NO311588B1 - Fjerning av metallpartikler fra v¶ske - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fjerne metallpartikler i form av sponpartikler fra en væske såsom en borevæske. Oppfinnelsen vedrører også et apparat for bruk ved en slik fremgangsmåte.

Når det bores etter olje eller gass, føres boret ned i en brønn som er foret med en brønnforing i form av et stålrør. Man har nå funnet at når en brønn er tilsynelatende tom, kan det utvinnes ytterligere gass eller olje ved å bore ut til siden av brønnen. For at dette skal være mulig, er det nødvendig å skjære eller frese ut et vindu i rørsiden. Denne fresing danner metalliske sponpartikler som føres opp til brønnhodet ved bruk av en bore- eller kuttevæske såsom boreslam. Sponpartiklene må deretter fjernes fra de oppstrømmende borevæsker slik at væskene kan benyttes på ny. Eksisterende fremgangsmåter for fjerning av sponpartikler er enten arbeidskrevende eller krever meget store utstyrsdeler. Sponpartiklene som dannes i denne operasjon byr på unike problemer med hensyn til dens fjerning fra væsker, fordi det ofte dannes i form av store klumper. Disse klumper vil lett kile seg fast i eventuelle perforeringer dersom konvensjonelle sorteringsinnretninger såsom shakesikter anvendes.

US patent 2.206.593 vedrører en borekaksseparator omfattende et innløpsrør, skovler som roterer i samme retning som en perforert trommel, men med høyere hastighet. Skovlene befinner seg i et uperforert kammer og tar med seg det innkommende fluidet og tømmer det ut i en uperforert, sylindrisk forlengelse ved den øvre ende av en indre sikt, hvorfra fluidet renner nedover over en grov, skråhellende sikt. De tunge borekakspartiklene holdes tilbake av sikten og føres til et egnet utløp, mens fluidet renner gjennom sikten og føres til et annet egnet utløp.

Siktetromler i form av roterende perforerte tromler er velkjente på det område som har med sortering av faste partikler å gjøre, men de har den ulempe at de er forholds-vis lite effektive med hensyn til plassen de opptar. Man har ikke tidligere vurdert bruken av slikt utstyr for fjerning av sponpartikler fra boreslam, noe som gir overras-kende fordelaktige resultater.

Foreliggende oppfinnelse søker derfor å tilveiebringe en fremgangsmåte som avhjelper ulempene ved den tidligere kjente teknikk og et apparat som gir forbedret ytelse sammenlignet med kjente arrangementer.

Ifølge et første trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for behandling av en borevæske inneholdende sponpartikler medført i denne, idet fremgangsmåten omfatter å føre væsken inn i et apparat omfattende en perforert roterende trommel, slik at sponpartiklene tilbakeholdes i denne mens borevæskene passerer gjennom perforeringene.

Ifølge et andre trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for behandling av en borevæske anvendt i en prosess hvor et vindu freses i en side av en brønn, slik at borevæsken har medførte sponpartikler, idet fremgangsmåten omfatter å føre væsken inn i et apparat omfattende en perforert roterende trommel slik at sponpartiklene tilbakeholdes i denne mens borevæsken passerer gjennom perforeringene.

Ifølge et tredje trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt en fremgangsmåte for å frese et vindu i en side av en brønn, idet fremgangsmåten omfatter å fjerne resulterende sponpartikler fra brønnen ved bruk av borevæske, og å fjerne sponpartiklene fra borevæsken ved å føre borevæsken inn i et apparat omfattende en perforert roterende trommel slik at sponpartiklene tilbakeholdes i denne mens borevæsken passerer gjennom perforeringene. Trommelen har en rotasjonsakse som fortrinnsvis er skrå-stilt, slik at sponpartiklene faller ut av den nedre ende av trommelen.

Apparatet omfatter fortrinnsvis to koaksiale perforerte sylindriske tromler, og organer for å rotere tromlene.

Organene for å rotere tromlene kan omfatte organer for å rotere tromlene i samme retning eller i motsatte retninger, og kan tillate at hastigheten og/eller rotasjonsretningen endres for den ene eller begge tromler.

Apparatet omfatter fortrinnsvis videre en innretning som er anordnet mellom de to tromler for å redusere partikkel stør-relsene av de faste partikler. Denne har fortrinnsvis form av et knivblad.

