NO20110409A1 - Fremgangsmate og anordning for a rense borekaks - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å RENSE BOREKAKS

Denne oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å rense borekaks. Nærmere be-stemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å rense borekaks hvor borekakset omfatter kaks og oljebasert borevæske og hvor en betydelig andel av borevæsken er fjernet fra borekakset. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for å utøve fremgangsmåten.

Under boreoperasjoner i forbindelse med petroleumsutvinning anvendes betydelige mengder oljebasert borevæske. Borevæsken strømmer til overflaten medbringende kaks fra boreoperasjonen i borehullet.

En vesentlig andel av borevæsken separeres umiddelbart fra borekakset, mens borekakset med den resterende andel oljebasert borevæske, behandles separat.

Relativt strenge myndighetskrav forhindrer at borekakset kan slippes ut i omgivelsene. Det er kjent å tilbakeføre borekaks i slurrifisert tilstand til et borehull, men en vesentlig andel av borekakset sendes til behandlingsanlegg for slik kaks.

Ifølge kjent teknikk renses borekakset ytterligere ved sentrifugering, vasking ved hjelp av kjemikalier eller termisk behandling. Gjeldende myndighetskrav betinger at restandelen av olje må være mindre enn 10g/kg tørrstoff for å kunne deponere kakset i omgivelsene.

Det er innlysende at transport, særlig når det er tale om boreoperasjoner til havs, og påfølgende behandling av borekakset er kostbart og miljømessig betenkelig, idet transport og i det minste enkelte av de kjente renseoperasjoner krever betydelige mengder energi.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å rense borekaks som omfatter kaks og oljebasert borevæske, og hvor en betydelig andel av borevæsken er fjernet fra borekakset, idet fremgangsmåten kjennetegnes ved at den omfatter: - å anbringe borekakset i en beholder; - å vibrere beholderen inntil partikkelfluidisering av borekakset finner sted; - å opprettholde borekakset i partikkelfluidisert tilstand under den påfølgende behandling; - å tilsette en såpe til borekakset; - å la såpen strømme gjennom borekakset mens borekakset er partikkelfluidisert;

- å drenere væske fra beholderen; og

- å deretter tømme beholderen for renset borekaks.

Med partikkelfluidisering (engelsk: Soil liquifaction) menes heren tilstand hvor relativt tørt materiale ved hjelp av vibrasjon bringes i en tilstand hvor det strømmer som en væske. I det etterfølgende anvendes betegnelsen fluidisert for partikkelfluidisert.

Ved å fluidisere borekakset ved hjelp av vibrasjon vil borekaksets faste legemer, her betegnet partikler, bringes til å slite mot hverandre og derved løsgjøre en del av den oljebaserte borevæske fra partiklene. Tilsetting av såpe til det fluidiserte borekaks bidrar til at borevæsken slipper sin binding til partiklene. Prosessen er nærmere beskrevet i dokumentets spesielle del.

Såpen er normalt utblandet i vann i henhold til leverandørens brukerveiledning. Såper som markedsføres under varemerkene "Safe Surfe Y", "Safe Surfe E" og "Safe Surfe NS" fra firmaet M-I Swaco AS samt "Cleanwall WRC" fra firmaet Unitor AS kan være anvendbare for formålet.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å la borekakset kompakteres i beholderen før tømming. Det oppnås derved at andelen såpe og borefluid ytterligere reduseres fra borekakset før tømming av beholderen.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å separere såpen fra den drenerte væske for gjenbruk. Ved å gjennomføre et slikt prosesstrinn kan forbruket av såpe reduseres betydelig.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en beholder for behandling av borekaks hvor beholderen er koplet til en rammekonstruksjon og forsynt med en tilførsel for borekaks og en utløpsåpning for behandlet borekaks og hvor beholderen kjennetegnes ved at den er begrenset bevegbar i forhold til rammekonstruksjonen og er forsynt med minst en vibrator samt en såpetilførsel.

Den minst ene vibrator kan være dimensjonert til å kunne vibrere borekakset til en fluidisert tilstand.

Såpetilførselen kan omfatte et fordelingsrør med flere utløpsåpninger for å kunne for-dele såpen i borekakset. Fordelingsrøret kan befinne seg i beholderens nedre parti slik at såpen bringes til å strømme oppover gjennom borekakset under behandlingen. Den til borekakset påførte vibrasjon som bringer borekakset i fluidisert tilstand bidrar til at såpen stiger opp og ut av borekakset.

Beholderen kan være koplet til rammekonstruksjonen ved hjelp av et elastisk element. I noen tilfeller kan beholderen være koplet direkte til en bærende konstruksjon uten at en separat rammekonstruksjon er tilstede. I slike tilfeller er den bærende konstruksjon å anse som rammekonstruksjon i kravmessig forstand.

