NO164219B

NO164219B - Fremgangsmaate og anlegg for behandling av returnert boreslam.

Info

Publication number: NO164219B
Application number: NO881322A
Authority: NO
Inventors: Steinar E Mellgren
Original assignee: Steinar E Mellgren
Priority date: 1988-03-25
Filing date: 1988-03-25
Publication date: 1990-06-05
Also published as: NO881322L; WO1989009091A1; NO881322D0; NO164219C; AU3291689A

Description

Ved boring etter olje eller gass, særlig til havs, er man i

den senere tid blitt stadig mer opptatt av spørsmål om miljøpåvirkning og forurensning. Boreslam som kommer opp til en borerigg under boring, inneholder blant annet borekaks i store mengder, og det er et problem å bli kvitt dette avfall, som er sterkt forurensende og som er forsøkt renset på forskjellige måter.

Det er også av stor interesse ved behandling og rensing av boreslam inneholdende borekaks, å gjenvinne verdifulle bestanddeler som vil kunne brukes på nytt, det vil si resirkuleres. Dette gjelder i første rekke den opprinnelige borevæske, innbefattet spesielle bestanddeler som er tilsatt denne for å oppnå ønskede egenskaper, idet disse bestand-

deler også kan være partikkelformige.

Innen oljeindustrien har det vært gjort store anstrengelser

for å finne løsninger på disse problemer og oppgaver, men uten at tilfredsstillende metoder hittil er funnet. Dette fremgår blant annet av en rapport - "OIL BASED DRILLING

FLUIDS - Cleaning and Environmental Effects of Oil Contami-nated Drill Cuttings" - publisert i anledning av en konfe-

ranse om temaet i Trondheim, Norge i februar 1986. Av særlig interesse i foreliggende sammenheng er en artikkel på side 71 i rapporten: S.Davies - "An Assessment of the Development of Cuttings Cleaning System within th Context of North Sea Offshore Drilling".

Blant tidligere foreslåtte løsninger kan nevnes vasking med sjøvann, brikettering, anbringelse av et stort rør på

sjøbunnen med påfylling av borekaks og avfall fra toppen og evt. opp-pumping av olje som etter hvert samler seg i øvre del av røret. Også en termodynamisk prosess har vært forsøkt, basert på maling av borekaks i en mølle med utvikling av friksjonsvarme som skulle føre til at forurensende olje damper av fra borekakset.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på en forbedret og mer fullstendig form for behandling av returnert boreslam under olje-eller gassboring, særlig til havs og primært ved anvendelse av oljebasert borevæske, eventuelt vannbasert borevæske, med sikte på å oppnå renset borekaks uten miljøulemper og/eller for gjenvinning av brukbare bestanddeler i borevæsken, omfattende et avgassingstrinn og ett eller flere trinn for separering av grovt, resp. finere borekaks fra boreslammet.

Oppfinnelsen går ut på en kombinasjon av behandlingstrinn med bruk av behandlingsenheter eller -maskiner, eventuelt apparater som hver for seg er stort sett tidligere kjent fra forskjellige områder av teknikken, men særlig fra-landbasert gruveindustri.

Den nye og særegne kombinasjon av trekk ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er nærmere angitt i patentkravene. Det samme gjelder et tilsvarende anlegg ifølge oppfinnelsen for behandling av returnert boreslam.

Oppfinnelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, som viser et forenklet-flytskjema for et komplett anlegg til behandling av returnert boreslam, særlig ombord i en borerigg til havs.

På tegningen er det rent skjematisk vist et borehull

1 og en returledning 2 for boreslam fra borehullet. Boreslammet inneholder den opprinnelige borevæske og dessuten borekaks fra boreprosessen og evt. andre mer eller mindre forurensende stoffer eller partikler.

