NO20120669A1 - Pumping av slam ved hjelp av elektrohydrodynamisk drivkraft - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

1. Oppfinnelsens område

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fremgangsmåte og et apparat for å pumpe materiale gjennom et rør ved hjelp av elektrohydrodynamikk, og spesielt for å pumpe boreslam gjennom et rør ved hjelp av elektrohydrodynamikk.

2. Kort beskrivelse av beslektet teknikk

Ved boreoperasjoner i jordgrunnen, så som boring av brønner for mineralutvinning, blir boreslam pumpet gjennom en borestreng og ut i brønnhullet fra et sted nær borekronen. Boreslammet smører skjæreflatene på borekronen og fører også borekakset fra borekronen opp gjennom brønnhullet mot overflaten. Biter av stein og annet abrasivt materiale suspenderes i boreslammet etter hvert som boreslammet returnerer til overflaten.

I offshorebrønner krever transport av materiale så som boreslam, og borekaks suspendert i boreslam, opp fra undergrunnen under boring at materialene blir transportert opp gjennom to gradienter. Den første gradienten er fra borekronen til havbunnen, og den andre gradienten er fra havbunnen opp gjennom et stigerør eller forbindelsesrør til boreriggen. Boreoperasjoner på dypt vann omtales noen ganger som "dual gradient boring".

I dual gradient-boreoperasjoner bygger det seg opp en statisk trykkhøyde etter hvert som boreslammet blir pumpet til overflaten. Et betydelig trykk er nødvendig for å bevege boreslammet opp gjennom brønnhullet mot det statiske trykket. Trykkhøyden øker ytterligere i boreoperasjoner på dypt vann fordi boreslammet også må overvinne den statiske trykk-høyden i stigerøret når slammet beveger seg fra brønnhodehuset på havbunnen og opp til riggen på vannoverflaten. Det høye injeksjonstrykket nødvendig for å overvinne trykk-høyden kan føre til skade på stigerøret eller skade på bergartsformasjonen. Dual gradient-boreoperasjoner kan anvende en egen slamreturledning for å føre boreslam

oppover gjennom sjøen til boreriggen og på den måten redusere trykkhøyden i stigerøret.

Trykkhøyden i bergartsformasjonen kan reduseres dersom boreslammet blir pumpet opp fra havbunnen til boreriggen, enten gjennom stigerøret eller gjennom en omføringskanal. Forskjellige tradisjonelle pumpeteknologier har vært prøvet ut for å pumpe boreslammet opp gjennom stigerøret eller for å pumpe boreslammet gjennom et eksternt omføringsrør som strekker seg parallelt med stigerøret. Imidlertid er stein og annet abrasivt materiale i boreslammet veldig ødeleggende for tetninger og bevegelige deler som finnes i tradisjonelle pumper, noe som fører til hyppig pumpesvikt. En fremgangsmåte for pumping av boreslam gjennom et stigerør som ikke krever en tradisjonell pumpe, er ønskelig.

OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN

En stige rø rseksjon kan inneholde én eller flere elektromagneter, én eller flere elektroder eller en kombinasjon av dette, som kan bli anvendt for å pumpe boreslam opp gjennom stigerørsøylen fra et brønnhodehus på havbunnen mot havoverflaten. I et eksempel på utførelse er en stigerørseksjon forsynt med en elektrisk isolert kledning og sirkulære kobberspoler omspunnet rundt en jernhylse, som når de blir aktivisert med elektrisk strøm skaper et magnetfelt rundt en søyle av fluid, så som boreslam. Stigerørseksjonen har også horisontalt motstående elektroder for å forsyne en elektrisk ladning til fluidet, så som boreslam, ved magnetfeltet. Fluidet, når det er ladet med elektrisitet og påvirkes av magnetfeltet, kan oppføre seg som et anker og sammenstillingen kan derfor fungere som en kontinuerlig lineær motor som skyver fluidsøylen opp gjennom stigerøret.

Fluidet, for eksempel boreslam, kan bli drevet frem av magnetfeltet og den elektriske ladningen som følge av elektrohydrodynamiske egenskaper ved fluidet. Boreslam kan være fremstilt av bentonitt. Bentonittleirens kjemi har en elektrisk ubalanse i gibbsittlaget, som gjør at flaket er som en magnet med en sterkt positiv (+) ladning i sentrum og en negativ (-) ladning på flakoverflaten.