Den minst ene vibrator kan for eksempel utgjøres av en eksentermotor eller en pneu-matisk vibrator. I enkelte tilfeller kan en ultralydvibrator være hensiktsmessig.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør rensing av borekaks til en renhet bedre enn myndighetenes krav for deponering. Anordningen er relativt lite plasskrevende og kan med fordel anbringes for eksempel på en boreinstalla-sjon til havs.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utfø-relsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et flytskjema av et anlegg for utøvelse av oppfinnelsen hvor også i og

for seg kjente komponenter for forbehandling av borekakset er vist; og

Fig. 2 viser skjematisk et snitt gjennom en beholder for behandling av borekaks.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en beholder for behandling av borekaks som ved hjelp av elastiske element 2 er koplet til en rammekonstruksjon 4, se fig. 2.

Beholderen 1 er videre forsynt med to vibratorer 6, og en såpetilførsel 8 som er koplet til et fordelingsrør 10 med åpninger 12. Fordelingsrøret 10 er anordnet i beholderens 1 nedre parti 14. Såpetilførselen 8 er koplet til en såpepumpe 16.

Ved sitt øvre parti 18 er beholderen 1 forsynt med en tilførselsåpning 20 for borekaks og et avløp 22 for såpe og borevæske. Dette avløp 22 kan være koplet til en ikke vist slange med flottør i beholderen 1.

Ved det nedre parti 14 er beholderen 1 forsynt med en stengbar utløpsåpning 24. Ut-løpsåpningen 24 er her utformet med en spjeldventil 26 som er operert ved hjelp av en aktuator 28.

Fig. 1 viser skjematisk et behandlingsanlegg 30 som foruten beholderen 1 med tilknyt-tede komponenter, også viser andre komponenter for rensing av borekaks og som her utgjør et forbehandlingsanlegg 32 hvor borekakset behandles før det ledes inn i beholderen 1, se nedenfor.

Forbehandlingsanlegget 32 omfatter en borekaksrenser 34 typisk i form av en rota-sjonssikt som tilføres borekaks via en tilførsel 36. Behandlingen kan omfatte flere på-følgende faser av samme art. Et første borekaksrør 38 forbinder borekaksrenseren 34 med en sentrifuge 40 hvorfra et andre borekaksrør 42 forløper til tilførselen 20 på beholderen 1.

Borekaksrenseren 34 er forsynt med en første pumpe 44 som via et rør 46 er koplet til en første separator 48 (engelsk: decanter). Et rør 50 er koplet mellom sentrifugen 40 og røret 46. Komponentene 34, 40 og 48 utgjør deler av forbehandlingsanlegget 32.

Et tredje borekaksrør 52 forløper mellom den første separator 48 og det andre bore-kaksrør 42, mens et første fluidrør 54 er koplet mellom den første separator 48 og en mellomtank 56 for renseolje. Et rør 57 for vann er også koplet til separatoren 48. En andre pumpe 58 er via et andre fluidrør 60 koplet til borekaksrenseren 34. Mellomtanken 56 kan være forsynt med en ikke vist separasjonsenhet for å skille ulike oljearter.

Fra avløpet 22 på beholderen 1 forløper et tredje fluidrør 62 med en avløpspumpe 63 til en andre separator 64, mens et utløpsrør 66 er koplet til utløpsåpningen 24 på beholderen 1.

Fra den andre separator 64 er det anordnet et tredje fluidrør 68 som forløper til mellomtanken 56, et første såperør 70 som forløper til en såpetank 72, samt et utløp 74.

Såpepumpen 16 på såpetanken 72 er koplet til såpetilførselen 8 på beholderen 1 via et andre såperør 76.

Behandlingsanlegget 30 styres ved hjelp av et ikke vist styreanlegg. Energitilførsler og styreoperasjoner er kjent for en fagmann og beskrives ikke nærmere her.

Borekakset som skal renses, og inneholder oljebasert borevæske, kan inneholde omkring 20% vann og omkring 10% olje når det føres til borekaksrenseren 34 via tilfør-selen 36. En vesentlig andel av oljen befinner seg i porer og i en film omkring

kaks partiklene.

I første rensetrinn som utføres i borekaksrenseren 34, tilføres renseolje fra mellomtanken 56 via den andre pumpe 58 og det andre fluidrør 60. Renseoljen kan være baseolje, dieselolje eller vegetabilsk olje. Borekakset blir derved vasket i renseolje.