På vanlig måte går det returnerte boreslam

først gjennom en avgassing som vist ved 3 på tegningen. Fra avgassingstrinnet føres boreslammet gjennom en ledning 4 til et første separeringstrinn i form av en såkalt skrueklasserer 10 som er en i og for seg kjent maskin, for eksempel som konstruert og bygget av firma Sala International AB, Sala, Sverige.

Skrueklassereren 10 har som hovedkomponenter en roterbar skrue 12 som er innesluttet i et skråstilt rør 13 hvis nedre ende dykker ned i en tank 11 som likeledes kan ha skrått forløpende vegger.og bunn. Det er vist en fylling av boreslam til et nivå 16 i tanken 11, idet nivået 16 er bestemt av et overløp 17 fra tanken. Skruen 12 med det omgivende rør 13 vil under drift arbeide nærmest som en skruetransportør som fanger opp og beveger borekaks fra den nedre del av tanken 11 oppad mot venstre på tegningen, idet den grove andel av godset dermed bringes ut av tanken 11. Samtidig vil væskefraksjonen av tankinnholdet renne tilbake gjennom røret 13 for å føres ut av tanken 11 over det nevnte overløp 17.

Ved 15 mot utløpet oventil på røret 13 er det antydet en spyling med olje eller en annen væske i motstrøm mot det gods i form av borekaks som transporteres opp mot dette utløp gjennom røret 13. Dermed blir det sørget for en grundig vasking av godset samtidig som den bearbeidelse og pressing som godset utsettes for i røret fører til at evt. verdifulle stoffer og partikler sammen med væske.føres tilbake til tanken 11. Det kan her blant annet dreie seg pm barytt som kan være vedheftet til den grove delen av borekakset. Barytt og andre fine partikler vil sammen med borevæske forlate tanken 11 ved det nevnte overløp 17. Nedenfor skal det forklares nærmere hvordan man på denne måten kan gjenvinne kjemikalier, olje, salter, polymerer etc. som finnes i denne væskefase sammen med verdifulle tyngdepartikler.

Borevæsken fra overløpet. 17 med evt. innhold av fine partikler pumpes igjennom en ledning til et borevæske-rensetrinn omfattende et antall sykloner 20 og en siktanordning 22. Grovfraksjonene fra syklonene og sikten føres gjennom en ledning 27 til spesielle behandlingstrinn for borekaks og partikler, mens væskefraksjonen fra overløpet på syklonene 20 går til en boreslamtank 100. Det samme skjer med væskefraksjonen fra sikten 22. Før disse væskefraksjoner går inn i boreslamtanken 100 kan de underkastes en prøvetagning i den viste enhet 29. På vanlig måte kan det der foretas prøvetagning ved hjelp av stikkprøver.

Som vist med strekede ledningsforbindelser kan det mellom syklon/siktanordningen 20/22 og boreslamtanken 100 med prøve-tagningsenhet 29, være anordnét en sentrifuge 25 som gir mulighet, til å regulere viskositeten av boreslam eller -væske som resirkuleres til tanken 100. Retur fra sentrifugen 25 kan gå til ledningen 27 som også antydet på tegningen.

Det stort sett grove gods eller borekaks som leveres av skruen 12 fra utløpet ved toppen av røret'13 i partikkelseparatoren, dvs. skrueklassereren 10, leveres tii en; vibrasjonsavvanner 30 som tjener til å vaske bort resten av borevæske/olje og småpartikler. Væskefase pluss partiklene returneres til tanken 11 som vist ved 32. Overløpet, det vil si de grove partikler og bestanddeler fra vibrasjonsavvanneren 30 går så til en vaske/blande-enhet 40 som skal beskrives nærmere nedenfor.

