NO316937B1

NO316937B1 - Et modulaer behandlings- og injeksjonssystem for injisering av borekaks i en jordformasjon, samt fremgangsmate for samme

Info

Publication number: NO316937B1
Application number: NO20000160A
Authority: NO
Inventors: Jeffrey Reddoch
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2004-06-28
Also published as: US6321860B1; NO20000160D0; GB2327442B; AU6138898A; WO1999004134A1; NO20000160L; GB2327442A; GB9725774D0

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et modulær behandlings- og injeksjonssystem for injisering av borekaks i en jordformasjon, samt en fremgangsmåte for samme.

I olje- og gassindustrien har behandling av borekaks og fjerning av dette vært et logistikk- og miljøproblem for et antall år. Ulike systemer er blitt utviklet for å håndtere og behandle borekaksen for fjerning og gjenvinning. Slike systemer omfatter å returnere borekaksen via injeksjon under høyt trykk tilbake inn i jordformasjonene på en måte slik som omtalt i US-patent 4.942.929, 5.129.469 og 5.109.933, og behandling av borekaks som omtalt i US-patent 4.595.422, 5.129.478, 5.361.998 og 5.303.786. I praksis er imidlertid injeksjonsprosessen ikke så enkel som det kan se ut som. Preparering av borekaks til en homogen blanding som er akseptabel for høytrykkspumpene som anvendes for å pumpe materiale ned i en brønn er viktig. Omforming av borekaksen til en pumpbar oppslemming er komplisert på grunn av at variable borerater til tider produserer store volumer med borekaks som dermed frembringer svingninger i boreavfalls-materialet, og behovet for å pumpe oppslemmingen ved høyt trykk inn i jorden og/eller formasjonsforkastningene hundrevis hvis ikke tusenvis av meter under overflaten. Komplikasjoner oppstår også på grunn av et behov for konstant hastighet og høy effekt under pumping. På offshoreplattformer er plass etterspurt. Behandlingsenheter for borekaks må derfor være kompakte og så lette som mulige. Fjerningsutstyr for fast avfall er ofte plassert i risikofylte områder, nær borestrengen, hvor forbrennings-motorer med høy effekt ikke er tillatt på grunn av mulig heten for en høy gasskonsentrasjon. Derfor må tilleggsut-styr som anvendes for behandling av fast avfall oppfylle strenge eksplosjonskrav på slike områder av en rigg.

Hittil har ikke borekaks-injeksjon oppnådd bred aksept i offshore-boreoperasjoner, slik som finnes i Nordsjøen, primært på grunn av problemene som omtalt ovenfor og in-effektivitet og virkningsløs borekaks-preparering og injeksjonsprosesser.

Fra NO 17 5412 er det kjent en fremgangsmåte for behandling av borekaks, omfattende en fortløpende knuse-prosess og renseprosess, fortrinnsvis i flere trinn. I prosessen foreligger det tallrike tilbakeføringsveier og sirkulasjonssløyfer, slik at deler av massen som behandles, gjennomløper prosessen flere ganger inntil den ønskede stabile dispersjon er oppnådd. I NO 172217 omtales et anlegg for behandling av avfallsstoffer, hvilke anlegg besørger en varig og sikker deponering av avfallsstoffene, idet de bearbeides til en masse som lar seg injisere i porøse strukturer under jorden.

Skjønt andre behandlingssystemer for borekaks er blitt utviklet for å preparere borekaksen for fjerning og noen er blitt utprøvd i et forsøk på å injisere slik behandlet borekaks i et borehull, som omtalt i US-patent 4.942.929, 5.129.469 og 5.109.933 og 5.431.236. Imidlertid, verken kombinert, individuelt eller samlet er alle de avanserte trekkene som er nødvendig for en problemfri borekaks-injeks jon, som omtalt heri ved foreliggende oppfinnelse.

