodemlaagresten*' heeft betrekking op vaste deeltjes met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1.*30 pm, en omvat zand, bij het boren vermalen steen, kleideel-tjesresten uit de boorspoeling, of samenstellingen daarvan. Wanneer de vloeistof vaste deeltjes bevat, die groter zijn dan 30 pm, wor-25 den deze grotere deeltjes bij voorkeur stroomopwaarts van het fil-terstelsel volgens de uitvinding verwijderd met behulp van gangbare hulpmiddelen zoals trilzeven en centrifuges.

Er wordt op gewezen, dat de uitdrukking "filter" in het onderhavige verband betrekking heeft op een hulpmiddel, dat wordt 30 gebruikt voor het verwijderen van vaste deeltjes uit de olie- of gasputbehandelingsvloeistof in een bepaalde trap van het filter-stelsel. Wanneer bijvoorbeeld een tweetraps-filterstelsel met een voorfilter en een eindfilter wordt gebruikt, kan het voorfilter door een of meer filterpatronen worden gevormd, die elk bestaan 35 uit een geplooid buisvormig oppervlaksfilter, welke patronen als een filtersamenstel in een mantel zijn geplaatst, zoals beschreven in de US-aanvrage ^05 93δ van 06.08.82 op naam van Miller en Reed, waarnaar hier kan worden verwezen. Ook het eindfilter kan bestaan uit een of meer filterpatronen, die als een filtersamenstel in een 8220380 - 9 - mantel zijn geplaatst. In beide gevallen heeft de hier gebruikte uitdrukking ’’filter” betrekking op het filtermiddeï van de desbetreffende trap.

ditgaande van het voorgaande omvat de werkwijze volgens 5 de uitvinding het doorvoeren van de troebele olie- of gasputbehan-delingsvloeistof door een oppervlaksfilter met een volstrekte porie-grootte van ongeveer ^0 p of minder, d.w.z. van ongeveer p, en in het bijzonder 0,5·«30 p, en bij voorkeur ongeveer 5· «15 jam, bij een op de filteroppervlakte betrokken stroomdichtheid van 10 ongeveer 2..10 l/min.m , en wel zodanig, dat (1) aanvankelijk tenminste een gedeelte van de vaste deeltjes op het stroomopwaartse oppervlak van het oppervlaksfilter wordt verzameld, en daar een filterkoek begint te vormen, die beter in staat is deeltjes te verwijderen, die kleiner zijn dan de volstrekte poriegrootte van het 15 oppervlaksfilter, waarna (2) de behandelingsvloeistof wordt gefilterd door een filter, dat bestaat uit (i) het oppervlaksfilter en (ii) de filterkoek, waardoor een heldere uittredende vloeistof v wordt verkregen, die althans nagenoeg vrij is van deeltjes met afmetingen in het gebied van ongeveer 0,1..30 p of meer, en de nutti-20 ge levensduur van het oppervlaksfilter wordt vergroot. Zoals boven is opgemerkt wordt de filterlevensduur verlengd in vergelijking met die bij toepassing van de gangbare patroonfiltertechniek, terwijl een veel zuiverder filtraat wordt verkregen. Door deze twee kenmerken wordt de werkwijze volgens de uitvinding uiterst geschikt 25 voor een ekonomische olie- en gasputbehandelingsbewerking: de langere filterlevensduur wegens de daardoor verkregen langere werkzame tijd, en het zuiverdere filtraat wegens de daardoor verkregen betere opbrengst van de put. Daarbij wordt wegens het verbeterde vermogen van de filterkoek om deeltjes kleiner dan de volstrekte poriegrootte 30 van het oppervlaksfilter te verwijderen, waarbij, wanneer een filter met een poriegrootte van 30 pi wordt gebruikt, bij voorbeeld ook deeltjes van 0,1 p worden verwijderd zodra een filterkoek is gevormd, d.w.z. deeltjes met een afmeting van 1/300 van de poriegrootte van het oppervlaksfilter, en daar een filterkoek met de ver-35 eiste porositeit om een grote drukval van 350 kiPa of meer tijdens de werkzame tijd te vermijden kan worden gehandhaafd, de werkwijze volgens de uitvinding: uiterst gewenst voor het filtreren van olie- of gasputafwerkingsvloeistoffen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van 8220380 - 10 - de tekeningen. Het in fig. 1 schematisch afgebeelde behandelings-stelsel is geschikt voor toepassing bij putafwerkingsvloeistoffen van de waterige-natriumchlorideloog-soort. Daarbij wordt een gangbaar voorbehandelingssaraenstel gebruikt voor het verwijderen van 5 deeltjes van meer dan ongeveer 30 um, welk samenstel een tril-zeef SS omvat, alsmede twee centrifugaalafschelders CS, die onafhankelijk van elkaar kunnen werken, waarvan er een in werking is terwijl de andere is uitgeschakeld om te worden gereinigd, hoewel deze afscheiders ook gelijktijdig en parallel kunnen werken. De 10 trilzeef SS en de ingeschakelde centrifugaalafscheiders CS verwijderen samen nagenoeg alle deeltjes groter dan ongeveer 30 pmywaardoor bij voorkeur het ingangsgehalte van de olie- of gasputbehande-lingsvloeistof wordt verminderd tot ongeveer 1 000..2 000 dpm aan vaste deeltjes in het deeltjesgroottegebied van ongeveer 0,1..30 ymu 15 Het in fig. 1 in het algemeen met F aangeduide filterstelsel gebruikt twee in serie werkende filters, d.w.z. een voorfiltertrap en een eindfiltertrap, waarmede nagenoeg alle vaste deeltjes met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm kunnen worden verwijderd. De beide voorfilters 1A en 1B in fig. 1 zijn onderling 20 parallel geschakeld, zodat terwijl de ene wordt gereinigd de andere is ingeschakeld. In serie met een bepaald voorfilter 1A of 1B is op elk tijdstip een eindfilter 2 geschakeld. Het eindfilter 2 vereist geen tweede daaraan parallel geschakeld filter, zoals bij voorkeur wel het geval is met de voorfilters 1A en 1B, daar de onder-25 houdsbehoefte van het eindfilter 2 slechts eenmaal per 20o.30 onderhoudsbeurten van de voorfilters bedraagt. De voorfilters 1A en 1B en het eindfilter 2 zijn alle bij voorkeur opgenomen in een of meer langwerpige buisvormige filterpatronen, die geplooide oppervlaks-filters bevatten. Wanneer een aantal patronen stroomdichtheden bin-30 nen het vereiste gebied moeten handhaven, heeft het bij voorkeur toegepaste filtersamenstel voor het uitvoeren van de uitvinding de in de US-aanvrage *K)5 938 op naam van Miller en Reed geopenbaarde vorm, naar welke aanvrage hier kan worden verwezen.

De totale stroomsterkte door het voorfilter 1A of 1B en 35 Het eindfilter 2 wordt stroomafwaarts van het filter 2 met behulp van een regelkraan 30 geregeld. De op de filteroppervlakte betrok- p ken stroomdichtheid in l/min.m in elke trap is uiteraard afhankelijk van de totale stroomsterkte in l/min, en van de totale filteroppervlakte in elke trap.

8220380 I, .

- 11 -

Zoals in fig. 1 is afgebeeld treedt een olie- of gasput-behandelingsvloeistof, bijvoorbeeld een afwerkvloeistof, die een groot gehalte aan gesuspendeerde vaste deeltjes bevat, de trilzeef SS binnen, waarin een deel van de vaste deeltjes wordt verwijderd, 5 waarna de vloeistof naar de ingeschakelde centrifugaalafscheider CS stroomt, waarin nog bijkomende vaste stof kan worden verwijderd.

De behandelingsvloeistof met een gehalte aan vaste deeltjes van ongeveer 2000 dpm of minder, welke deeltjes in hoofdzaak bestaan uit vaste deeltjes met een deeltjesgrootte in het gebied van onge-10 veer 0,1,.30 pm, treedt dan door de toevoerleiding 12 het filter-stelsel F binnen, en loopt dan door een leiding 13 of 14 naar een van de voorfilters 1A resp. 1B. De stroom door de leiding 13 naar het voorfilter 1A kan worden geregeld met behulp van afsluiters 15 en 16, en de stroom door de leiding 14 naar het voorfilter 1B met 15 behulp van afsluiters 17 en 18. Daar op elk ogenblik slechts een voorfilter is ingeschakeld, zijn de afsluiters in een van de leidingen 13 of 14 gesloten, wanneer die in de andere leiding open zijn.

Afsluiters 22 en 23 worden gebruikt om tijdens een onder-20 houdsbeurt desgewenst vloeistof uit de voorfilters 1A en 1B af te tappen. Dit is echter niet noodzakelijk, wanneer het filtersamen-stel is uitgevoerd op de in de voornoemde US-aanvrage 405 938 beschreven wijze.