Mer konkret kan vibrasjonsavvanneren 30 være av den type som ved hjelp av vibrasjonsvirkning transporterer godset fra en inngangs-ende av enheten mot en terskel ved en utgangsende av enheten, slik at det fremkommer en oppstuvning og dermed sammenpresning av massen mot utgangsenden, hvorved væsken blir presset ut og kan tire ut av enheten for eksempel gjennom spalter i sideveggene og , endeveggen ved inngangsenden. Vasske som avvannes på denne måte blir som nevnt ført tilbake til tanken 11 gjennom ledningen 32. Vibrasjonsavvanneren 30 kan for eksempel være av en type som produseres av firma IFE, Waidhofen/Ybbs, Tyskland.

Et meget vesentlig .trinn i den behandling som er illustrert på tegningen, består i en vaske/blande-enhet 40 som fortrinnsvis har form av en mølle, hvor borekaks;og partikler for det første fra vibrasjonsavvanneren 30 og for det annet fra den nevnte ledning 27 og dermed fra syklon/siktanordningen 20/22 og evt. sentrifugen

25 behandles og oppmales. Denne mølleenhet 40 har en dobbelt funksjon: 1. Den gir mulighet for mekanisk vasking og skrubbing av partikkeloverflåtene. 2. Den tjener til å nedknuse og male opp bergarten i borekakset, slik at olje eller væske som måtte være innesluttet i større biter og partikler kan bli frigjort.

Samtidig med de to forannevnte virkninger er det et vesentlig trekk ved hele behandlingsprosessen at emulsjonsfremmende kjemikalier tilføres møllen 40 som vist ved 42, idet vann samtidig blir tilsatt sammen med disse kjemikalier. Det er klart at den behandling som skjer i møllen 40 ikke bare vil være en ren vasking eller skrubbing og oppmaling, men også en grundig blanding av hele innholdet i møllen slik at de emulsjonsfremmende kjemikalier umiddelbart og effektivt kan gjøre sin virkning.

En mølle som egner seg for det nettopp nevnte behandlingstrinn kan være av typen SRR som leveres av det forannevnte svenske firma.

For å oppnå en mer effektiv nedknusing eller maling kan det i tilknytning til møllen 40 være anordnet en syklon som antydet ved 45 med resirkulering av fraseparerte grovere partikler til møllen for ytterligere eller gjentatt nedknusing. Syklonen 45 står således i en lukket krets sammen med møllen 40.

En annen syklon 47 er anordnet mellom møllen 40 og neste hoved-trinn i behandlingen, nemlig en annen vibrasjonsavvanner 50. Denne annen syklon 47 utfører en første avvanning av nedknust borekaks fra møllen 40, idet ytterligere avvanning skjer i vibrasjonsavvanneren 50. Denne kan være av samme type som vibrasjonsavvanneren 30 og får tilsatt kjemikalier som vist ved 52, fortrinnsvis sammen med vann for ytterligere vasking av partikkelmassen og befordring av emulsjonsvirkningen. Vibrasjonsavvanneren 50 representerer dermed et ytterligere sepa-

reringstrinn for partikler og væske.

Overløpet 55 fra vibrasjonsavvanneren 50 gir et godt renvasket og forurensningsfritt gods eller borekaks som evt. kan dumpes rett i sjøen etter prøvetagning som vist ved 69. Væskefasen fra vibrasjonsavvanneren 50, det vil si emulsjonen av vann og olje pluss finpartikler går til en sentrifuge 60. Her vaskes partiklene og de faste stoffer går til dumping i sjøen som vist, fortrinnsvis etter at stikkprøver er tatt i prøvetageren 69.

Væskefasen fra sentrifugen 60 føres til en behandlingstank 70 forsynt med en agitator 71. Et vesentlig poeng med behandlingstanken 70 er at her tilsettes emulsjonsreverserende kjemikalier som vist ved 72. Dermed vil den ønskede og nyttige emulsjon gjennom de foregående behandlingstrinn, bli opphevet eller oppløst slik at de to faser vann og.olje igjen opptrer i blanding. I den forbindelse er det grunn til å fremheve at vesentlige eller virksomme bestanddeler i de kjemikalier som tilsettes ved 42 i møllen 40 og ved 52 i vibrasjonsavvanneren 50, kan omfatte lut-metasilikat, mens tilsetningen ved 72 i behandlingstanken 70 i så fall fortrinnsvis omfatter svovelsyre. Denne kombinasjon av kjemikalier er særlig fordelaktig i ,denne sammenheng.