Dette har den fordel at sponpartikler ikke kan bevirke at apparatet kiler seg fast.

Den ytre trommel har fortrinnsvis mindre perforeringer enn den indre trommel.

Dette har den fordel at den indre trommel virker som en grov-sorterer og den ytre trommel virker som en fin-sorterer for å fjerne mindre faste partikler.

I én utførelse av oppfinnelsen har den ytre trommel form av et gitter av vevet metalltråd eller lignende materiale.

Ifølge en ytterligere foretrukket utførelse av oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten å føre væsken til apparatet som videre omfatter organer for å transportere et tynt væskesjikt som har passert gjennom de to tromler, og videre omfatter organer anordnet nær inntil det tynne væskesjikt for å utøve en magnetisk kraft på metallpartikler medført i denne.

Trommelen, eller den indre trommel, er fortrinnsvis laget av anti-magnetisk materiale. Dette er fordelaktig fordi sponpartiklene som dannes ved fresing av stålrøret er tilbøyelig til å ha noe indusert magnetisme, og ved således å fremstille trommelen av anti-magnetisk materiale reduseres muligheten for at sponpartikler skal feste seg til denne.

Ifølge et fjerde trekk ved foreliggende oppfinnelse er det tilveiebragt utstyr for å frese ut et vindu i en side av en brønn, omfattende organer for å tilføre en borevæske til brønnen for å fjerne sponpartikler fra denne, og et apparat for å fjerne sponpartikler fra borevæsken, idet apparatet omfatter en perforert roterende trommel, slik at sponpartiklene tilbakeholdes i denne mens borevæsken passerer gjennom perforeringene.

Til bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse og for å vise hvorledes den kan utføres, skal den nå beskrives ved hjelp av eksempler vist på vedføyede tegninger, hvor: fig. 1 er et skjematisk delvis tverrsnitt gjennom apparatet ifølge en første utførelse av oppfinnelsen;

fig. 2 er et enderiss sett i retning av pilen A av apparatet vist på fig. 1;

fig. 3 er et skjematisk delvis tverrsnitt gjennom apparatet ifølge en andre utførelse av oppfinnelsen;

fig. 4 er et enderiss av apparatet vist på fig. 3;

fig. 5 er en skjematisk illustrasjon av et videre behand-lingstrinn i apparatet ifølge oppfinnelsen; og

fig. 6 er en skjematisk illustrasjon av apparatet ifølge oppf innelsen.

Fig. 1 viser en trommel 2 med et innløpsrør 4, gjennom hvilket boreslam og sponpartikler fra en brønnboring tilføres trommelen. Trommelen 2 er perforert med et stort antall gjennomgående hull 6 over størstedelen av sin lengde, men har et første ikke-perforert parti 8 ved enden nærmest innløpsrøret 4 og et andre ikke-perforert parti 9 ved sin andre ende. Størrelsene av perforeringene kan velges avhengig av de forventede størrelser av de faste partikler.

Trommelen 2 er laget av antimagnetisk materiale. Resultatet av dette er at sponpartiklene, som ofte har noe magnetisme indusert av fresingen av stålrøret, har mindre tendens til å feste seg til trommelen.

Apparatet omfatter videre en drivmotor 10. Drivmotoren har fortrinnsvis en varierbar drivhastighet. Motoren får trommelen 2 til å rotere ved hjelp av en friksjonsoverføring 12 som står i kontakt med det ikke-perforerte parti 8 av trommelen. Det vil forstås at trommelen like godt kunne drives av en annen mekanisk innretning, f.eks. en tann-hjul smekani sme.

Trommelens rotasjonsakse 14 heller i forhold til horisonta-len med en vinkel ©, idet innløpsenden befinner seg øverst.

Denne vinkel ø er justerbar. Ved sin nedre ende understøt-tes trommelen 2 av ruller 16 og av en trykkring 18 som forhindrer den i å forskyve seg. Trommelen kan således roteres som vist ved pilen B, idet hastigheten og rotasjonsretningen fortrinnsvis er variabel.

Væske sammen med partikler som er små nok til å passere gjennom perforeringene, faller gjennom perforeringene og deretter ut av trommelen inn i oppsamlingsområdet 20 og ut gjennom utløpet 22. De større og viktigere sponpartikler samles opp i en beholder 24.