Het filtraat van het voorfilter 1A dan wel 1B loopt door 25 een leiding 25 naar het eindfilter 2. Een meter 8A voor het drukverschil over de voorfilters 1A.en 1B is stroomopwaarts van de filters 1A en 1B met de leiding 13 of 14, en stroomafwaarts daarvan met de leiding 25 verbonden, welke meter een aanwijzing van de drukval over het ingeschakelde voorfilter levert. Deze meter 30 wijst aan, wanneer de drukval zo groot is, dat het filter moet worden gereinigd. Wanneer de drukval over het ingeschakelde voorfilter een bepaalde waarde bereikt, wordt de stroom van de putbe-handelingsvloeistof naar het andere voorfilter, bijvoorbeeld het voorfilter 1B, omgeschakeld, waarna het voorfilter 1A wordt afge-35 schakeld voor het reinigen of vervangen van het filterpatroonsamen-stel. Een drukverschil over het filter of filtersamenstel van ongeveer 350 kPa kan worden gebruikt om een omschakeling aan te geven.

Een drukverschilmeter 8b geeft op overeenkomstige wijze een aanwijzing over de drukval over het eindfilter 2, welke meter 8220380

J

- 12 - enerzijds met de toevoerleiding 26, en anderzijds met de filtraat-afvoerleiding 27 is verbonden, en kan aangeven, wanneer de drukval een waarde heeft bereikt, waarbij het nodig wordt het eindfilter 2 te reinigen of te vervangen.

5 De regelkraan 30 (stroomregelaar) regelt de filtraat- stroom in de leiding 27 vanaf het eindfilter 2, en derhalve ook de stroom in de afvoerleiding 23 van het voorfilter 1A of 1B. De stroom-regelkraan 30 handhaaft daarbij stroomdichtheden in het voorfilter en het eindfilter binnen de vereiste grenzen van ongeveer 2..20 10 1/min.m , betrokken op de oppervlakte van elk van de filters.

Een troebelingsmeter 31 geeft de troebeling van de vloeistof in de leiding 27 aan, en derhalve het vaste-stofgehalte in deze vloeistof. De stroomdichtheid wordt zodanig geregeld, dat de gewenste filterlevensduur wordt verkregen. Binnen het stroomdicht-15 heidegebied van ongeveer 2..20 l/rain.m is de hoedanigheid van de afvoerstroom althans nagenoeg onafhankelijk van de stroomdichtheid. Door vermindering van de stroomsnelheid binnen het opgegeven gebied kan echter de levensduur van de filters worden verlengd.

Behandelingsvloeistofvaten worden bij voorkeur aan de 20 beide uiteinden van het stelsel volgens fig. 1, en ook aan de beide uiteinden van het stelsel volgens fig. 2, gebruikt. Omdat de vraag naar zuivere behandelingsvloeistof kan schommelen, en ook de terug-voersnelheid naar de behandelingsstelsels volgens fig. 1 en 2 dienovereenkomstig kan schommelen, bijvoorbeeld wegens vloeistofverlies 25 in de boorput, wordt een voorraad- of buffervat aan het vooreinde gebruikt om schommelingen in de terugvoerstroomsnelheid op te vangen. Het voorraadvat stroomopwaarts van het eerste filter kan eveneens worden gebruikt voor aanvullingsvloeistof, en voor het verschaffen van een voorraad voor het geval van een vraag, die groter is dan 30 het afleververmogen van het stelsel.

De totale vloeistofinhoud, die per oppervlakte-eenheid van het filter kan worden gefiltreerd, kan worden betrokken op de stroomdichtheid van de toegevoerde vloeistof met behulp van de volgende vergelijking: lp 35 totale gefilterde vloeistof- = —r----.....--— - 2 stroomdichtheid van de toegevoer- a inhoud per ju filteroppervlakte . de suspensie (tot aan verstopping) waarin de totale inhoud per filteroppervlakte—eenheid wordt uitge- 8220380 2 - 13 - drukt in 1/m , en de stroomdichtheid van de toegevoerde suspensie in 1/min.m , terwijl k een constante is.

In overeenstemming met deze betrekking zal bij een gegeven filtermateriaal met een gegeven oppervlakte bij afneming van 5 de stroomdichtheid van de toegevoerde te behandelen vloeistof met een vaste stofgehalte de totale inhoud van de afvoerstroom tot aan verstopping toenemen. Wanneer de toevoerstroomdichtheid binnen het vereiste gebied van ongeveer 2..20 l/min.m wordt gehandhaafd, zal· een aanvaardbare totale stroominhoud worden verkregen binnen een 10 aanvaardbare filterlevensduur, alvorens verstopping van het filter optreedt wegens de vorming van een filterkoek, die te dik en te dicht wordt om de stroom bij een aanvaardbare drukval toe te laten.

Het in fig. 2 afgebeelde behandelingsstelsel komt met dat van fig. 1 overeen, doch hierin wordt slechts een eentraps-15 oppervlaksfilterstelsel gebruikt, bij voorkeur van in de voornoera-de US-aanvrage beschreven soort. Zoals in het geval van fig. 1 wordt het stelsel van fig. 2 voorafgegaan door een trilzeef SS en een paar centrifugaalafschelders CS. In het stelsel van fig. 2 wordt echter geen voorfilter gebruikt.

20 Zoals in fig. 2 is afgebeeld stroomt de toegevoerde be- handelingsvloeistof door de trilzeef, en vervolgens door de ingeschakelde centrifugaalafscheider, waarna de vloeistof het filter-stelsel door middel van een invoerleiding bZ binnentreedt. Daarna stroomt de vloeistof door een leiding b"5 naar het filter bO· De 25 stroom door de leiding bj naar het filter 40 wordt door afsluiters by en ^8 geregeld.

Een van een afsluiter kb voorziene afvoerleiding is aangebracht om tijdens een onderhoudsbeurt zonodig vloeistof uit het filter af te tappen. Zoals in het geval van het filterstelsel 30 volgens fig. 1 zal bij toepassing van het bij voorkeur gebruikte samenstel volgens de voornoemde US-aanvrage de aftapleiding M niet nodig zijn.

De toegevoerde behandelingsvloeistof stroomt door de leiding bj> naar het filter ^0, en vervolgens uit het filter *f0 door 35 een leiding ^9« Een drukverschilmeter b6 over het filter ^0 staat in verbinding met de leidingen bj en ^9» en verschaft een aanwijzing van de drukval over het filter, en kan aldus het punt aangeven, waarbij onderhoud of vervanging van het filter vereist is, d.w.Zo het punt, waarbij de afzetting in het filter zo groot is geworden, 8220380 dat de drukval over het filter onaanvaardbaar wordt.

Een regelkraan b'y regelt de afvoerstroom uit het filter bO, en aldus de stroomdichtheid van de toegevoerde behandelings-vloeistof binnen het vereiste gebied van ongeveer 2..20 1/min.m , 5 betrokken op de filteroppervlakte.

Een troebelingsmeter 39 meet de troebeling van de afgevoerde vloeistof, en derhalve het vaste-stofgehalte daarvan. Deze meting wordt gebruikt voor het volgen van het werkingspeil van het filter.

10 Voor de uitvinding geschikte filters:

Voor de onderhavige uitvinding geschikte filters zijn die, die oppervlaksfilters kunnen worden genoemd. Deze filtersoort werkt, in tegenstelling tot dieptefilters, door het onderscheppen van deeltjes in hoofdzaak aan het oppervlak van het filter en niet 13 in het filterlichaam. Het opneem- en filtreerverraogen van een dergelijk filter wordt door de filterkoek verschaft. Dieptefilters daarentegen, die een cylindervormig uit draadmateriaal gewikkeld lichaam met een holle kern omvatten, werken door het verschaffen van een lichaam uit filtermateriaal, dat bochtige wegen voor de te 20 filteren vloeistof vormt, zodat het deeltjesmateriaal in verschillende punten langs deze bochtige wegen wordt vastgehouden, dus in de diepte van het filtermateriaal, hetgeen de reden is van de gangbare naam dieptefilter, waarbij het filtreervermogen wordt verschaft door het vasthouden van verontreinigingen binnen het lichaam 25 van het filtermateriaal. Bij het uitfiltreren van materialen, die in een olie- of gasputbehandelingsvloeistof worden tegengekomen, vangen dieptefilters vaste deeltjes in ongeveer de eerste 6 mm van een gangbaar cylindervormig dieptefilter met een buitenmiddellijn van ongeveer 75 mm.