Pulserende elektrisitet kan bevirke kobberspolen, omspunnet rundt en jernhylse, til å generere magnetfelter som kan utøve kraft mot boreslammet (elektrohydrodynamisk fluid) og på den måten drive boreslammet gjennom stigerøret. Denne drivkraften på boreslammet kan avlaste i hvert fall noe av trykket på bergartsformasjonen nede i hullet.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

For at trekkene, fordelene og målene med oppfinnelsen, så vel som andre som vil tydeliggjøres, og hvordan disse er oppnådd skal kunne forstås mer i detalj, er en nærmere beskrivelse av oppfinnelsen, som kort oppsummert over, gitt med støtte i utførelsesformen av denne som er illustrert i de vedlagte tegningene, som er en del av denne beskrivelsen. Det skal imidlertid bemerkes at tegningene kun illustrerer en foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen og derfor ikke skal forstås som begrensende for dens ramme, ettersom oppfinnelsen kan realiseres i andre like virkningsfulle utførelses-former. Figur 1 er en betraktning delvis i tverrsnitt av et eksempel på utførelse av et pumpe-apparat med en magnetdrivanordning. Figur 2 er et detaljert tverrsnitt gjennom en utførelsesform av magnetdrivanordningen i pumpeapparatet i figur 1. Figur 3 er et tverrsnitt gjennom et eksempel på utførelse av en elektrode i magnetdrivanordningen i figur 2, tatt langs linjen 3-3. Figur 4 er en betraktning delvis i tverrsnitt av en alternativ utførelsesform av et pumpe-apparat med en magnetdrivanordning. Figur 5 er et tverrsnitt gjennom magnetdrivanordningen i figur 4, tatt langs linjen 5-5. Figur 6 er et sidesnitt av en spole i magnetdrivanordningen i figur 4, vist fra linjen 6-6.

Figur 7 er et utsnitt av spolen i figur 6, tatt langs linjen 7-7.

Figur 8 er en betraktning delvis i tverrsnitt av et eksempel på utførelse av en magnetdrivanordning som blir anvendt i en egen slamreturledning i en dual gradient-boreoperasjon.

DETALJERT BESKRIVELSE AV DEN FORETRUKNE UTFØRELSESFORM

Foreliggende oppfinnelse vil nå bli beskrevet nærmere i det følgende med støtte i de

vedlagte tegningene, som illustrerer utførelsesformer av oppfinnelsen. Denne oppfinnelsen kan imidlertid realiseres i mange forskjellige former og skal ikke anses som begrenset til de illustrerte utførelsesformene vist her. Tvert imot er disse utførelsesformene an-gitt for at denne beskrivelsen skal være gjennomgående og fullstendig, og fullt ut vil formidle oppfinnelsens ramme til fagmannen. Like henvisningstall henviser til like elementer, og primtallsnotasjon, hvis anvendt, angir tilsvarende elementer i alternative utførelsesformer.

Med henvisning til figur 1 danner en stigerørkobling 100 en nedre ende av et stigerør 102. Stigerøret 102 strekker seg fra havbunnen og oppover gjennom sjøen til et ende-punkt (ikke vist). Endepunktet (ikke vist) er typisk på en borerigg på overflaten (ikke vist), men kan også være andre steder. Et brønnlederør 104 er festet til, og står i kommunika- sjon med, et ytre brønnhodehus 105. Brønnlederøret 104 strekker seg inn i jordgrunnen under det ytre brønnhodehuset 105. Et indre brønnhodehus 107 er anordnet ved den øvre enden av et brønnforingsrør 109. Stigerørkoblingen 100 er festet til den øvre enden av det indre brønnhodehuset 107. Én eller flere hullsentreringsanordninger 106 kan være anordnet inne i boringen i stigerøret 102 ved stigerørkoblingen 100. Én eller flere utblåsningssikringer 108 kan være innlemmet i stigerøret 102, og i dette eksempelet befinner de deg ved den nedre enden.