Apparatet benyttes i en fremgangsmåte hvor sponpartikler dannes og må fjernes fra en borevæske. Når et vindu freses i siden av et stålrør, f .eks. i en awiksboreprosess, dannes noe av sponpartiklene i form av store baller eller klumper, som gir store vanskeligheter dersom man forsøker å fjerne dem ved bruk av konvensjonelle sorterere fordi de har en tendens til å kile seg fast i perforeringene. Ved bruk av foreliggende oppfinnelse avhjelpes imidlertid dette problem fordi at dersom en klump av sponpartikler henger seg delvis fast i perforeringene i den indre trommel, vil trommelens rotasjon gjøre det mulig for sponpartiklene å falle ut. Dette er en stor og i og for seg uforutsett fordel ved bruk av en roterende trommelanordning av denne type i denne spesielle fremgangsmåte.

Naturligvis vil mengden av sponpartikler som samles opp avhenge av størrelsen av perforeringene 6 i trommelen 2. Imidlertid er det også mulig å variere strømningsmengden som materialet tilføres med via innløpet 4, trommelens rotasjonshastighet, eller helningsvinkelen ø av trommelen. Variasjon av noen eller alle disse parametre vil påvirke mengden av sponpartikler som fjernes fra boreslammet. Fig. 2 er et skjematisk enderiss av trommelen 2 og viser rullene 16. Fig. 2 viser også et knivblad 26 (ikke vist på fig. 1) . Dette knivblad er fastmontert langs hele trommelens lengde i konstant avstand fra rotasjonsaksen 14. Det vil således fjerne utragende spontråder og forhindre at mekanismen kiler seg fast. Fig. 3 viser et apparat som omfatter en første, indre perforert trommel 52 og en andre, ytre trommel 54. Den første trommel 52 har relativt grove perforeringer 56, hvis størrelse kan velges i henhold til den forventede partik-kelstørrelse av de faste materialer som skal fjernes fra væsken. Den indre trommel 52 drives av en motor 58 og av overføringsorganer 60. Motoren kan ha fast eller variabel hastighet, og overføringsorganene kan være en friksjons-overføring eller være av en annen form for mekanisk over-føring. Den ytre trommel 54 kan ha form av en metallsylin-der forsynt med åpninger, hvilke åpninger kan ha enhver passende størrelse og form, og kan være dekket av gitter-plater laget av vevet metalltråd eller et lignende materiale . Den ytre trommel kan være utskiftbar med en tilsvarende trommel som har andre perforeringsstørrelser. Ethvert slikt arrangement er ment å skulle falle inn under betegnelsen trommel som her er benyttet. Den ytre trommel 54 drives av en motor 62 via en overføring 64. Motoren 62 kan også her ha fast eller variabel hastighet, mens overføringen kan være en friksjonsoverføring eller enhver annen egnet form for overføring. Tromlene 52, 54 kan enten drives i samme retning eller i motsatte retninger, og arrangementet kan være slik at driften av den ene eller begge tromler kan reverseres for at motrotasjon eller medrotasjon skal kunne velges om nødvendig. Tromlene 52, 54 er fortrinnsvis, men ikke nødvendigvis koaksiale.

Væske med medførte faste partikler, såsom boreslam og sponpartikler fra en brønnboring, føres inn i apparatet gjennom et innløp 66, mens boreslam forlater apparatet gjennom utløpet 68 og sponpartikler samles opp i beholderen 70. Den indre trommel 52 understøttes på ruller 72, mens den ytre trommel 54 understøttes på ruller 74.

Som beskrevet ovenfor i forbindelse med fig. 1 og 2, kan tromlenes helningsvinkel være variabel.

Fig. 4 er et enderiss sett i retning av pilen C av apparatet vist på fig. 3 og viser også et knivblad 76 montert i apparatet for å fjerne spontråder som stikker ut fra den indre trommel 52.

I situasjoner hvor det er ønskelig å fjerne selv meget fine sponpartikler fra boreslammet, kan apparatet vist på fig. 1 og 2 eller fig. 3 og 4 forsynes med et andre behandlings-trinn. Et apparat for et slikt trinn er vist på fig. 5.