30 Oppervlaksfilters, die volgens de uitvinding worden ge bruikt, bestaan uit betrekkelijk dun blad- of vliesvormig materiaal. Deze worden bij voorkeur in de geplooide vorm en in de vorm van filterpatronen van de in de filternijverheid bekende soort gebruikt. Bij de werkwijze volgens de uitvinding vangt het oppervlaksfilter 35 de vaste deeltjes voornamelijk op het stroomopwaartse oppervlak van het filter, waarbij een filterkoek wordt gevormd, die een deel van het samengestelde filter vormt, d.w.z. een samenstelling van de filterkoek en het oppervlaksfilter, hetgeen een doeltreffend 8220380 - 15 - filterstelsel verschaft voor het verwijderen van deeltjes tot ongeveer 0,1 pm, zelfs wanneer de oppervlaksfilters zelf aanmerkelijk grotere poriegrootten hebben.

De wijze, waarop deze filterkoek wordt gevormd, is van 5 groot belang voor het met goed gevolg uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Er is ontdekt, dat de vaste deelt jes, die in putbehandelingsvloeistoffen worden aangetroffen, d.w.z. boor-en bodemlaagresten zoals boven vermeld, een filterkoek met de vereiste eigenschappen van porie-afmeting en dichtheid vormen,en de 10 vereiste doorlatendheid en levensduur verschaffen, wanneer het filterstelsel binnen de voornoerade stroomdichtheden werkt, d.w.z. van ongeveer 2..20 l/min.m , betrokken op de filteroppervlakte. Oppervlaksfilters, die voor de onderhavige uitvinding geschikt zijn, behoeven niet noodzakelijkerwijs volstrekte poriegroottente hebben, 15 en hebben deze bij voorkeur ook niet, die even klein zijn als de fijnste deeltjes, die nog bij de werkwijze volgens de uitvinding moeten worden vërwijderd, namelijk ongeveer 0,1 μιη. Warmee* derhalve oppervlaksfilters volgens de uitvinding voor het eerst in een stroom worden geplaatst, zal de werkwijze volgens de uitvinding niet 20 onmiddellijk een uitgangsvloeistof verschaffen, die althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes in het gebied van 0,1..30 pm in de bovenvermelde zin van "althans nagenoeg vrij". De filterkoek wordt echter betrekkelijk snel gevormd, wanneer de verontreinigde behande-lingsvloeistof door het oppervlaksfilter stroomt, waarna het stel-25 sel een behandelde vloeistof van de gewenste hoedanigheid begint af te geven.

Wanneer de olie- of gasputbehandelingsbewerking vanaf het begin van het filtreren tot een althans nagenoeg vrij van vaste deeltjes zijnde vloeistof moet leiden, moet de onderhavige werkwijze % 30 worden uitgevoerd met een stroomafwaarts geplaatst eindfilter met een aangepaste volstrekte poriegrootte, teneinde het doorlaten van vaste deeltjes met grotere afmetingen dan bij de behandeling is toegelaten te verhinderen. In het algemeen zal het stroomafwaartse filter of eindfilter een fijnere poriegrootte hebben dan het stroom-33 opwaartse filter of voorfilter. Het eindfilter is bij voorkeur een oppervlaksfilter, zoals ook het voorfilter of het enige filter in een enkeltrapsfilter. Bij voorkeur wordt dit filter eveneens ge-bruikt bij een stroomdichtheid van ongeveer 2o.20 l/min.m , betrokken op de filteroppervlakte. Wegens de geringere belasting van het 8220380 - 16 - eindfilter kan dit echter met een grotere stroomdichtheid werken, waarbij dan bijvoorbeeld een voorfilteretroomdichtheid van 12 p 1/min.m de voorkeur verdient; een eindfilterstroomdichtheid van o 20 1/min.m of meer kan dan bevredigend zijn wegens de geringere 5 belasting van het eindfilter.

De afmetingen van dit stroomafwaartse eindfilter, d.w.z. de totale gebruikte oppervlakte ervan en de stroomdichtheid daarin, worden bij voorkeur zodanig gekozen, dat deze binnen het voor de voorfilters opgegeven gebied liggen, d.w.z. binnen het gebied van 10 2..20 1/min.m , betrokken op de oppervlakte van het eindfilter.

Daar echter, zoals boven is aangegeven, de belasting van het stroomafwaartse filter betrekkelijk gering is, in het bijzonder nadat de filterkoek op het voorfilter is gevormd, kan het eerstgenoemde een nuttige levensduur hebben, die enige malen, en in het bijzonder 15 20..30 maal, groter is dan die van het voorfilter. Het stroomafwaartse eindfilter kan derhalve bij grotere stroomdichtheden dan het voorfilter werken, hoewel het nog steeds de voorkeur verdient 2 dat de stroomdichtheid binnen het gebied van ongeveer 2..20 1/min.m is gelegen.

20 De filtermaterialen, die bruikbaar zijn voor de opper- vlaksfilters, d.w.z. voor het voorfilter en het eindfilter, wanneer een twee- of meertrapsfilterstelsel wordt gebruikt, dan wel voor het filter van een eentrapsstelsel, omvatten een groot aantal verschillende poreuze bladmaterialen met zich tussen de oppervlakken 25 uitstrekkende poriën. Daarbij kunnen een of meer bladen met dezelfde of verschillende porositeit worden gebruikt. Ook kunnen vellen van een open weefsel, staal- of kunststofdraadnetwerken met een geschikte volstrekte poriegrootte, worden gebruikt. Bladen papier, die desgewenst met kunsthars kunnen zijn gedrenkt, zijn een bij voorkeur 30 toegepast grondmaterzaal, aangezien deze een doeltreffend, handig en goedkoop vloeistof doorlatend filtermiddel vormen. Cellulose-houdende papierbladen vormen het bij voorkeur gebruikte filtermiddel voor het voorfilter. Kunststofvezels kunnen in de vorm van vezel-matten worden gebruikt, en bestaan bijvoorbeeld uit verschillende 35 polymere materialen, zoals polyvinylchloride, polyalkenen zoals polyetheen en polypropeen, polyvinylchloride, polyesters en polyamiden. Bovendien kan het filtermiddel, dat voor de uitvinding geschikt is, uit een groot aantal andere materialen worden vervaardigd, met inbegrip, van glas; kaliumtitanaat, steenwol en dergelijke. Rubber 8220380 - 17 - caseïne, hennep, jute, linnen, katoen, zij, wol en angorawol kunnen eveneens worden gebruikt. Vezelmaterialen van de voornoemde soort kunnen tot bladmaterialen worden gevormd, zowel geweven als niet geweven vezellagen, zoals banden, matten en blokken. Ook kan ge-5 weven draadgaas worden gebruikt.

Het filter in een eentrapsfilterstelsel en het voorfilter in een tweetrapsfilterstelsel moet een volstrekte porie-afmeting in het gebied van ongeveer 0,1..40 pm, bij voorkeur ongeveer 0,5·«30 pi, met meer voorkeur ongeveer 5·»15 p* en met de meeste voorkeur 10 ongeveer 10 pm hebben. Het stroomafwaartse of eindfilter moet bij voorkeur een volstrekte porie-afmeting in het gebied van ongeveer 0,1..20 pm, met meer voorkeur van 0,5·*10 pm, en met de meeste voorkeur van ongeveer 2 pm of minder hebben.

Bij voorkeur zijn de volgens de uitvinding gebruikte 15 oppervlaksfilters zo dun als praktisch mogelijk is om het plooien ervan en het gebruik ervan in een gangbaar filterpatroononderdeel toe te laten. Hoe dunner het materiaal is, des te groter het aantal beschikbare plooien is, en hoe groter de oppervlakte is, die voor een bepaalde patroonafmeting kan worden verkregen. Het bij de 20 onderhavige werkwijze gebruikte bladmateriaal kan in sommige gevallen voldoende stijf zijn om zelfdragend te zijn, wanneer het in cylindervorm is gebracht. Wanneer dit niet het geval is, kan het echter door andere meer poreuze materialen samen met een poreuze kern en/of een poreuze buitenwand uit stijf materiaal zoals polypropeen 25 of dergelijke, dat als steun dient, worden ondersteund.

In filtersamenstellen, die voor de onderhavige uitvinding bruikbaar zijn, wordt het filtermiddel bij voorkeur in een buisvormige geplooide vorm gebruikt, en bij voorkeur opgesloten in een gebruikelijke patroonkooi, zoals een gebruikelijke polypropeen-30 patroonkooi met een stijve poreuze kern, een poreuze buitenlaag, en eindkappen, die de noodzakelijke ondersteuning verschaffen, en middelen voor het bevestigen van de filterpatronen in een geschikte mantel, of voor het met de einden aan elkaar vastmaken van een of meer filterpatronen, zoals beschreven in de voornoemde US-aanvrage. 35 Een voorkeurspatroononderdeel voor gebruik als een voorfilter volgens de onderhavige uitvinding wordt vervaardigd uit een met een kunsthars gedrenkt cellulosepapier-bladmateriaal met de vereiste volstrekte poriegrootte, dat in de geplooide buisvorm is gebracht, en dat in een gebruikelijke polypropeen-patroonkooi is ondersteund, 8220380 I : - 18 - zoals in het voorgaande is beschreven. Wanneer een voorfiltersamen- stel, dat uit een aantal van dergelijke filterpatronen bestaat, in een tweetrapsfilterstelsel wordt gebruikt voor het uitvoeren van de onderhavige uitvinding, heeft het voorfilter bij voorkeur een vol- 5 strekte poriegrootte van ongeveer 10 jim, terwijl elke patroon met de gangbare afmetingen een beschikbare filteroppervlakte heeft van 2 ongeveer 0,5 m · Ook het eindfilter bestaat bij voorkeur uit een aantal gangbare patroononderdelen, die bestaan uit glasvezelhoudend filterbladmateriaal, dat in de geplooide buisvorm is gebracht, en 2 10 dat een beschikbare filteroppervlakte van ongeveer 0,5 m voor elke patroon heeft.