En borekrone 118, festet i enden av en borestreng 120, blir ført gjennom stigerøret 102, en foringsrørhenger 100 på havbunnen og brønnforingsrøret 109 for å bore brønnhullet videre inn i jordgrunnen. Rotasjon av borekronen 118 skjærer løs stein i jordgrunnen. Borestrengen 120 er et rør med en borestrengboring 122, som danner en kanal som strekker seg over hele lengden til borestrengen 120. Boreslam 124 blir pumpet fra over-flateriggen (ikke vist), gjennom borestrengboringen 122, til borekronen 118. Boreslammet 124 forlater borestrengboringen 122 ved borekronen 118 og tjener til å kjøle ned og smøre skjæreflatene på borekronen 118. Boreslammet blir pumpet inn gjennom borestrengboringen 122 undertrykk. Etter hvert som ytterligere boreslam 124 blir pumpet ned gjennom borestrengboringen 122 vil boreslam 124 stige opp gjennom brønnforings-røret 109 og videre gjennom stigerøret 102, på utsiden av borestrengen, på vei mot overflaten. Når boreslammet 124 stiger opp gjennom brønnhullet og stigerøret 102, fører det med seg borekaks og andre faste stoffer, så som stein og boreavfall, mot overflaten gjennom brønnforingsrøret 109 og stigerøret 102.

Boreslammet 124 kan være en kolloid suspensjon med elektrohydrodynamiske egenskaper. Som følge av sine elektrohydrodynamiske (EHD-) egenskaper kan boreslammet 124 bli drevet fremover av magnetfelter eller elektrisk strøm. I et eksempel på utførelse er boreslammet 124 en bentonittbasert slemning omfattende bentonitt og vann. Bentonitt kan ha en ekspansjonsevne fra 10 til 20 ganger sitt opprinnelige volum. I et eksempel på utførelse inneholder bentonitten som anvendes i boreslammet 124 29,8% silisium, 10,6% aluminum, 2,6% jern, 1,45% magnesium, 0,69% kalsium, 1,80% natrium, 0,42% kalium, 1,19% hydrogen, 51,5% oksygen og en mineralogisk sammensetning av 92,0% natrium-montmorillonitt, 4,0% kvarts, 3,0% feldspat (albitt) og 1,0% biotitt. Bentonittleirens kjemi kan ha elektrohydrodynamiske egenskaper, der en elektrisk ubalanse i gibbsittlaget gjør at den faste materien (flaket) blir som en magnet med en sterkt positiv (+) ladning i sitt sentrum og en negativ (-) ledning på flakoverflaten. Andre kolloidale suspensjoner med elektrohydrodynamiske egenskaper kan bli anvendt som boreslam 124. Baritt og andre tungmetaller kan også forefinnes i boreslammet 124. Boreslammet 124 kan således være et kolloidalt fluid som blir anvendt som elektrohydrodynamisk aktiv komponent.

Med henvisning til figur 2 er magnetdrivanordningen 130 en stigerørseksjon som kan anvende en elektromagnet 132 og en elektrode 134 for å generere et magnetfelt og en elektrisk ladning. Som følge av EHD-egenskapene til boreslammet 124 kan magnetfeltet og den elektriske ladningen drive boreslammet 124 i en gitt retning. Som følge av dets innhold av tungmetall kan baritten i boreslammet 124 også blir drevet fremover av magnetfelter eller elektriske strømmer og således bidra til å drive frem boreslammet 124.

Magnetdrivanordningen 130 kan være et rørformet segment som er en del av stigerøret 102 og kan befinne seg hvor som helst langs stigerøret 102, inkludert, for eksempel, rett over stigerørkoblingen 100. Flere magnetdrivanordninger 130 kan bli anvendt langs røret 102. Magnetdrivanordningen 130 kan ha en hvilken som helst lengde. I et eksempel på utførelse kan magnetdrivanordningen 130 være 3 meter (10 fot) lang. Antatt at en standard seksjon av stigerøret 102 er 21,5 mter (70 fot) lang, kan en magnetdrivanordning 130 være anordnet for eksempel hver 21,5. meter eller hver 43. meter langs stigerøret fra brønnhodehuset 107 (figur 1) opp til havoverflaten (ikke vist). I noen utførelsesformer kan to eller flere magnetdrivanordninger 130 være koblet sammen og danne en tandempumpe mellom to seksjoner av stigerøret 102.1 noen utførelsesformer kan én eller flere magnetdrivanordninger, så som magnetdrivanordningen 130, være anordnet inne i brønnhullet for å pumpe fluider opp gjennom brønnhullet. Magnetdrivanordninger, så som magnetdrivanordningen 130, kan bli anvendt i tillegg til eller i stedet for tradisjonelle pumpemetoder.