Borekakset føres deretter via det første borekaksrør 38 til sentrifugen 40 hvor det i et andre rensetrinn separeres olje fra borekakset inntil borekakset inneholder omkring 5% olje, idet borekakset ledes til beholderen 1 via det andre borekaksrør 42.

Utskilt olje og vann fra borekakset strømmer fra borekaksrenseren 34 via den første pumpe 44 og røret 46, henholdsvis fra sentrifugen 40 via røret 50, og til den første separator 48 hvorfra olje returneres via det første fluidrør 54 til mellomtanken 56, borekaks ledes til beholderen 1 via det tredje borekaksrør 52, mens vann dreneres via røret 57 og eventuelt via et ikke vist filteranlegg.

Når borekakset befinner seg i beholderen 1, startes det tredje rensetrinn ved at såpe pumpes inn fra såpetanken 72 ved hjelp av såpepumpen 16, det andre såperør 76, såpetilførselen 8, fordelingsrøret 10 og åpningene 12.

I dette trinn bringer vibrasjon fra vibratorene 6 det relativt tørre borekakset over i fluidisert tilstand. Noe innesluttet olje stiger i dråpeform opp mellom partiklene.

I et fjerde rensetrinn sirkuleres såpe gjennom beholderen 1. Dette bidrar til å løse opp oljefilmen på partiklene samtidig som olje som er løst fra porer og overflate av partiklene transporteres opp og ut fra beholderen 1. I dette trinn gnisser partiklene mot hverandre, noe som antas også å fremme utskilling av borevæske med olje fra borekakset. Partiklenes høyere egenvekt enn såpens bevirker at borekakspartiklene for-trenger såpen og i hovedsak forblir i beholderens 1 nedre parti 14. Mengden partikler som følger med såpen og borevæsken ut gjennom avløpet 22 er således relativt be-skjeden.

I det femte og siste rensetrinn stenges tilførselen av såpe. Restsåpe og annen fluid stiger til overflaten etter hvert som borekakset kompakteres i det nedre parti 14 ved hjelp av vibrasjon. Denne kompaktering bidrar ytterligere til å "skvise" såpe og borevæske ut fra borekakset. Årsaken er at mindre partikler under kompakteringen fyller rom mellom større partikler og resuserer således tilgjengelig volum mellom partiklene.

Etter at fluidet er drenert fra beholderen 1 ved hjelp av avløpspumpen 63, åpnes spjeldventilen 26 ved hjelp av aktuatoren 28 slik at renset borekaks kan falle ut fra

beholderen 1 via utløpsrøret 66.

Såpe-olje-borevæskeblandingen fra beholderen 1 strømmer via det tredje fluidrør 62 til en andre separator 64. Fra separatoren 64 strømmer såpe til såpetanken 72 via det første såperør 70, olje strømmer til mellomtanken 56 via det tredje fluidrør 68, idet renset borekaks faller ut via utløpet 74.

Mengden renset borekaks via utløpet 74 er liten i forhold til det som kommer via utlø-pet 66.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for å rense borekaks omfattende kaks og oljebasert borevæske hvor en betydelig andel av borevæsken er fjernet fra borekakset,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter: - å anbringe borekakset i en beholder (1); - å vibrere beholderen (1) inntil partikkelfluidisering av borekakset finner sted; - å opprettholde borekakset i partikkelfluidisert tilstand under den påfølgende behandling; - å tilsette en såpe til borekakset; - å la såpen strømme gjennom borekakset mens borekakset er partikkelfluidisert; - å drenere veske fra beholderen (1); og - å deretter tømme beholderen (1) for renset borekaks.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å la borekakset kompaktere i beholderen (1) før tømming.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å separere såpen fra den drenerte væske for gjenbruk.

4. Anordning ved beholder (1) for behandling av borekaks hvor beholderen (1) er koplet til en rammekonstruksjon (4) og forsynt med en tilførsel (20) for borekaks og en utløpsåpning (24) for behandlet borekaks,karakterisertved at beholderen (1) som er begrenset bevegbar i forhold til rammekonstruksjonen (4) er forsynt med minst en vibrator (6) og en såpetilførsel (8).

5. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat vibrato-ren (6) er dimensjonert til å kunne vibrere borekakset til en partikkelfluidisert tilstand.

6. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat såpetil-førselen (8) omfatter et fordelingsrør (10) med flere utløpsåpninger (12).

7. Anordning i henhold til krav 6,karakterisert vedat forde-lingsrøret (10) befinner seg i beholderens (1) nedre parti (14).

8. Anordning i henhold til krav 4,karakterisert vedat beholderen (1) er koplet til rammekonstruksjonen (6) ved hjelp av et elastisk element (2).