Problemer forbundet med borekaks-injeksjon er uende-lige som uttrykt av Warren i US-patent 5.431.236. For å starte med behandlingen av borekaksen for injeksjon, finner vi at partiklene ikke er lik i størrelse og at densiteten gjør oppslemmingsprosessen svært komplisert. Borekaks-blandingen tetter ofte sirkulasjonspumpene, slipe-effekten til borekaksen sliter også på pumpe-impellerne, noe som kan forårsake brudd. Noen forsøk er blitt utført ved å anvende sirkulasjonspumpene for å male injeksjonspartiklene for med hensikt å forårsake pumpekavitasjon, som dermed forkorter pumpens levetid. En hard masse bygger seg opp i tankene, noe som frembringer sirkulasjonsproblemer og sirkulasjonspumpene kaviterer uventet på grunn av irregulær partikkel-størrelse. Det er derfor kjent at en lik' partikkelstørrelse av mindre enn 100 micron må opprettholdes for tilstrekkelig formasjonsinjeksjon ved borehullet. Å opprettholde en slik konsistens med harde og myke materialer er svært vanskelig. Anvendelse av skjæremaskiner for å redusere partikkel-størrelsen som tenkt på av Warren sikrer ikke konsistens og trenger vedvarende rekalibrering som dermed reduserer volumkapasiteten til anlegget. Warren omtaler også at sand bør separeres ved anvendelse av hydrosykloner som videre reduserer gjennomstrømningsvolum. Vi finner deretter at siden ingen to jordformasjoner er like er det svært vanskelig å motvirke tetting av formasjonsforkastningene i borehullet, spesielt når det er lange opphold i innføring av injeksjonsoppslemming i formasjonen. Tetting av formasjonsforkastningene oppstår ofte som et direkte resultat av store partikkelstørrelser, ofte i område av 300 micron eller større, kombinert ved høytrykks- og høyvolums-applikasjoner. Tetning av brønnformasjonen resulterer i utstrakt stopp i brønnboringen som er svært dyrt.

Feil ved borekaks-injeksjonen har oppstått primært på grunn av manglende evne til å håndtere store volumer med borekaks, fininnstille injeksjonsprosessen ved å frembringe kontroll av partikkelstørrelsen,- lik oppslemming-densitet og å frembringe volum og trykkontroll av injeksjonsprosessen. Videre har forsøk på å injisere borekaks-oppslemming inn i jorden feilet som et resultat av manglende evne til å manuelt kontrollere alle sider av prosess- og injeksjonsoperasjonen. Som et resultat av alle disse feilene har de fleste offshore-boreoperatører i Nordsjøen forbudt denne praksisen og det har resultert i anvendelse av dyre syntetiske borefluider.

Det er på grunn av dette at foreliggende oppfinnelse er blitt utviklet, hvor innehaverens kunnskap er blitt vedlikeholdt inntil omtalt heri og som dermed omtaler et unikt effektivt system og en fremgangsmåte for injeksjon av borekaks inn i en offshore olje- og gassbrønn i et bore- miljø som trenger kompakthet, relativ lav vekt, lave vedlikeholdskostnader, full automatisering og operasjons-mulighet i risikofylte potensielt eksplosive miljøer.

En foretrukket utførelse av systemet i følge oppfinnelsen er kjennetegnet ved den karakteristiske delen av det selvstendige krav 1, ved at systemet omfatter et oppslemmingssystem for produksjon og sirkulasjon av borekaksoppslemming, en mølle for å redusere partikkelstørrelse til borekaks som er i borekaksoppslemmingen, og en injeksjonspumpe for injisering av borekaksoppslemming inn i en jordformasjon, et reguleringssystem for hastighet og dreiemoment for kontroll av hastighet til injeksjonspumpen, og en datamaskin for elektrisk kontroll av nevnte hastighet og dreiemomentregulering, prosessering og injiseringssystemer.

Alternative utførelser av oppfinnelsen er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 2-15. Systemet kan omfatte et innsamlings- og transportsystem for å innsamle borekaks og å transportere det til oppslemmingssystemet. Nevnte mølle kan omfatte en høyhastighetsmølle, eller møllen kan omfatte en valsemølle. Oppslemmingssystemet kan omfatte en pumpe med en impeller for sirkulasjon av oppslemmingen. Impelleren kan være laget med en wolframkarbid impregnert matrix.

Systemet kan omfatte en partikkeloppstykkingsanordning for videre å redusere partikkelstørrelse til borekaks som er i oppslemmingen. En datamaskin kan være innrettet til å kontrollere motorhastighet som en respons på dreiemoment-registrering, hvor datamaskinen er innrettet til å kontrollere drivkraft i injeksjonspumpen. Datamaskinen kan være innrettet til å automatisere prosessering og injeksjonssystemets injeksjoner som en respons på injiseringsvariabler til brønnformasjonen.