Med henvisning til figur 2, i et eksempel på utførelse, har magnetdrivanordningen 130 et drivanordningshus 136, som kan være et rørformet element, så som et metallrør, med en utvendig diameter og en indre boring. Drivanordningshuset 136 kan ha en flensende 142. Gjenger 144 kan bli anvendt for å koble og forsegle flensenden 142 til drivanordningshuset 136. Flensenden 142 kan tas av for å muliggjøre installasjon av komponenter så som elektroden 134 og elektromagneten 132 i drivanordningshuset 136. Noen deler av drivanordningshuset 136 kan ha en forsenkning 146. Forsenkningen 146 er et ringformet spor i den innvendige diameteren til drivanordningshuset 136, der den innvendige diameteren til forsenkningen 146 er større enn den innvendige diameteren 148 til andre deler av drivanordningshuset 136. Hele eller en del av elektromagneten 132 kan sitte inne i forsenkningen 146.1 noen utførelsesformer er den innvendige diameteren til forsenkningen 146 stor nok til at den innvendige diameteren til elektromagneten 132 kan flukte med den innvendige diameteren 148 til drivanordningshuset 136.

Etter at komponenter er installert i drivanordningshuset 136, kan flensenden 142 bli skrudd inn på drivanordningshuset 136. Andre metoder og anordninger kan bli anvendt for å lette installasjon av komponenter i drivanordningshuset 136. Magnetdrivanordningen 130 kan bli koblet til andre elementer i stigerøret 102 med en hvilken som helst av en rekke mulige metoder. I noen utførelsesformer kan koblingselementer, så som flenser 150 med huller 152, bli anvendt for å feste magnetdrivanordningen 130 til tilstøtende elementer i stigerøret 102 med bolter. Flensenden 142 har også huller for bolting til andre stigerørseksjoner 102.

Elektromagneten 132 innbefatter spoler 156, som kan omslutte boringen i drivanordningshuset 136.1 noen utførelsesformer kan spolene 156 være omspunnet rundt en hylse 158. Spolene 156 har vindinger som kan stå vinkelrett på aksen til boringen i drivanordningshuset 136. Spolene 156 er ledning eller annet tynt, strøm-ledende materiale omviklet mange ganger i et hovedsakelig ringformet mønster. Spolene 156 kan være kobberledning, men kan også dannes av andre strømledende materialer. Kobberledningen i spolene 156 kan være belagt med et isolerende belegg, så som ferniss, for å hindre at vindingene i spolen 156 kortslutter mot tilstøtende vindinger i spolen 156.

Hylsen 158 kan være laget av jern, stål eller en hvilken som helst annen type ferromateriale egnet for elektromagnetisk å støtte spolene 156. Elektrisk kraft blir påtrykket på elektromagneten 132 for å skape et magnetfelt 160. Fagmannen vil kjenne til egenskapene til en elektromagnet for generering av et magnetfelt 160 i en sentral boring.

I noen utførelsesformer (ikke vist) kan spolene 156 være omspunnet rundt den utvendige diameteren til drivanordningshuset 136.1 disse utførelsesformene kan drivanordningshuset 136 fungere som en hylse, eller en egen hylse 158 kan bli anvendt i tillegg til eventuell støtte fra drivanordningshuset 136.

Elektrisk likestrøm ("DC") kan bli påtrykket på spolen 156 for å generere magnetfeltet 160.1 hvert fall en del av magnetfeltet 160 blir generert inne i boringen i drivanordningshuset 136. Magnetfeltet 160 kan ha en gitt vektor. Polariteten til elektrisiteten som påtrykkes på elektromagneten 132 kan forme vektoren og gjøre at magnetfeltvektoren beveger seg opp gjennom den sentrale boringen i magnetdrivanordningen 130. Magnetfeltet 160 kan drive boreslam 124, som har EHD-egenskaper, opp gjennom magnetdrivanordningen 130. Den elektriske strømmen som påtrykkes spolen 156 kan være en konstant strøm for å skape et konstant magnetfelt, eller kan være en pulserende elektrisk likestrøm for å skape et pulserende magnetfelt.

En kledning 166 kan dekke hele eller en del av en innvendig diameterflate i magnetdrivanordningen 130. Kledningen 166 kan være av et ikke-strømledende materiale, så som for eksempel gummi eller keramikk. Andre isolerende eller halvledende materialer kan bli anvendt i kledningen 166. Kledningen 166 kan sørge for isolasjon for å hindre at elektrisk strøm i boreslammet 124 blir utladet mot den innvendige diameteren 148 i magnetdrivanordningen 130.