Wanneer een eentrapsfilterstelsel wordt gebruikt, is het voorkeursfiltermiddel een glasvezelhoudend filterblad met een volstrekte poriegrootte van ongeveer 10 pi.

15 Het filterbladmateriaal, waaruit de filteronderdelen vol gens de uitvinding worden gemaakt, kan desgewenst met een kunsthars of cellulosederivaat worden gedrenkt om de sterkte en weerstand tegen verslijting door de te filteren vloeistof te vergroten. Het drenkingsmiddel kan uit een groot aantal materialen worden gekozen, 20 zoals fenolformaldehydeharsen, ureumformaldehydeharsen, melamine-formaldehydeharsen, polyesterharsen, polyepoxydeharsen en dergelijke. Dergelijke materialen zijn in de papier- en textieltechniek bekend.

De eindkappen, die het cylindervormige filterblad afdek-25 ken, kunnen uit elk gewenst materiaal bestaan, zoals metaal of kunststof. Bij voorkeur zijn deze kappen betrekkelijk stijf, en zijn deze door middel van een lekdichte dichting met het cylindervormige filterblad verbonden.

Een groot aantal verschillende materialen kan worden ge-30 bruikt voor het vormen van de eindkappen, de poreuze kern en de poreuze buitenhuis. Dergelijke patroononderdelen zijn bekend, waarbij het ontwerpen en vervaardigen daarvan binnen het vermogen van de vaklieden liggen. Zeer geschikte materialen voor het maken van de poreuze kernen, de poreuze buitenhuis en de eindkappen (die in 35 het onderstaande als steunelementen voor het filterpatroon zullen worden aangeduid) omvatten roestvrij staal, aluminium, koper, magnesium, titaan, nikkel, ijzer en verschillende legeringen daarvan. Verder kunnen de steunonderdelen worden gevormd uit verschillende polymere kunststoffen. Polypropeen is een bij voorkeur gebruikt 8220380 — 19 ” materiaal. Kernen uit polypropeen en andere polymeren kunnen worden gevormd door vorming ervan uit poeders of door het persen of vor-. men van bladen uit dit materiaal. Een groot aantal kernvormen kan voor de uitvinding worden gebruikt»~Een voor de uitvinding geschikte 5 kern is beschreven in US 324676$, waarnaar kan worden verwezen.

De volgende voorbeelden lichten de werkwijze volgens de uitvinding toe. In de voorbeelden en verder in de beschrijving zijn alle hoeveelheden in gewichtsdelen of gewichtsprocenten uitgedrukt, tenzij anders is opgegeven.

10 Voorbeeld 1:

Een reeks proefnemingen bij het filtreren van een put-afwerkingsvloeistof werd uitgevoerd op een booreiland met 80 boringen, dat in 60 m water stond. Het doel was het rondvoeren van de afwerkingsvloeistof, een 5 %'s waterige natriumchlorideloog, waar-15 bij de grootste deeltjesgrootte van gesuspendeerd vast korrelvormig materiaal in het filtraat kleiner was dan 1 pm, en het totale vaste-stofgehalte kleiner was dan 1 dpm. Het zuiveringsstelsel omvatte in serie een trilzeef met een maaswijdte van 75 yim, gevolgd door twee centrifuges. De doorstroomcapaciteit van het stelsel was 20 635 1/min. Tijdens een normale afwerkingsbewerking kunnen 1600..

2400 m^ afwerkingsvloeistof in de put worden gepompt, waarvan het grootste gedeelte tijdens het spoelen van de doorboringen. Nog een grotere hoeveelheid kan vereist zijn, wanneer de loog in de bodemlaag verloren gaat.

23 De proefneming werd uitgevoerd door gebruik te maken van een meesleepstroom, die van de uitgangsstroming van de centrifuge was afgenomen (voor het gebruikelijke dieptefilterstelsel), waarbij het filter van fig. 2 werd gebruikt met behandelingsvloeistofhou-ders aan beide einden van het stelsel. Een enkel oppervlaksfilter-30 patroon van 250 mm, bestaande uit glasvezelpapier als het foltermiddel in geplooide vorm met golvingen van 1,25 mm dikte en 10 mm diepte en met een totale oppervlakte van 0,6 m, werd gebruikt, waarbij de volstrekte poriegrootte 3 pm bedroeg. Een klein gedeelte van de vloeistof stroomafwaarts van de centrifuge werd door de enkele 35 onderzoeksfilterpatroon gevoerd, terwijl het grootste gedeelte van de vloeistof door het gangbare dieptefilterstelsel stroomde. Een tweede meesleepstroomproef werd uitgevoerd, waarbij weer een enkelvoudige patroon van 250 mm met dezelfde soort oppervlaksfilter werd 8220380 I ·; ' - 20 - gebruikt, doch met een volstrekte filtreerwaarde van 2 pn. De beide proeven gebruikten het leidingsschema van fig. 2.

De werking werd bepaald door de monsterneming van de af-voervloeistof (1) stroomafwaarts van de trilzeef, (2) stroomafwaarts 5 van de centrifuges, (3) stroomafwaarts van het filtersamenstel in het gebruiktelijke dieptefilterstelsel, en (4) stroomafwaarts van het. enkelvoudige patroonfilter, dat bij de proefnemingen met de werkwijze volgens de uitvinding werd gebruikt. Bij de werkwijze volgens de uitvinding bedroeg de stroomsnelheid door de enkele filterpatroon 10 in elk van de proefnemingen 2,65 1/min per patroon, gemeten met behulp van een stromingsmeter stroomafwaarts van de filterpatroon, zoals in fig. 2 is afgebeeld, hetgeen overeenkwam met een stroom- ( dichtheid van 4 1/min.m .

Het vaste stofgehalte werd gemeten door het filtreren 15 van bekende hoeveelheden van de vloeistofmonsters op nylonvlies-schijfjes met fijne poriën, waarbij de verzamelde hoeveelheid door gewichtsanalyse werd bepaald.

Het invoer- en uitvoergehalte aan vaste stof werd gemeten door ijking van een draagbare troebelingsmeter, Model No. DRT-15t 20 geleverd door Fischer Scientific Comp., door gewichtsanalysemetingen. Dit liet een rechtstreekse meting van het vaste-stofgehalte tijdens de proefnemingen toe met een nauwkeurigheid van ongeveer +_ 50 % bij gehalten van 10 dpm of meer. Voor vergelijkingsdoeleinden, d.w.z. voor het meten van troebelingsveranderingen tussen verschillende 25 monsters, bleken de troebelingsmetingen nauwkeurig tot op +_ 10 % te zijn.

Deeltjesgrootteverdelingsschijfjes werden in het proef-nemingspunt gereedgemaakt door de afvoervloeistof van de proefneming daarmede te filtreren. De deeltjesdichtheid op de trilzeef 30 werd ter plaatse geschat, terwijl de feitelijke deeltjestelling elders werd uitgevoerd.

Met een op de bekende wijze werkend stelsel voor vergeli jkingsdoeleinden, dat de trilzeef, een centrifuge en een gebruikelijk filterstelsel omvatte, welk laatste ongeveer 100 normale 35 polypropeen-dieptefilterpatronen van 250 mm omvatte, en met als toevoervloeistof een putafwerkingsvloeistof met een gehalte van ongeveer 1500...2000 dpm vaste stof met deeltjes in het gebied van ongeveer 0,1..30 pn, bedroeg het afvoer-vaste-stofgehalte van het gangbare filterstelsel (bepaald met troebelingsmetingen) 900 dpm.

8220380 — 21 —

Bij vermindering van de toevoertroebelheid bij het gangbare filterstelsel tot 180 dpm (12½ NTU, d.w.z. "nephelos turbidity units”)1 werd de troebeling van.de afvoervloeistof van het gangbare polypropeen-dieptefilterstelsel bepaald op 85 dpm (80 NTU).