Partikkeloppstykkingsanordningen kan omfatte en høy-trykks oppslemmingsledning koblet til injeksjonspumpen og som munner ut inni en tank, hvor høytrykksledningen omfatter minst en dyse inni nevnte tank rettet mot en støt-plate.

Reguleringssystemet for hastighet og dreiemoment kan omfatte en elektronisk, programmerbar kontrollenhet for motorhastighet med en dreiemomentsensitiv respons og effektbegrensende krets.

Videre kan datamaskinen omfatte et program for å automatisere prosessering og injeksjonssystemets funksjoner som en respons på injiseringsvariabler til brønnforma-sjonen.

Systemet kan omfatte en fragmenteringsinnretning omfattende et antall dyser koblet til en innstrømnings-ledning fra injeksjonspumpens utløp, hvor dysene videre er rettet mot overflaten til en metallplate, og en elektrisk drivmotor for injeksjonspumpen, hvor den elektriske drivmotoren har en elektrisk hastighetskontrollregulering med mulighet for dreiemoment og effektbegrensning.

En foretrukket utførelse av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er kjennetegnet ved det selvstendige krav 16, ved å omfatte trinnene: å samle borekaks, å frembringe en oppslemming ved å legge til fluid til nevnte borekaks,

å regulere størrelsen ved å male borekaksoppslemmingen,

å homogenisere oppslemmingen ved å blande og å sirkulere den inn til alle faste partikler medføres i blandingen, å fragmentere de medførte faste partikler ved å støte de faste partiklene ved et høyt trykk, mot en overflate, og å injisere borekaksen inn i en jordformasjon.

Foretrukne alternative utførelser er kjennetegnet ved de uselvstendige kravene 17-20, ved at fragmenteringen av de medførte faste partiklene reduserer den faste partikkel-størrelsen til mindre enn 100 mikron. Trinnet med å frembringe en oppslemming omfatter videre trinnene: å forhåndsblande gel og lignende for å kontrollere flytegrense og fluidtap over lengre perioder, å frembringe et automatisert middel for å innføre gelen i oppslemmingen, og å programmere det automatiserte midlet for å innføre gelblandingen inn i oppslemmingen ved en forhåndsbestemt rate basert på formasjonsbetingelsene. Trinnene med å injisere borekaksen omfatter videre trinnene: å frembringe en injeksjonspumpe, å frembringe et elektrisk middel for å drive injeksjonspumpen, og å frembringe en innretning for elektrisk å kontrollere hastigheten og for å beregne effekten til det elektriske midlet for å drive injeksjonspumpen. Det elektriske midlet blir kontrollert av elektronisk dreiemomentregistreringsbetingelser og ved variasjon av drivhastighet for å kompensere og å opprettholde et forhåndsvalgt trykk på nevnte borekaks under inj iseringen.

Den foreliggende oppfinnelse har overvunnet problemene til kjent teknikk og har vist seg suksessfull for å utføre borekaksbehandling og injeksjon i brønner hvor andre har feilet under helt like forhold. Den foreliggende oppfinnelse vedrører et borekaksbehandlings- og injeksjonssystem for anvendelse i risikofylte brønnbore-miljøer for olje og gass hvor kompakthet, jevn høy ytelse av injeksjonspumping som ikke gir borestans og variable volum, og hvor redusert vedlikehold er vesentlig. Ifølge dette frembringes et modulaer-behandlingssystem omfattende en risteenhet, en male- og/eller valsemølleanordning, en kontrollanordning for oppslemming, oppslemmingstanker, pumpeoverførings-anlegg, injeksjonspumpeanlegg, luftkontrollsystem, et hydraulisk anlegg og et elektrisk anlegg. Det kompakte systemet overfører borekaks fra boreriggens risteutløp for borekaks gjennom systemets oppslemmingsanlegg hvor borekaksen videre behandles for injeksjon, via en høytrykks-pumpe, dypt inn i jordens formasjon. Disse og andre aspekter ved foreliggende oppfinnelse sammen med bestemte fordeler og overlegne trekk derav kan videre forstås av en fagmann ved å lese den følgende detaljerte beskrivelse.

For en videre forståelse av virkemåten og formålet med foreliggende oppfinnelse skal det henvises til den følgende detaljerte beskrivelse utført i sammenheng med de vedlagte tegninger hvori like deler er gitt like henvisningsnumre, og hvori:

Fig. 1 viser prosessmodulen sett fra siden.