Elektroden 134 kan innbefatte en motstående anode 168 og katode 170. Som vist i figurene 2 og 3 er anoden 168 og katoden 170 (kollektivt "elektroder") motstående, halv-sylindriske plater som kler inn en del av magnetdrivanordningen 130.1 noen utførelses-former rager den innvendige diameteren 172 til elektrodene 168 og 170 innover fra den innvendige diameteren 148 til magnetdrivanordningen 130. En avrundet andel eller del 174 av elektrodene 168, 170 kan danne en overgang fra den innvendige diameteren 148 til den innvendige diameteren 172 til elektrodene 168, 170 ved toppen og bunnen. Isolerte avstandsbånd 176 kan være anordnet mellom motstående sidekanter av anoden 168 og katoden 170. Både anoden 168 og katoden 170 strekker seg over mindre enn 180 grader, noe som resulterer i to vertikale glipper 180 grader fra hverandre, som begge er fylt med et avstandsbånd 176.1 noen utførelsesformer blir ikke det isolerte avstands- båndet 176 anvendt. Elektrodene kan ha en hvilken som helst form, og kan ha finner (ikke vist).

En positiv strøm kan bli påtrykket på anoden 168 og en negativ strøm eller jord kan bli påtrykket på katoden 170. Et strømledende medium, så som boreslam 124, kan befinne seg mellom og være i kontakt med anoden 168 og katoden 170. Elektrisk strøm vil således gå gjennom boreslammet 124 og lade i hvert fall den andelen av boreslammet 124 som befinner seg mellom anoden 168 og katoden 170.

En kraftkobling 180 kan være anordnet på magnetdrivanordningen 130 for å forsyne kraft til elektromagneten 132 og elektroden 134. Kraftkoblingen 180 kan være av en type så som den beskrevet i US-patentet 6,932,636 til Abbey, med tittelen Electrical Penetrator Connector, som inntas her som referanse. I noen utførelsesformer kan kraftkoblingen 180 ha fire eller flere ledere (ikke vist), for eksempel en positiv og en negativ forbindelse for hver av elektromagneten 132 og elektroden 134.1 andre utførelsesformer kan sepa-rate kraftkoblinger 180 bli anvendt for hver av de nødvendige elektriske forbindelsene.

En positiv leder og en negativ leder er koblet fra kraftkoblingen 180 til endene av spolen 156 i elektromagneten 132. Tilsvarende kan en positiv forbindelse forsyne kraft til anoden 168 mens en negativ forbindelse kan forsyne kraft til katoden 170 i elektroden 134. Lederne (ikke vist) for kraftkoblingen 180 kan være trukket gjennom drivanordningshuset 136 og én eller flere ledere kan være trukket gjennom kledningen 166.1 tillegg til isola-sjonen rundt hver ledning kan et isolasjonsmateriale 182 bli anvendt for å hindre at ledere (ikke vist) kommer i kontakt med drivanordningshuset 136.1 et eksempel på ut-førelse er koblingen 180 egnet til bruk med et fjernbetjent kjøretøy ("ROV"), der ROVen er i stand til å feste kraftkabler til koblingen 180 mens magnetdrivanordningen 130 er neddykket i sjøvann. Kraftforsyningen (ikke vist) for å forsyne elektrisk strøm kan befinne seg over havoverflaten, for eksempel på en borerigg (ikke vist). Kabler (ikke vist) kan være trukket fra kraftforsyningen (ikke vist) til kraftkoblingen 180.

Spenningen som påtrykkes gjennom kraftkoblingen 180 kan være en hvilken som helst spenning. I noen utførelsesformer kan spenningen være 400-600 volt og 400-600 ampere. Spenningen som påtrykkes på elektromagneten 132 kan være lik eller forskjellig fra spenningen som påtrykkes på elektroden 134. Spenningen og strømstyrken kan være betydelig høyere eller betydelig lavere enn områdene antydet i dette utførelses-eksempelet.

Den elektriske ubalansen i gibbsittlaget i bentonittleiren som blir anvendt som boreslam, sammen med eventuell baritt eller andre tungmetaller suspendert i boreslammet 124, gjør at boreslammet 124 oppfører seg som en magnet eller et ferromateriale når det blir eksponert for magnetfelter eller spenning. Magnetdrivanordninger så som magnetdrivanordningen 130 oppfører seg derfor som en lineær motor hvor boreslammet 124 tjener som anker. Boreslammet 124 er et fluid som fungerer som anker og blir en kontinuerlig lineær motor som skyver søylen av boreslam 124 opp gjennom stigerøret 102 og på den måten reduserer det hydrostatiske trykket på nedihullsformasjonen.