5 Bij een reeks proefnemingen stroomafwaarts van de tril- zeef en stroomopwaarts van de centrifuges bleek de afwerkings-vloeistof 1683 dpm vaste stof te bevatten. Stroomafwaarts van de centrifuge bevatte de vloeistof 1681 dpm vaste stof, hetgeen er op wees, dat de centrifuge praktisch onwerkzaam was, hetgeen een ge-10 volg was van de geringe deeltjesgrootte van het vaste materiaal en de goed gespreide toestand daarvan.

Bij een andere reeks proeven had de afwerkingsvloeistof stroomafwaarts van de trilzeef een toevoer-vaste-stofgehalte van 115663 dpm. Stroomafwaarts van de centrifuge, die toen in werking 15 was, bevatte de vloeistof 20^0 dpm vaste stof.

Analyse van de afvoervloeistof van de centrifuge op deel-tjesgrootteverdeling toonde aan, dat voor deeltjes boven 1 jira ongeveer 70 % van de deeltjes zich in het gebied van 1..5 bevond, terwijl 20 % 1..15 en minder dan k % meer dan 25 pm was.

20 De meesleepstroomproeven, die in overeenstemming met de werkwijze volgens de uitvinding werden uitgevoerd bij een stroom- o dichtheid van k l/min.m onder gebruikmaking van een enkele filter-patroon (volstrekte poriemaat 2 urn bij reeks A en 3 pm bij reeks B), leverden de in de onderstaande tabel 1 opgegeven uitkomsten.

"822 038 0 » - 22 -

Tabel 1«

Reeks A (onder gebruikmaking van een U2-20-filter met een volstrek-. te poriemaat van 2 pn) 5

Verlopen tijd Uitkomsten (min) 1_;_____ 5 troebelheid, invoer * 1500 dpm 1* 10 gewichtsmeting vaste * 967 dpm stof, invoer deeltjesgrootte- » 53 deeltjes/ml van verdeling, afvoer 1..2 um, geen grotere 15 22..49 troebelheid, invoer « 3 metingen bij 5°0, 2?0, 330 dpm 1* 60 troebelheid, afvoer 2* = 0,6 dpm 1* 2 69 patroon verstopt = druk bereikte 485 kN/m ; grootste toeneming ge- 20 durende laatste 10 min 25 1* Geschat uit ijkkromme van de troebelingsmeter.

2* Afgevoerde vloeistof heeft gedurende de gehele proef dezelfde helderheid op het oog.

( - 23 -

Reeks B (onder gebruikmaking van een UQ-30-filter met een volstrekte poriemaat van 3

Verlopen tijd Uitkomsten 5 (min) 2 troebelheid, invoer 1* = 470 dpm troebelheid, afvoer = 11 dpm 17 troebelheid, invoer * 40 dpm 10 troebelheid, afvoer s 4 dpm 22 troebelheid, invoer » 280 dpm j (na 2 h onderbreking) troebelheid, afvoer = 1 dpm 15 y 40 troebelheid, invoer = 1840 dpm troebelheid, afvoer = 5 dpm 45 2* deeltjesgrootte- » 93 deeltjes/ml van ' verdeling, afvoer 1..5 pm 20 23 1* Alle dpm-waarden in reeks B werden geschat uit de ijkkromme van de troebelingsmeter.

2* Proef beëindigd bij P » 33 kN/m^.

30

Uit deze uitkomsten blijkt, dat na een beginperiode, gedurende welke een filterkoek werd gevormd, de afgevoerde loog 5 of minder dpm vaste stof bevatte bij een invoergehalte van 40·. 1840 dpm, waarbij een enkele filterpatroon in een enkele trap zonder voor-35 filters werd gebruikt. Door gebruik te maken van de beide patronen vormde de tijd tot aan de verstopping een geschikte maat voor de gebruikslevensduur van een patroon tot een drukverschil van 485 kN/m^ (reeks A)* 8220380 . r - 2k -

In reeks A bevond de patroon zich in de stroom gedurende een tijd van 69 min, gedurende welke drie patroonwisselingen in het stelsel met de normale filtratiewijze werden gemaakt. Het vaste-stofgehalte in de toevoer bedroeg gedurende deze periode ongeveer 5 300..1500 dpm. De uit de filterpatroon afgevoerde vloeistof bevatte deeltjes met een grootte van minder dan 2 pm, terwijl het vaste-stofgehalte minder dan 1 dpm bedroeg.

In de reeks B bedroeg de verblijftijd in de stroom min, gedurende welke het vaste—stofgehalte in de toevoer ongeveer 500..

10 1800 dpm bedroeg, terwijl in de afgevoerde vloeistof de deeltjesgrootte minder was dan 5 pi 1 en bet vaste-stofgehalte 5 dpm of minder bedroeg. De reeks B werd wegens de duisternis afgebroken bij een Δ P van slechts 35 kN/m . De verkregen uitkomsten geven echter aan, dat een langere filterlevensduur zou zijn verkregen. Binnen 2 15 deze tijd van min met een druktoeneming J P van slechts 35 kN/m werden bij het gebruikelijke filterstelsel twee patroonwisselingen uitgevoerd.

Bij de voornoemde proefnemingen was de stroomdichtheid 2 k l/rain.m . Bij deze stroomdichtheid hadden de filterstelsels een 20 aanvaardbare nuttige levensduur alvorens verstopt te geraken.

Voorbeeld 2:

Een reeks laboratorium-filtreerproeven werd uitgevoerd met een waterige 5 #'s natriumchlorideloog-putafwerkingsvloeistof met een vaste—stofgehalte van 500 dpm met deeltjes in het gebied 25 van 0,1..30 pm, d.w.z. een putafwerkingsvloeistof, die bij het buitengaatse booreiland van voorbeeld 1 werd gebruikt, en stroomafwaarts van de centrifuges in het tweetrapsfilterstelsel van fig. 1 werd afgetapt. De voorfiltertrap bestond uit drie oppervlaksfilter-schijven uit met epoxyhars gedrenkt cellulosepapier-filtermiddel 30 met een nominale poriegrootte van 10 pm en een volstrekte porie-grootte (zeefmaat) van 30 pm, gevolgd door een eindoppervlaksfilter, bestaande uit een schijf van het glasfiltermiddel van voorbeeld 1 met een volstrekte poriegrootte (zeefmaat) van 2 pm.

De afwerkingsvloeistof-werd naar de voorfiltertrap ge- 35 voerd met een op de filteroppervlakken betrokken stroomdichtheid 2 van 5 l/min.ra . Na een verloop van 2 h had de filterkoek op het voorfilter een dikte van 0,7 mm bereikt, op welk tijdstip een druk-verschil van 270 kN/m over het voorfilter werd bereikt, waarna de 8220380 - 25 - proef werd onderbroken. Er werd geen merkbare druktoeneming over het eindfilter waargenomen.

De gemiddelde stroom voorbij het voorfilter doch voor het eindfilter werd onderzocht op de hoeveelheid vaste stof, die gedu-5 rende de eerste 10 min van de werking 130 dpm bleek te bedragen. Tien minuten na het begin bij een vaste stofgehalte van 300 dpm in de toevoer naar het voorfilter bleek voorbij het eindfilter de afvoer minder dan 1 dpm te bevatten. Deze uitkomsten tonen aan, dat in dit geval een eindfilter met fijne poriën tijdens de beginwer-10 king (tot aan het vormen van een filterkoek op het voorfilter) nodig was om het vaste~stofgehalte te verminderen en tijdens deze beginperiode een heldere afvoervloeistof te verkrijgen.

Er wordt opgemerkt, dat het werkzame drukverschil over de filterpatroon, dat de voornaamste aanwijzing voor de noodzaak 15 van het vervangen van een filterpatroon vormt, mits de juiste fil-tereigenschappen gehandhaafd blijven, voor een geplooide patroon kan verschillen van die voor een filter met een vlakke schijf uit hetzelfde materiaal, daar de ruimte tussen de plooien geheel gevuld kan geraken, alvorens het drukverschil over de dikte van de 20 filterkoek en het oppervlaksfilter een peil heeft bereikt, waarbij het drukverschil onaanvaardbaar wordt.