Fig. 2 viser prosessmodulen sett ovenfra.

Fig. 3 viser et skjematisk diagram av prosessystemet. Fig. 4 viser et tverrsnitt av partikkel- fragmenteringssystemet i oppbevaringstanken. Fig. 5 viser et tverrsnitt av strømningsbanen til borekaksoppslemming inn i jordformasjonen via ringrommet i et brønnhull. Fig. 6 viser en andre utførelse av borekaks og

injeksjonsmodulen sett forfra.

Fig. 7 viser den andre utførelsen illustrert i fig. 6

sett ovenfra.

Fig. 8 viser utførelsen illustrert i fig. 6 sett fra

høyre side.

Fig. 9 viser utførelsen illustrert i fig. 6 sett fra

venstre side, langs linjen 9-9.

Fig. 10 viser et delvis tverrsnitt av utførelsen

illustrert i fig. 6, langs linjen 10-10.

Fig. 11 viser en delvis deltegning av arrangementet

vist i fig. 10.

Fig. 12 viser et tverrsnitt langs linjen 12-12 i fig. 10. Fig. 13 viser et skjematisk diagram av prosessystemet ifølge den andre utførelsen illustrert i fig. 6-9. Fig. 14 viser en perspektivtegning av en alternativ

inj eksj onspumpe.

Viser først til fig. 1 og fig. 2 hvor vi ser oppfinnelsen 10 omfattende en prosessmodul 12 som, når sammensatt, er selvforsynt og fullt operativ i et offshore boreområde. Modulærsysternet 12, som er best sett i fig. 3, omfatter videre innmatingstransportmidler 14 for borekaksen eller andre slike midler som mater overflommende borekaks 5 fra slamristere for borefluid i slamgjenvinningssystemet på en borerigg til prosessmodulen 12 hvor borekaksen 5 avsettes i en første oppslemmingstank 16. Tanken er utstyrt med spesielle plater og en konisk nedre seksjon for å motvirke tiltetting og tilbaking av det faste materialet og for å øke hastigheten hvori borekaksen i oppslemmingen mates til oppmalingspumpene 18, 19. Borekaksoppslemming 15 ristes og males av sentrifugal oppmalingsenheten eller oppmalingspumpene 18, 19 som er ordnet tilstøtende til oppslemmingstanken 16, hvor vann tilføres etter behov for å frembringe en pumpbar oppslemmingsblanding. Oppslemmingen 15 pumpes deretter via en av de to oppmalingspumpene 18, 19 til en borekaksrister 20, hvor oppslemmingen 15 som passerer gjennom borekaksristerens rist mates til en andre oppslemmingstank 22, hvor den videre ristes og blandes, eller til en oppbevaringstank 24. Overstrømmende oppsamlet borekaks som ikke passerer gjennom ristene til borekaks-risterne 20 mates ved hjelp av tyngdekraften til en valse-mølle 26 hvor større borekaks 5 så som sand, kalkstein og leirskifer umiddelbart males til fine partikler og mates tilbake til den første og den andre oppslemmingstanken 16, 22. Høyhastighetsmaleoperasjonen som utføres av valsemøllen

26 brukes til å betraktelig redusere partikkelstørrelsen til en lik konsistens, som dermed reduserer muligheten for en begrenset strømningsrate forårsaket av ulik partikkel-størrelse oppsamlet i oppslemmingen under borekaksens 15 første passasje gjennom oppslemmingstankene 16, 22. En tredje pumpe 28 frembringes for å resirkulere oppslemmingen 15 mellom oppbevaringstanken 24 og de to oppslemmingstankene 16, 22. Den andre sirkulasjonspumpen 19 virker også som en reserve for den første oppmalingspumpen 18 som dermed muliggjør at en av oppslemmingstankene 16, 22 kan være hovedtanken. Pumpene 18 og 19 er utstyrt med spesielle store impellere med et storpartiklet wolframkarbid impregneringsbelegg for å motvirke brudd og slitasje. Disse store impellerne kutter borekaksen 5 på en slik måte at den mykere borekaksen brytes ned og føres umiddelbart med oppslemmingen. Kavitasjon til pumpene 18, 19 er med hensikt unngått for dermed å redusere slitasje og brudd på skovl-bladene. Forbindelsesledninger er frembragt for å mate den homogene oppslemmingen, som er et resultat av nøyaktig blanding og oppslemmingspartikkelreduksjon, til en høy-trykksinjeksjonspumpe 30 for injeksjon inn i ringrommet 44 til borehullet 46 og til slutt inn i jordformasjonen 48, som vist i fig. 5, eller for å sementere pumpeoperasjonen hvis nødvendig. Et hydraulisk anlegg 32 frembringes for å drive transportmotorene og et elektrisk kontrollanlegg 34 frembringes for drift av alt AC drevet utstyr, dvs. riste-motorer, pumpemotorer, sensorer, etc.