I utførelsesformer som anvender både elektromagneter 132 og elektroder 134 kan slemningen av natriumbentonitt og baritt, eller boreslammet 124, bli tvunget til å bevege seg opp gjennom magnetdrivanordningen 130 av den høye strømmen som går på tvers gjennom slemningen. Den elektriske strømmen kan reagere med magnetfeltet vinkelrett på drivanordningshuset 136 og strømgangen.

Med henvisning til figurene 4 og 5 kan en sadelformet magnetdrivanordning 184 være en alternativ utførelsesform for å drive elektrohydrodynamisk boreslam 124 gjennom stigerøret 102 (figur 1). Den sadelformede magnetdrivanordningen 184 innbefatter en sadel-eller salspole 186 for å generere et magnetfelt 188. Sett fra siden kan salspolen 186 ha en hovedsakelig rektangulær form med avrundede hjørner, som vist i figur 6.1 noen utførelsesformer (ikke vist) kan salspolen 186 ha en annen form, så som oval eller elliptisk. Sett ovenfra kan profilet til salspolen være bøyd eller bueformet, som vist i figurene 5 og 7, slik at det hovedsakelig rektangulære legemet tilnærmelsesvis matcher konturen til stigerøret 190. Hver salspole er hovedsakelig anordnet på én side eller én halvdel av stigerøret 190 slik at hver salspole ikke radielt strekker seg over mer enn 180 grader av periferien til stigerøret 190. Et par av salspoler 186 kan være anordnet inne i boringen i stigerøret 190, eller kan være anordnet slik at salspolene 186 og kjernen 202 danner en del av sideveggen i stigerøret 190. Salspolene 186 kan være plassert motsatt for hverandre med en radiell glippe mellom seg.

Med henvisning til figurene 6 og 7 har salspolen 186 en omkrets definert av en tresidet skål 192. Skålen 192 har en bunn 194, som vender mot innsiden av stigerøret 190, en indre kant 196, som vender mot det indre rommet i salspolen 186, og en ytre kant 198, som definerer periferikanten til salspolen 186. Spoleviklingene 200 kan være én enkelt strømledende ledning som er plassert i skålen 192 og omspunnet eller kveilet mange ganger rundt den rektangulære formen til salspolen 186, i skålen 192. En isolerende kappe, så som ferniss, kan dekke spoleviklingene 200 for å hindre at vindingene i spolen kortslutter mot tilstøtende vindinger i spolen. Denne viste "racerbaneformen" eller "sadel-formen" til salspolen 186 kan generere et magnetfelt 188 som et tverrstilt magnetfelt, der magnetfeltlinjene står vinkelrett på lengdedimensjonen til magneten og således vinkelrett på aksen til stigerøret 190.

Koblinger 201 kan bli anvendt for å lede elektrisitet fra en kabel (ikke vist) på utsiden av stigerøret 190 til spoleviklingene 200. Som for kraftkoblingen 180 kan kabler bli festet til kraftkoblingene 201 av et fjernbetjent kjøretøy (ikke vist). Når de aktiviseres, genererer spoleviklingene 200 magnetfeltet 188.1 en foretrukket utførelsesform blir elektrisk like-strøm anvendt for å aktivisere spoleviklingene 200.

Som fremgår best i figur 6 kan den innvendige delen av salspolen 186, avgrenset av den indre kanten 196, være fylt med en kjerne 202. Kjernen 202 kan være en hovedsakelig jevn plate laget av jern eller et annet strømledende materiale med en konturform som hovedsakelig matcher profilet til stigerøret 190. Kjernen 202 og skålen 192 kan være laget av et sammenhengende materialstykke, eller kjernen 202 kan være et eget sykke som er sveiset eller festet på annen måte til skålen 192 langs bunnen 194 eller den indre kanten 196. Som vises best i figur 5 er i noen utførelsesformer den innvendige diameteren til kjernen 202 mindre enn den innvendige diameteren til sadelskålen 192, slik at kjernen 202 rager lengre inn i boringen i stigerøret 190 enn skålen 192.1 denne utførel-sesformen kan den innvendige diameteren til kjernen 202 være tilnærmet lik den innvendige diameteren til elektrodene 206. Et par av salspoler 186 kan være anordnet langs sideveggen av