Blandingen fra tanken 70 føres til et siste behandlingstrinn i form av et fIotasjonskar 80 som likeledes kan ha en omrøring som

vist ved 81. Mer vesentlig, er det imidlertid at fIotasjonskaret 80 har midler til luftinnblåsning ved bunnen, som skjematisk vist

ved 84, slik det er i og for seg skjent fra fIotasjonsmetoder for eksempel i gruveindustrien. I karet 80 skjer det derfor en

utskilling av borevæske eller olje som samler seg øverst i

væskemengden i karet og kan derfra pumpes opp og underkastes stikkprøving i en enhet 89 for: deretter å overføres til den før nevnte borevæske/slam-tank 100 for' resirkulering og gjentatt bruk. Eventuelt kan oppsamlet olje eller borevæske fra flota-sjonskaret 80 og dessuten fra syklon/siktanordningen 20/22, evt. sentrifugen 25 og andre enheter r gå til andre tanker, for eksempel for transport til lands.som antydet ved 105 eller til en annen lagertank som antydet vedl 110.

Som en avsluttende forholdsregel med sikte opphevelse av emulsjonsvirkningen kan det også til fIotasjonskaret 80 tilsettes emulsjonsreverserende kjemikalier ved 82. Rent vann kan returneres gjennom en ledning 88 for evt. prøvetagning ved 69 og sammen med rene borekakspartikler dumpes i sjøen. På boreriggen utgjør ferskvann en verdifull ressurs. Oppsamling og resirkulering av rent vann fra den beskrevne behandling, særlig fra ledningen 88, kan være meget gunstig. Således er det antydet en ledning 88A for tilbakeføring av gjenvunnet vann til bruk i møllen 40.

Endelig er det med strekede forbindelser eller ledninger vist en mulighet til installering av en maghetseparator 90 for det tilfellet at det utskilte materiale fra blant annet siktanordningen 22 inneholder verdifulle magnetiske partikler som med fordel kan resirkuleres, for eksempel til tanken 100 som antydet. I likhet med de fleste øverige behandlingsenheter som inngår i systemet på tegningen, er også magnetseparatoren 90 en i og for seg kjent apparat- eller maskintype, som ikke skulle trenge mer detaljert beskrivelse.

Fremgangsmåten og det komplette anlegg som er vist på tegningen er primært beregnet for oljebasert borevæske, som åpenbart representerer de alvorligste problemer med hensyn til forurensning, men også vannbasert borevæske vil med fordel kunne behandles i anlegget, idet den spesielle separering ved hjelp av skrueklassereren 10 med tilhørende vibrasjonsavvanner 30 på den ene side og syklon/siktanordning 20/22 på den annen side gir en effektiv behandling. I motsetning til kjente metoder som innebærer dumping av borekaks-avfallet etter grovseparering med evt. vasking og/eller ytterligere behandling i en syklon/siktanordning, fører en fremgangsmåte og et anlegg ifølge oppfinnelsen som her beskrevet, til fullt akseptabel rensing av såvel faste stoffer som vann og annen væske som inngår i prosessen. Dermed blir miljø- og forurensningsproblemene i tilknytning til returnert boreslam, i det vesentligste eliminert .