Een belangrijke factor in een dergelijk stelsel is derhalve het punt, waarbij de ruimte tussen de plooien van het filter is gevuld, waardoor het voor het filtreren beschikbare filteropper-25 vlak aanmerkelijk wordt verkleind. De k-waarden in de voornoemde vergelijking, die in fig. 3 voor een glasfilter van 2 pn zijn uitgezet, en die met vlakke schijven uit filterbladmateriaal werden bepaald, verschaffen nuttige richtlijnen voor het bepalen van de totale uittredende stroom, betrokken op de filteroppervlakte, die 30 met een bepaald filtermateriaal kan worden verwacht alvorens verstopping optreedt. De vorm van het filtermateriaal, bijvoorbeeld een buisvormig geplooid filterblad, dat bij voorkeur wordt gebruikt om de filteroppervlakte voor een bepaalde afmeting van het filtersamenstel zo groot mogelijk te maken, vergeleken met een 35 vlakke schijf uit hetzelfde filterbladmateriaal, kan tot een meer beperkte gebruiksduur leiden dan uit de onderhavige vergelijking zou volgens. Deze vergelijking verschaft doeltreffend een bovengrens voor de-totale afvoerstroom, die per oppervlakte-eenheid van het filteroppervlak kan worden verkregen. In de praktijk zal het 8220380 I ; - 26 - vervangen van de filters in hoofdzaak worden bepaald door de aanvaardbare drukval over het filter, en, uiteraard, door het aanvaardbare vaste—stofgehalte in de afvoerstroom, dat wordt bepaald door het bewaken van het vaste stofgehalte in de afgevoerde behandelings-5 vloeistof buiten het filter.

Met betrekking tot de in voorbeeld 2 uitgevoerde proefnemingen werd verder vastgesteld, dat na de aanloop-periode van 10 min voor het voorfilter een storing in het stelsel, bijvoorbeeld het onderbreken en weer op gang brengen van de door een pomp ge-10 leverde druk, het voorfilter gedurende een periode van 10 min ontlastte, alvorens de afvoerstroom weer op een evenwicht was gekomen, waarbij het vaste-stofgehalte kleiner was dan 1 dpm. Tijdens deze periode van 10 min bedroeg het gemiddelde gehalte in de afvoerstroom van het voorfilter 28 dpm.

15 Voorbeeld

De volgende reeks laboratoriumproeven werden uitgevoerd met een waterige 5 %'s natriumchlorideloog-afwerkingsvloeistof, die 500 dpm vaste deeltjes in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm bevatte, en van de put van voorbeeld 1 afkomstig was. Een enkele filtertrap 20 werd gebruikt, waarbij drie afzonderlijke proeven werden uitgevoerd, waarin voor elke proef afzonderlijk bereide filterpatronen van de voorfiltersoort van voorbeeld 2 met een met epoxyhars gedrenkt pa-pieroppervlak werden gebruikt, waarvan de totale lengte tot ongeveer een kwart van de normale lengte was verminderd. Deze drie filter-25 patronen hadden de volgende opbouw:

Aantal Plooi- Oppervlakte Oppervlakte golven of diepte (m^) (reke- (m2) voor onder-

Onderdeel plooien (mm) ning houdend deel van 25 mm met hars-vervilting) 30 1 89 10,2 niet bepaald 0,4l8 2 98 10,2 0,094 0,464 3 108 10,2 0,105 0,510

Deze proeven werden uitgevoerd met gebruikmaking van het stelsel van fig. 2 bij een in de onderstaande tabel opgegeven 35 stroomdichtheid (k = 3»2) van de afvoerstroom: 8220380 - 27 -

Inhoud filter- Strooradichtheid Tijd tot verstopping koek afvoer (268 kN/m2)

Onderdeel (ml)_(1/min.nQ,_(min)_ 1 1j8 6,52 93 (berekend) 2 ' 128 ^,28 99 5 3 115 5,30 78

Dit voorbeeld toont aan, dat voor een gegeven filtermid-del in de geplooide vorm er een optimaal aantal plooien bestaat.

In het algemeen geldt,dat naarmate het aantal plooien groter is de oppervlakte groter is, hetgeen een gewenste eigenschap is. Wanneer 10 echter het aantal plooien te groot wordt, neemt de inhoud van de tussenruimte tussen de plooien, die beschikbaar is voor het vormen van een filterkoek, af, hetgeen een ongewenste eigenschap is. Voor dit stelsel waren 98 plooien beter dan 89 of 108. In het ideale geval moet het filter een Δ P, waarbij normalerwijs de werking moet 15 worden onderbroken, bereiken wanneer de ruimte tussen de plooien juist is gevuld.

Voorbeeld

De volgende laboratoriumproef werd uitgevoerd met een 5 %'s waterige natriumchlorideloog-afwerkingsvloeistof met 500 dpm 20 vaste deeltjes in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm uit de put van voorbeeld 1. Het filterstelsel bestond uit een enkele opper-vlaksfilterpatroon met een kwart van de normale lengte, en van de in voorbeeld 3 beschreven soort. De plooien hadden een diepte van 16 mm, terwijl er 60 golvingen of plooien met een totale oppervlakte 2 25 van 0,30 m waren. Ben onderdeel van deze soort met de normale lengte heeft een oppervlakte van ongeveer 0,^6 m , hetgeen leidt tot tweemaal de koekinhoud van een onderdeel met 98 plooien met een diepte van 10,2 mm. Bij een stroomdichtheid van 5 l/min.m , betrokken op de filteroppervlakte (k = 3,2), duurde het 120 min al-30 vorens het drukverschil over het filter 268 kN/m bereikte, bij welke waarde normalerwijs het filter wegens het grote drukverschil moet worden vervangen.

Dit voorbeeld toont aan, dat door diepere plooien te gebruiken de.totale filteroppervlakte groot kan worden gehouden bij 35 een geringere daarop betrokken stroomdichtheid, waardoor de koekinhoud wordt vergroot.

8220380

Voorbeeld 5i - 28 -

De volgende laboratoriumproef werd weer uitgevoerd met een 5 %'b waterige natriumchlorideloog-afwerkingsvloeistof met verschillende gehalten van 1500..100 dpm aan vaste deeltjes in het ge-5 bied van ongeveer 0,1..30 ]im, welke vloeistof weer van de put van voorbeeld 1 afkomstig was. In dit geval werd een enkele oppervlaks-filtertrap gebruikt, die een schijf van het filtermiddel van voorbeeld 1 (k » 2,3) bevatte met een volstrekte poriegrootte van 2 pm en een oppervlakte van 1395 mm , waarbij de stroomsnelheid 6 ml/min 10 bedroeg (overeenkomend met een op de filteroppervlakte betrokken stroomdichtheid van l/min.m ).

Bij een toevoergehalte van 1500 dpm duurde het 110 min alvorens een drukverschil over het filter van 207 kN/m was bereikt.

Bij een toevoergehalte van 500 dpm duurde het 1^0 min om 15 hetzelfde drukverschil te bereiken, terwijl bij 100 dpm 170 min o vereist waren om een drukverschil van 220 kN/m te bereiken.

Bij al deze proeven was de afgevoerde vloeistof op het oog helder. Deze reeks van proeven toont, dat bij vermindering van het toevoergehalte van 1500 naar 100 dpm, de levensduur van het 20 filter slechts van 110 naar 1?0 min toenam, hetgeen aangeeft, dat de levensverwachting van een schijfvormig filter niet van de belasting daarvan afhangt.

Een onderzoek van de uit de proefnemingen van de voornoemde soort verkregen gegevens, en in het bijzonder het beschouwen 25 van de door het uitzetten van het drukverschil Δ P tegen de tijd verkregen krommen, die de nuttige levensduur van het filter aangeven, toont aan, dat voor een bepaald filtermiddel met een bepaalde oppervlakte bij een gegeven toevoergehalte de totale stroominhoud door het filter gedurende de nuttige levensduur van het filter kan 30 worden voorgesteld door de vergelijking: & totale stroominhoud door = —r-:·. —rr-:—7-:—: stroomdichtheid van de toegevoerde be- het filter (tot aan ver- . , .. .. . , _ handelmgsvloeistof stopping) per oppervlakte- eenheid van het filter 35 De waarde van k in deze vergelijking moet proefondervinde lijk worden bepaald, daar deze afhangt van de aard van de te filtreren vloeistof, de aard van de verontreiniging in deze vloeistof, die door filtreren moet worden verwijderd, en het gehalte aan ver 8220380 \ - 29 - ontreiniging in de toegevoerde vloeistof. Deze proefondervindelijke bepaling geschiedt met behulp van de volgende genormaliseerde proef:

Genormaliseerde proef:

Een monster van het in het filterstelsel volgens de uit- 5 vinding te gebruiken filtermiddel (in de vorm van een schijf met 2\ bekende oppervlakte, bijvoorbeeld van 1395 mm ) wordt in een proef-vatting geplaatst, waarna een behandelingsvloeistof uit de te filtreren vloeistofstroom aan de eindzuiveringstrap wordt ontnomen, d.w.z. stroomafwaarts van de trilzeef of de centrifuge of het ruwe 10 filter, afhankelijk van het feit welk van deze stelsels stroomopwaarts van het filter wordt gebruikt, welke stroom dan door het filterschijfje wordt gevoerd. De stroomdichtheid van de toegevoerde behandelingsvloeistof wordt binnen het voorgeschreven gebied van 2..20 l/min.m gehouden, welke stroom wordt gehandhaafd, onder me-15 ting van de totale uittredende stroom, totdat het drukverschil over het filterschijfje 207 kN/ra bereikt, waarna de proef wordt onderbroken. Uit de afvoerstroomgegevens en de dichtheid van de toevoer-stroom wordt de waarde van k berekend met behulp van de voornoemde vergelijking. Onder gebruikmaking van deze k-waarde kan dan de to-20 tale inhoud van de te bereiken afgevoerde stroom, of ook de totale hoeveelheid behandelingsvloeistof, die bij een bepaalde toevoer-strooradichtheid kan worden gefiltreerd, worden afgeleid. Wanneer een ander filtermiddel wordt gebruikt, of het gehalte van de toegevoerde behandelingsvloeistof verandert, dan wel andere verande-25 ringen optreden, moet de genormaliseerde proef worden herhaald en k opnieuw worden berekend. Daar de waarde van k wordt bepaald met een schijfje van het filtermateriaal, terwijl de filterpatronen, die in de werkwijze volgens de uitvinding worden gebruikt, geplooid zijn, kan de beslissing om te onderbreken en een samenstel van fil-30 terpatronen te vervangen worden bepaald door de vorming van de filterkoek totdat de ruimte tussen de plooien is gevuld, op welk tijdstip de beschikbare oppervlakte in de geplooide patroon althans nagenoeg gelijk is geworden aan de uitwendige cylinderoppervlakte van het nominale buitenoppervlak van het cylindervormige filter, 35 hetgeen wil zeggen, dat de oppervlakte van het cylindervormige filter van de aanvankelijke grote waarde is afgenomen tot iets meer dan de oppervlakte, die in een gangbaar dieptefilter beschikbaar is. Op dit tijdstip zal de druk over het filter aanmerkelijk zijn toe- 0220380 , 7 ' - 30 - genomen, hetgeen een onderbreking en het vervangen van de patroon-filters nodig maakt. Dit kan plaatsvinden vöor het tijdstip dat in de voornoemde vergelijking de beide zijden aan elkaar gelijk zijn geworden. Deze vergelijking is derhalve nuttig als een alge-5 mene richtlijn voor de bovengrens van de totale doorgestroomde in-houd, die met een geplooid filter kan worden behandeld, waarbij echter de feitelijke totale inhoud kleiner kan zijn.

Fig. 3 toont een grafiek van de k-waarden tegen het gehalte aan deeltjes (in procent van het totale aanwezige aantal) 10 met afmetingen van minder dan 5 pi in de toevoerstroom.

Vloeistofsoorten, die kunnen worden gefiltreerd:

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan met een groot aantal olie- en gasputbehandelingsvloeistoffen worden gebruikt. Deze werkwijze is bijzonder geschikt voor toepassing bij 15 afwerkings-, bevorderings- en nabewerkingsvloeistoffen van alle soorten, in het bijzonder waterige natriumchlorideloog met verschillende hoeveelheden natriumchloride of dergelijke tot 25 # van de loog. Afwerkingsvloeistoffen, bestaande uit mengsels van water en zout of water en onmengbare oplosmiddelen,zoals alkoholen, 20 polyoxyalkaanglycolen en glycolethers, kunnen eveneens met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding worden behandeld. Hoewel de uitvinding in de eerste plaats van toepassing is op olieputafwerkings-vloeistoffen, kan deze ook worden toegepast met olie- en gasputbehandelingsvloeistoffen zoals bevorderingsvloeistoffen onder een 25 bepaalde druk voor het verbreken van lagen, zoals basische of zure waterige vloeistoffen. In deze gevallen moet uiteraard het gekozen filtermiddel in staat zijn de scheikundige aantasting door deze bijzonder behandelingsvloeistof te weerstaan.

Zoals in het voorgaande is vermeld kan de verontreinigings-30 graad van de uit een olie- of gasput uittredende afwerkingsvloeistoffen zeer groot zijn. Het filterstelsel volgens de uitvinding is in het bijzonder ontworpen voor het verwijderen van kleine deeltjes van minder dan 30 pm, d.w.z. in middellijn of dwars op de grootste afmeting. Deeltjes, die groter dan deze afmeting zijn, 35 moeten derhalve worden verwijderd voordat de vloeistof in het filterstelsel wordt gevoerd, waarbij van gangbare toestellen voor het verwijderen van grove deeltjes gebruik kan worden gemaakt, zoals trilzeven, centrifuges en grove filters, waarvan de poriegrootte 8220380 I : - 31 - aanmerkelijk groter is dan 3° pn, bijvoorbeeld 50.. 100 pn of meer. Wanneer dergelijke werkwijzen voor het verwijderen van grote of grove deeltjes worden toegepast, zal de naar het filterstelsel volgens de uitvinding toegevoerde behandelingsvloeistof gewoonlijk 5 niet meer dan 2000 dpm aan vaste stoffen bevatten. De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding kan voor elk vaste stofgehalte van minder dan 2000 dpm worden toegepast. Daarbij zullen ook de nog enkele deeltjes van meer dan 30 pn eveneens worden verwijderd.

In het filterstelsel volgens de onderhavige uitvinding 10 werken het oppervlaksfilter en de aan het stroomopwaartse oppervlak van dit oppervlaksfilter bij het verwijderen van grove deeltjes gevormde filterkoek samen als een samengesteld filter voor het verwijderen van deeltjes met een deeltjesgrootte van minder dan 30 pn. Derhalve behoeft het bij de werkwijze volgens de 15 uitvinding gebruikte oppervlaksfilter geen volstrekte poriegrootte of deeltjesverwijderingsvermogen van minder 30 pn te hebben. Zo lang de gemiddelde filterporiegrootte of filterzeefmaat van dezelfde grootte is als of kleiner is dan een deel van de in de toegevoerde behandelingsvloeistof aanwezige deeltjes, zal een filter-20 koek worden gevormd, en naarmate deze wordt gevormd zal de filter-werking daarvan bij die van het oppervlaksfilter worden gevoegd.

De filtreerbewerking volgens de uitvinding is derhalve het gevolg van een samengesteld filter, dat door het oppervlaksfilter en de filterkoek wordt gevormd.

25 Het oppervlaksfilter zal uiteraard van het begin af alle deeltjes verwijderen, die groter zijn dan de poriegrootte ervan, zonder dat daardoor een filterkoek wordt gevormd. Derhalve zullen oppervlaksfilters met fijnere poriën onder die omstandigheden de voorkeur verdienen, waarin volstrekt geen doorgang van deeltjes, 30 die kleiner zijn dan de poriegrootte van het filter, kan worden toegelaten, zelfs niet tijdens het begin van de filtreerbewerking. Naarmate de volstrekte poriegrootte van het oppervlaksfilter kleiner is, zal in het algemeen het filter kostbaarder worden. Derhalve zullen, wanneer grotere gehalten in de afgevoerde vloeistof 35 toelaatbaar zijn, oppervlaksfilters worden gebruikt, waarvan de volstrekte poriegrootte groter is dan 30 pn, daar binnen de eerste minuten, bijvoorbeeld na een werking van 10 min, de filterkoek zodanig zal zijn aangegroeid, dat kleinere deeltjes met afmetingen, die kleiner zijn dan de volstrekte poriegrootte van het filter, 8220380 I ; - 32 - eveneens zullen worden verwijderd door het uitfiltreren ervan door middel van de filterkoek, zodat stroomafwaarts van het filter een betrekkelijk of nagenoeg geheel heldere vloeistof wordt verkregen. Wanneer het toegevoerde vaste stofgehalte niet overmatig groot, 5 bijvoorbeeld meer dan 1000 dpm, is, kan een enkelvoudige filter-trap voldoende zijn om een heldere afgevoerde vloeistof te verkrijgen. Het verdient echter de voorkeur, wanneer een althans nagenoeg vrij van deeltjes in het gebied van ongeveer 0,1..30 |im of meer zijnde vloeistof vereist is, twee of meer filtertrappen ach-10 ter elkaar te gebruiken. De eerste trap zal dan een grover filter bevatten dan de laatste filtertrap, zodat een deel van de fijnere deeltjes door het eerste filter wordt doorgelaten, en stroomafwaarts naar het eindfilter kan bewegen, waarbij een filterkoek op zowel het voorfilter of de eerste filtertrap en de eindfiltertrap 13 of -trappen zal worden gevormd. Het doorvoeren van de vloeistof door meervoudige filtersamenstellen verschaft op deze wijze een grotere maat van aanvankelijke helderheid dan een enkele doorgang door een enkelvoudige grove filter.