Med henvisning til figurene 4 og 5 kan den sadelformede magnetdrivanordningen 184 også innbefatte elektroder 206. Elektrodene 206 kan være et par av strømledende over flater som hovedsakelig sitter mellom salspolene 186, og hver elektrode har en aksiell lengde som er litt lengre enn den aksielle lengden til salspolen 186 (fremgår best i figur 4). Som vist i figur 5 kan hver elektrode 206 ha et bueformet profil sett ovenfra, hvor elektroden 206 kler inn en andel eller del av den innvendige diameteren til stigerøret 190. Elektrodene 206 kan være av kobber eller et hvilket som helst annet strømledende materiale. Koblingene 208 kan bli anvendt for å føre elektrisitet fra en kabel (ikke vist) til elektrodene 206. Fortrinnsvis er likestrøm koblet til elektrodene 206. En positiv strøm kan være koblet til den ene elektroden 206 og en negativ strøm til den motstående elektroden 206, slik at det dannes en anode og en katode. Et isolert avstandsstykke (ikke vist) kan være anordnet mellom hver elektrode 206 og eventuelle tilstøtende strømledende komponenter, så som stigerøret 190 eller salspolen 186, for å hindre at elektrodene 206 leder elektrisitet til de tilstøtende strømledende komponentene.

Et tetningselement 210 kan bli anvendt for å forsegle og beskytte komponenter i salspolen 186. Tetningselementet 210 er fortrinnsvis av et ikke strømledende, hovedsakelig vannbestandig materiale, så som for eksempel gummi. Tetningselementet 210 kan omslutte skålen 192 og således tjene til å forsegle spoleviklingene 200. Tetningselementet 210 kan også forsegle og beskytte overflater av kjernen 202 og deler av elektrodene 206.

For å aktivere den sadelformede magnetdrivanordningen 184 blir elektrisitet sendt gjennom koblingene 180 til spoleviklingene 200 i salspolen 186 mens det befinner seg boreslam 124 i stigerøret 190. Spoleviklingene 200 genererer et magnetfelt 188. Samtidig blir elektrisitet sendt gjennom koblingene 208 for å aktivisere elektrodene 206. Elektrisk strøm går fra den positivt ladde elektroden 206, gjennom boreslammet 124, til den negativt ladde elektroden 206. Magnetfeltet 188 driver det elektrisk ladde boreslammet gjennom stigerøret 190.

Med henvisning til figur 8 kan magnetdrivanordninger bli anvendt for å drive frem boreslam i en hvilken som helst type stigerør eller brønnhullsoperasjon, herunder, for eksempel, et system for dual gradient-boring ("DGD-system") 220. Figur 8 viser et eksempel på utførelse av et DGD-system 220, der magnetdrivanordningen 222 blir anvendt for å bore en havbunnsbrønn 224. Stigerøret 226 strekker seg fra brønnhode-huset 228 på havbunnen til boreriggen 230. Borestrengen 232 blir ført ned gjennom stigerøret 226 til brønnhullet 224. En utblåsningssikring ("BOP") 234 er en roterende BOP som avleder oppoverstrømmende boreslam til slamreturledningen 236. Én eller flere magnetdrivanordninger 222, så som for eksempel den sadelformede magnetdrivanordningen 184 eller magnetdrivanordningen 130, kan være anordnet langs slamreturledningen 236.

I drift blir boreslam pumpet nedover gjennom borestrengen 232 og anvendt for å smøre borekronen 238. Boreslammet stiger tilbake opp gjennom brønnhullet 224 og videre oppover gjennom brønnhodehuset 228 til BOP 234. BOP 234 avleder boreslammet til slamreturledningen 236. Magnetdrivanordningen 222 blir aktivisert og driver boreslam oppover gjennom slamreturledningen 236 til boreriggen 230. Magnetdrivanordningen 222 kan bli anvendt i tillegg til eller i stedet for tradisjonelle pumpemetoder.

Selv om oppfinnelsen har blitt vist eller beskrevet kun i noen av sine former, vil det være klart for fagmannen at den ikke er begrenset til disse, men kan realiseres med forskjellige endringer uten å fjerne seg fra oppfinnelsens ramme.