Claims

1. Fremgangsmåte for behandling av returnert boreslam under olje- eller gassboring, særlig til havs og primært ved anvendelse av oljebasert borevæske, eventuelt vannbasert borevæske, med sikte på å oppnå renset borekaks uten miljøulemper og/eller for gjenvinning av brukbare bestanddeler i borevæsken, hvor det gj:øres bruk av et avgassingstrinn (3), og ett eller flere trinn (10, 20, 30, 50) for separering av. grovt, resp. finere borekaks fra boreslammet, karakterisert ved kombinasjonen av:- a) separering i et første trinn ved bruk av en skrueklasserer (10) med lukket rør (13) omkring skruen (12) og tilførsel (15) av olje, eventuelt vann i motstrøm mot transportretningen i skrueklassereren, samt et overløp (17) for boreslam fra skrueklassérerens tank (11), b) overføring av boreslam fra overløpet (17) til en syklonanordning (20) med tilhørende siktanordning (22) for utskilling av borekakspartikler fra boreslammet, og c) avvanning i en vibras jonsavvanner (30) som mottar f-ra-separert borekaks fra skrueklassereren (10) og tilbakefører (32) avvannet væske og eventuelt partikler til skrue-klasser-tanken (11), d) behandling i en vaske/blande-enhet (40) som mottar,(33) borekaks fra vibrasjonsavvanneren (30) og utskilte borekakspartikler fra syklon/siktanordningen (20/22) samt en tilsetning (42) av kjemikalier.,, fortrinnsvis i f orm av lut og metasilikat, og vann for dannelse av en emulsjon, e) avvanning i en annen vibrasjonsavvanner (50) som mottar en blanding av emulsjon og borekaks/partikler fra vaske/- blande-enheten (40) og avgir en grovfraksjon av renset borekaks, mens emulsjonen inneholdende finpartikler føres til f) en sentrifuge (60) for utskilling av rene finpartikler fra emulsjonen, g) hvoretter emulsjonen fra sentrifugen (60) føres til en behandlingstank (70) som fortrinnsvis er forsynt med en. agitator (71) og hvor det tilsettes (72) emulsjonsreverserende kjemikalier, såsom svovelsyre, og så overføring til h) et fIotasjonskar (80) med luftinnblåsning (84) nedentil: for utskilling av borevæske/olje som fra toppen av karet føres til en borevæsketank :(100) eller eventuelt en transportbeholder (110), idet også borevæske fra syklonanord-ningen (20) og den tilhørende siktanordning (22) føres til den samme borevæsketank (100) eller en annen tank, eventuelt transportbeholder.

2. Fremgangsmåte ifølge ;krav 1, karakterisert ved at behandlingen i vaske/blande-enheten (40) i vesentlig grad omfatter nedknusing av grov borekaks for frigjøring av eventuelt innesluttet borevæske.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at det i tilknytning til vaske/blande-enheten (40) anordnes en syklon (45) for , fraseparering av grovere partikler som avgis fra vaske/- blande-enheten, for tilbakeføring av disse grovere partikler til vaske/blande-enheten for ytterligere nedknusing.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved en første avvanning av nedknust borekaks fra vaske/blande-enheten (40) i en annen syklon (47) som anbringes mellom vaske/blande-enheten (40) og den annen vibrasjonsavvanner (50), idet emulsjon eventuelt med innhold av finpartikler føres (48) fra denne annen syklon (47) til den nevnte sentrifuge (60).

5. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at tilførselen (15) av olje, eventuelt vann i skrueklasseren (10) skjer ved spyling mot utløpet oventil på skrueklasseren.

6. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved justering av borevæskens viskositet før den leveres til borevæsketanken (100) eller en annen tank (110), ved hjelp av en annen sentrifuge (25) som anordnes etter syklon/siktanordningen (20/22).

7. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-6, karakterisert ved at emulsjonsreverserende kjemikalier også tilsettes (82) i fIotasjonskaret (80).

8. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at kjemikalier og eventuelt vann for emulsjonsdannelse også tilsettes (52) i den annen vibrasjonsavvanner (50).

9. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at partikler utskilt i siktanordningen (22), eventuelt også i den annen sentrifuge (25) og/eller skrueklassereren (10) underkastes en magnetisk separering (90) for gjenvinning av magnetiske partikler tilsatt i borevæsken.

10. Anlegg for behandling av returnert boreslam under olje-eller gassboring, særlig til havs og primært ved bruk av oljebasert borevæske, eventuelt vannbasert borevæske, med sikte på å oppnå renset borekaks uten miljøulemper og/eller for gjenvinning av brukbare bestanddeler i borevæsken, omfattende et avgassingstrinn (3), og ett eller flere trinn (10, 20, 30, 50) for separering av grovt, resp. finere borekaks fra boreslammet, karakterisert ved en kombinasjon av: a) et første separeringstrinn anordnet i en skrueklasserer (10) med lukket rør (13) omkring skruen (12) og tilførsel (15) av olje, eventuelt vann i motstrøm mot transportretningen i skrueklassereren, samt et overløp (17) for boreslam fra skrueklassererens tank (11), b) en syklonanordning (20) med tilhørende siktanordning (22) for utskilling av borekakspartikler fra boreslammet fra skrueklassereren (10), c) en vibrasjonsavvanner (30) anordnet for fraseparert borekaks fra skrueklassereren (10) og tilbakefører (32) avvannet væske og eventuelt partikler til skrueklasserer-tanken (11), d) en vaske/blande-enhet (40) anordnet for å motta (33) borekaks fra vibrasjonsavvanneren (30) og utskilte borekakspartikler fra syklon/siktanordningen (20/22) samt en tilsetning (42) av kjemikalier og vann for dannelse av en emulsjon, e) en annen vibrasjonsavvanner (50) anordnet for å motta en blanding av emulsjon og borekaks fra vaske/blande-enheten (40) og avgir en grovfraksjon av renset borekaks, mens emulsjonen inneholdende finpartikler føres til f) en sentrifuge (60) for utskilling av rene finpartikler fra emulsjonen, g) en behandlingstank (70) som fortrinnsvis er forsynt med en agitator (71) og er innrettet til å motta emulsjonen fra sentrifugen (60), samt med en anordning (72) for tilsetning av emulsjonsreverserende kjemikalier, og h) et fIotasjonskar (80) med luftinnblåsning (84) nedentil for utskilling av borevæske/olje som fra toppen av karet er ført til en borevæsketank (100) eller eventuelt en transportbeholder (110), idet også borevæske fra syklonanord-ningen (20) og den tilhørende siktanordning (22) er ført til den samme borevæsketank (100) eller en annen tank, eventuelt transportbeholder.

11. Anlegg ifølge krav 10, karakterisert ved at vaske/blande-enheten i det vesentlige består av en mølle (40) for nedknusing av grov borekaks.

12. Anlegg ifølge krav 11, karakterisert ved at det i tilknytning til møllen (40) er anordnet en syklon (45) for fraseparering av grovere partikler som avgis fra møllen, for tilbakeføring av disse grovere partikler til møllen for gjentatt maling.

13. Anlegg ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at det omfatter en annen syklon (47) anbragt mellom møllen (40) og den annen vibrasjonsavvanner (50), pg med overløp (48) for emulsjon ført til den nevnte sentrifuge (60).

14. Anlegg ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved en anordning (15) for tilførsel av olje, eventuelt vann i skrueklassereren (10) ved spyling mot utløpet oventil på skrueklassereren.

15. Anlegg ifølge et av de foregående krav, karakterisert vedat det etter syklon/siktanordningen (20/22) er installerte en annen sentrifuge (25) for justering av borevæskens viskositet før den leveres til borevæsketanken (100) eller en annen tank (110).

16. Anlegg ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det er anordnet en magnet-separator (90) forbundet med siktanordningen (22), eventuelt også med den annen sentrifuge (25) og/eller skrueklassereren (10), Jor magnetisk separering av partikler mottatt fra denne eventuelt dissé.