En tank 100 samler opp boreslam og fine partikler 102 fra utløpet av apparatet beskrevet ovenfor. Veggen av tanken 100 har en overløpskant 104, som kan ha fast høyde eller ha variabel høyde. Væsken strømmer således ut av tanken 100 og faller ned langs en sjakt 106 som et tynt lag. Inntil sjakten 106 er det anbragt et magnetisk belte 108, som drives av skiver 110, 112. Beltet 108 kan være laget av et permanent magnetisk materiale, eller kan være forsynt med en elektromagnetisk generator. Stålpartikler som måtte befinne seg i væsken vil trekkes til beltet 108, som roterer i retning med urviserne. Disse partikler vil så bli fjernet fra beltet 108 av en skraper 114, hvor også de fjernede metallpartikler vil bli samlet opp. Det rensede boreslam fortsetter å falle ned langs sjakten 106.

Fig. 6 viser skjematisk et boresystem hvor en brønn 120 er utformet i en grunnformas jon 122. Brønnen har en foring i form av et stålrør 124. Når brønnen er tømt, kan en ytterligere brønn bores gjennom et vindu 126 i foringen, hvilket vindu dannes av et freseverktøy 128. Borefluider tilføres freseverktøyet fra et forråd 130 (også vist skjematisk) , og sponpartiklene fra freseoperasjonen føres opp til overflaten. For å muliggjøre fornyet bruk av borefluidet må sponpartiklene fjernes fra fluidet, og det føres derfor til et apparat 132 som beskrevet under henvisning til de foregående figurer.

Det er således tilveiebragt en fremgangsmåte og et apparat som er meget effektive når det gjelder å fjerne metalliske sponpartikler fra boreslam, men som også finner anvendelse ved fjerning av andre faste partikler (spesielt metalliske sådanne) fra andre væsker.

Claims (14)

1. Fremgangsmåte for behandling av et bore-/fresefluid som inneholder metalliske sponpartikler medført i dette, karakteris "ert ved at fremgangsmåten omfatter de trinn: å føre fluidet inn i et apparat som omfatter en perforert, roterende trommel (2, 52, 54), slik at de metalliske sponpartiklene tilbakeholdes i denne mens borefluidene passerer gjennom perforeringene (6, 56); og å føre et tynt sjikt av væske som har passert gjennom trommelen (2) eller tromlene (52, 54) til midler plassert inntil det tynne væskesjikt for å utøve en magnetisk kraft på metalliske partikler medført i dette.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at et vindu freses i siden av en brønn, slik at borefluidet har metalliske sponpartikler medført i dette.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at trommelen (2, 52, 54) har en hellende rotasjonsakse, idet en innløpsende av denne er høyere enn en motsatt utløpsende av denne.

4. Fremgangsmåte ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at apparatet omfatter to perforerte, sylindriske tromler (52, 54) plassert den ene i den andre, og midler (64) for å rotere tromlene (52, 54) .

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at tromlene (52, 54) er koaksiale.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at midlene (64) for å rotere tromlene (52, 54) omfatter midler for rotasjon av tromlene (52, 54) i samme retning.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 4, 5 eller 6, karakterisert ved at midlene (64) for å rotere tromlene (52, 54) omfatter midler for å rotere tromlene (52, 54) i motsatte retninger.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 4, 5, 6 eller 7, karakterisert ved at midlene (64) for å rotere tromlene (52, 54) omfatter midler for å variere rotasjonshastigheten av én eller begge tromler (52, 54).

9. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 4 til 8, karakterisert ved at midlene (64) for å rotere tromlene (52, 54) omfatter midler for å variere rotasjonsretningen av én eller begge tromler (52, 54).

10. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 4 til 9, karakterisert ved at apparatet videre omfatter et knivblad (26) plassert mellom de to tromlene (52, 54).

11. Fremgangsmåte ifølge et av kravene 4 til 10, karakterisert ved at den ytre trommel (54) har mindre perforeringer (56) enn den indre trommel (52).

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den ytre trommel (54) har form av et gitter av vevet trådmateriale eller lignende.

13 . Anordning for anvendelse i en prosess ifølge krav 2 eller ethvert av de foregående krav som er avhengig av krav 2, der anordningen omfatter midler for å returnere en renset bore/fresevæske til brønnen etter at metalliske sponpartikler er fjernet derifra, og et apparat for å fjerne de metalliske sponpartikler fra borefluidet, karakterisert ved at apparatet omfatter en perforert, roterende trommel (2, 52, 54), slik at de metalliske sponpartikler tilbakeholdes i denne mens borefluidene passerer gjennom perforeringene (6, 56).

14. Anordning ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at apparatet i hvert fall delvis er laget av antimagnetisk materiale.