Claims (20)

1. Apparat for pumping av et elektrohydrodynamisk fluid (EHD-fluid), der apparatet omfatter: et rørformet segment med en sentral boring, gjennom hvilket et EHD-fluid er tilpasset for å strømme; en spole anordnet på det rørformede segmentet og innrettet for generering av et elektromagnetfelt når elektrisitet blir sendt gjennom spolen, der i hvert fall en del av elektromagnetfeltet befinner seg inne i den sentrale boringen i det rørformede segmentet; og en anode og en katode anordnet i boringen i det rørformede segmentet for å påtrykke et spenningspotensial på EHD-fluidet som strømmer gjennom boringen.

2. Apparat ifølge krav 1, der elektromagnetfeltet er vinkelrett på aksen til det rørformede segmentet.

3. Apparat ifølge krav 1, der spolen ikke strekker seg radielt over mer enn 180 grader av periferien til det rørformede segmentet.

4. Apparat ifølge krav 1, der det rørformede segmentet er en del eller seksjon av et stigerør tilpasset for bli anvendt i et undervannsmiljø.

5. Apparat ifølge krav 1, der spolen er konsentrisk med aksen til det rørformede segmentet, og katoden og anoden befinner seg radielt innover fra spolen.

6. Apparat ifølge krav 1, videre omfattende elektrisk isolerende materiale anordnet mellom spolen og katoden og anoden.

7. Apparat ifølge krav 1, der katoden og anoden har periferiske midtpunkter, og midtpunktet til katoden er 180 grader fra midtpunktet til anoden.

8. Apparat ifølge krav 7, der katoden og anoden er delvis sylindriske, innrettet for å være i kontakt med EHD-fluidet og anordnet på motsatte sider av boringen.

9. Apparat for pumping av et elektrohydrodynamisk fluid (EHD-fluid), der apparatet omfatter: et rør- eller rørformet segment med en sentral kanal gjennom hvilken EHD-fluid er tilpasset for å strømme; en katode koblet til det rørformede segmentet og som danner en del av en innvendig diameterflate i den sentrale kanalen; en anode koblet til det rørformede segmentet, periferisk atskilt fra katoden, og som danner en del av en innvendig diameterflate i den sentrale kanalen for å påtrykke et spenningspotensial på EHD-fluidet som strømmer gjennom kanalen; en elektrisk spole anordnet på den delen av den sentrale kanalen som inneholder katoden og anoden, der spolen er innrettet for generering av et magnetfelt inne i kanalen når elektrisitet blir påført på spolen; og en kraftforbindelse for å forsyne elektrisitet til hver av: anoden, katoden og spolen.

10. Apparat ifølge krav 9, der det rørformede segmentet er en del eller seksjon av et borestigerør for en brønn.

11. Apparat ifølge krav 9, der spolen omfatter ledningsviklinger som danner en sadel på utsiden av den sentrale kanalen, og der sadelen ikke strekker seg radielt over mer enn 180 grader av periferien til den sentrale kanalen.

12. Apparat ifølge krav 11, der magnetfeltet er vinkelrett på aksen til det rørformede segmentet.

13. Apparat ifølge krav 9, videre omfattende en sylindrisk elektrisk isolator anordnet atskilt mellom spolen og katoden og anoden.

14. Apparat ifølge krav 9, der katoden og anoden har periferiske midtpunkter, og midtpunktet til katoden er 180 grader fra midtpunktet til anoden.

15. Apparat ifølge krav 9, der katoden og anoden er delvis sylindriske, tilpasset for å være i kontakt med EHD-fluidet og anordnet på motsatte sider av kanalen.

16. Apparat ifølge krav 9, der kraftforbindelsen innbefatter en kraftkabel trukket langs utsiden av det rørformede segmentet.

17. Fremgangsmåte for pumping av elektrohydrodynamisk fluid (EHD-fluid), der fremgangsmåten omfatter trinnene med å: (a) pumpe EHD-fluidet gjennom en kanal i et rørformet element; (b) påtrykke et elektromagnetfelt på EHD-fluidet som strømmer gjennom kanalen; og (c) påtrykke et spenningspotensial på EHD-fluidet som strømmer gjennom elektromagnetfeltet, og med det å påføre en drivkraft på EHD-fluidet.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der trinn (b) omfatter trinn med å omkranse en andel av kanalen med en elektromagnetisk spole, og å påtrykke elektrisk kraft på spolen.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der trinn (c) omfatter trinnet med å påtrykke et spenningspotensial mellom positive og negative elektroder anordnet i kanalen.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 17, der EHD-fluidet omfatter brønnboringsfluid, og det rørformede elementet omfatter et borestigerør.