Industriële toepasbaarheid: c 20 De werkwijze volgens de uitvinding vindt in het bijzon der toepassing bij het behandelen van olie- en gasputbehandelings-vloeistoffen,zoals afwerkingsvloeistoffen, bevorderingsvloeistoffen en nabewerkingsvloeistoffen. De werkwijze kan ook worden gebruikt bij de nieuwere soorten boorvloeistoffen, die grote looggehalten 25 bevatten, doch niet bij de gangbare boorspoelingen, die grote hoeveelheden bentoniet en dergelijke bevatten. De uitvinding is in het bijzonder toepasbaar voor het verwijderen van boor- en bodem-laagresten, die aanwezig zijn in hoeveelheden tot 2000 dpm vaste deeltjes met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 yim.

8220380

Claims (16)

1, Filtreerwerkwijze voor het verkrijgen van een helder afgevoerd filtraat uit een troebele olie- of gasputbehandelings-vloeistof, die met vaste deeltjes is verontreinigd, die bestaan uit boor- en bodemlaagresten met deeltjesgrootten in het gebied 5 van ongeveer 0,1.00 p, omvattende het doorvoeren van de behande-lingsvloeistof door een oppervlaksfilter met een volstrekte porie-grootte van ongeveer *tO p of minder bij een stroomdichtheid van ongeveer 2..20 1/min.m , betrokken op de filteroppervlakte, een en ander zodanig dat (1) aanvankelijk tenminste een deel van deze 10 deeltjes op het stroomopwaartse oppervlak van het oppervlaksfilter wordt verzameld, en daar een filterkoek begint te vormen met een groter vermogen voor het verwijderen van deeltjes, die kleiner zijn dan de volstrekte poriegrootte van het oppervlaksfilter, en (2) vervolgens de behandelingsvloeistof door een filter wordt gefil-15 treerd, dat bestaat uit (i) het oppervlaksfilter en (ii) de filterkoek, zodat een helder afgevoerd filtraat wordt verkregen, dat althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pi of meer, terwijl de nuttige levensduur van het oppervlaksfilter wordt vergroot.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het oppervlaks filter een volstrekte poriegrootte in het gebied van ongeveer 0,5·o 30 p heeft.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het heldere afgevoerde filtraat althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes met 25 deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 p of meer. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de behandelingsvloeistof met tot ongeveer 2 000 dpm vaste deeltjes is verontreinigd, waarvan de deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 p zijn gelegen. 30 5· Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij het heldere afge voerde filtraat niet meer dan 2 dpm vaste deeltjes bevat, waarvan de deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 p zijngge-legen.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij 35 het oppervlaksfilter een absolute poriegrootte in het gebied van ongeveer 1..15 p heeft. 8220380 - 3*» -

7· Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het oppervlaks-filter een absolute poriegrootte van ongeveer 10 pm heeft.

8. Werkwijze volgens conclusie 2, waarbij de op de filter- 2 oppervlakte betrokken stroomdichtheid ongeveer 2..12 l/min.m be-5 draagt.

9· Werkwijze volgens conclusie 2| waarbij de behandelings-vloeistof met tot ongeveer 1000 dpm vaste deeltjes is verontreinigd. 10» Werkwijze volgens conclusie 1» waarbij het oppervlaks-filter een of meer filterpatronen omvat, die bestaan uit een ge-10 plooid filterbladmateriaal in buisvorm.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij het bladmateriaal een met een hars gedrenkt papier is.

12. Werkwijze volgens conclusie 1. , waarbij het oppervlaksfilter een voorfilter is, waarbij de doorgelaten 15 vloeistof door een tweede filter wordt gevoerd, dat een volstrekte poriegrootte heeft, die kleiner is dan die van het voorfilter, zodat vanaf het begin van de filtreerbewerking de door het tweede filter doorgelaten vloeistof althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes, die groter zijn dan de volstrekte poriegrootte van het tweede filter. 20 13· Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij het tweede filter een tweede oppervlaksfilter is, terwijl de op de filteroppervlakte betrokken stroomdichtheid door het tweede filter in het gebied van ongeveer 2..20 l/min.m is gelegen.

14. Werkwijze volgens conclusie 12, waarbij de op de filter-25 oppervlakte betrokken stroomdichtheid door het voorfilter in het gebied van ongeveer 2..12 l/min.m is gelegen.

15· Werkwijze volgens conclusie 13, waarbij het voorfilter bestaat uit een of meer filterpatronen, die bestaan uit een met hars gedrenkt papierfilterblad in geplooide buisvormige vorm, waar-30 van de volstrekte poriegrootte ongeveer 10 pm is, terwijl het tweede filter bestaat uit een of meer filterpatronen, die bestaan uit een met hars gedrenkt glasfilterblad in geplooide buisvormige vorm met een volstrekte poriegrootte van ongeveer 2 pm.

16. Werkwijze volgens een van de conclusies 1..15» waarbij 35 de behandelingsvloeistof een afwerkingsvloeistof is. 17« Werkwijze volgens een van de conclusies 1..15, waarbij de behandelingsvloeistof een bevorderingsvloeistof is.

18. Werkwijze volgens een van de conclusies 1..15i waarbij de behandelingsvloeistof een looghoudende boorvloeistof is. 8220380 I ; - 35 -

19· Werkwijze volgens een van de conclusies .1··15» waarbij de behandelingsvloeistof een nabewerkingsvloeistof is.

20. Werkwijze volgens een van de conclusies 1..15» waarbij de verontreinigende vaste deeltjes in de behandelingsvloeistof 5 bentonietklei bevatten.

21· Filtreerwerkwijze.voor het verkrijgen van een helder af gevoerd filtraat uit een toegevoerde troebele olie- of gasputbehan-delingsvloeistof, die met tot ongeveer 2000 dpm vaste deeltjes is verontreinigd, die bestaan uit boor- en bodemlaagresten met deel-10 tjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pi, omvattende (a) het doorvoeren van een behandelingsvloeistof door een filter-stelsel, dat bestaat uit twee of meer filtertrappen, waarbij de eerste filtertrap bestaat uit een oppervlaksfilter met een volstrekte poriegrootte van ongeveer *f0 pm of minder, en werkt bij een op 13 de filteroppervlakte betrokken stroomdichtheid van ongeveer 2.»20 l/min.m , zodat (1) aanvankelijk tenminste een deel van de deeltjes op het stroomopwaartse oppervlak van het oppervlaksfilter van de eerste filtertrap wordt verzameld, en een filterkoek begint te vormen, die een groter vermogen tot verwijdering van deeltjes heeft, 20 die kleiner zijn dan de volstrekte poriegrootte van het oppervlaksfilter, en (2) vervolgens de toegevoerde behandelingsvloeistof door een filter wordt gefiltreerd, die bestaat uit (i) het oppervlaksfilter en (ii) de filterkoek, en (b) het doorvoeren van de door de eerste filtertrap doorgelaten vloeistof door een tweede filtertrap, 25 die bestaat uit een filter met een kleinere volstrekte poriegrootte dan het oppervlaksfilter van de eerste filtertrap, waarbij vanaf het begin van de filtreerbewerking de door de tweede filtertrap doorgelaten vloeistof althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes, die groter zijn dan de volstrekte poriegrootte van het filter van. de 30 tweede trap, en na het vormen van de filterkoek op het stroomopwaartse oppervlak van de oppervlaksfilters van de eerste filtertrap een helder afgevoerd filtraat wordt verkregen, dat althans nagenoeg vrij is van deeltjes met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1,.30 pm of meer, terwijl de nuttige levensduur van het oppervlaks-35 filter wordt verlengd. 8220380 - 36 - j Samenvatting: Er wordt een filtreerwerkwijze beschreven voor het verkrijgen van een helder afgevoerd filtraat uit een troebele olie-of gasputbehandelingsvloeistof, die met vaste deeltjes is veront-5 reinigd, die bestaan uit boor- en bodemlaagresten met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pa, omvattende het doorvoeren van de behandelingsvloeistof door een oppervlaksfilter met een volstrekte poriegrootte van ongeveer 40 pm of minder bij een op de filteroppervlakte betrokken stroomdichtheid van ongeveer 10 2..20 1/min.m , een en ander zodanig, dat (1) aanvankelijk tenminste een deel van de deeltjes op het stroomopwaartse oppervlak van het oppervlaksfilter wordt verzameld, en een filterkoek met een groter vermogen tot verwijdering van deeltjes kleiner dan de volstrekte poriegrootte van het oppervlaksfilter begint te vormen, en 15 (2) vervolgens de behandelingsvloeistof door een filter wordt gefiltreerd, dat wordt gevormd door het oppervlaksfilter en de filterkoek, zodat een heldere afgevoerde vloeistof wordt verkregen, die althans nagenoeg vrij is van vaste deeltjes met deeltjesgrootten in het gebied van ongeveer 0,1..30 pm of meer, en de nuttige levensduur 20 van het oppervlaksfilter wordt vergroot. Deze werkwijze vindt in het bijzonder toepassing bij de behandeling van afwerkings- en bevorderingsvloeistoffen, die in olie- en gasputten wordt gebruikt. 8220380