En spesiell elektrisk AC/DC hastighetsregulator (SCR) 36 frembringes for å kontrollere den store elektriske motoren som driver høytrykksinjeksjonspumpen 30 av tripleks eller stempeltype. Denne type motorkontroll er bredt anvendt for industrielle anleggssystemer for mange år. Imidlertid er ikke SCR-systemer blitt anvendt i offshore olje- og gassindustri for borekaks 5 injeksjon som anvendes i risikofylte områder. Det har vist seg på grunn av dens kompleksitet, dens maksimale effekt og hastighetsbe-grensninger og dens mulighet til å oppfylle klasse 1 sone 1 krav ved risikofylte områder. SCR-drivenheter er ideelle for slike anvendelser. Slike soneklassifiseringer anvendes i industrien for å utpeke potensielle risikofylte gass-områder som kan være ildsfarlige. Risikofylte områder er vanligvis begrenset til utstyr som har en kraftig gasstett omslutning for alt elektrisk utstyr. Derfor er i dette tilfellet sone 1 på en olje- og gassboreplattform betraktet som mer risikofylt enn sone 2 på grunn av dens nærmere plassering til brønnhodet (vanligvis innen 15 m) som krever en mye høyere sikkerhetsfaktor med hensyn til utstyrets sannsynlighet for å forårsake gnister som kan antenne gasser som strømmer ut fra brønnen.

Tidligere problemer med slike drivenheter er nylig overvunnet med den mer vanlige anvendelsen av en fast-stoffkrets og computer-logikksystemer som gjør slike systemer mindre komplisert og vedlikeholdsfrie. SCR-systemet 36 er ideelt tilpasset til denne spesielle operasjonen på grunn av muligheten til å kontrollere et bredt område av motorhastighet, regulerbar momentkontroll, utmerket hastighetsregulering, dynamisk bremsing, hurtig, stabil respons på endring i belastningsforholdene som møtes i pumpeoperasjon i dype brønner, effektbegrensning, trykk-begrensning på borekaksinjeksjonen, høy effektivitet og automatisk drift.

En svært høy effektdrift, i et område rundt 1000 hestekrefter, er nødvendig for å drive høyvolum- injeksjonspumpen 30. Injeksjonspumpen 30 har et utløpstrykk på opptil 103,4 MPa (15000 PSI). Ulike typer injeksjonspumper kan anvendes, omfattende tripleks og store stempelfor-trengningspumper. Kjent teknikk anvender vanligvis store direktedrevne dieselmotorer plassert i sone 2 (semi-risikofylt område) eller en ueffektiv hydraulisk drevet motor som drives av en fjerntliggende motor eller en eksplosjonssikker eller elektrisk motor og et pumpeanlegg som drivmidler og som er tillatt for plassering i sone 1 områder. Imidlertid har hydrauliske drivenheter vist seg å ikke være kapabel for å kontrollere høytrykksinjeksjons-pumper av denne størrelsesorden {over 200 hestekrefter) på en tilfredsstillende måte. Primært på grunn av deres høye vedlikehold, varme, ueffektivitet og støynivå. Støynivået er begrenset til 80 decibel eller mindre på offshore borerigger i Nordsjøen, noe som øker vanskelighetene ved deres bruk.

Foreliggende oppfinnelse anvender en direktekoblet elektrisk motordrivenhet for injeksjonspumpen 30, kontrollert av hastighetskontroll-reguleringssystemet 36. Hastighetskontroll-reguleringssystemet 36 (SCR) muliggjør for at en eksplosjonssikker motor kan være koblet nært til en høytrykksinjeksjonspumpe. SCR-systemet blir deretter kontrollert elektrisk av et programmert computersystem. Som dermed frembringer et lite plasseringsområde, lett vekt, konstant eller variabel effekt og moment ved valgte drifts-hastigheter og som således reduserer svingning og opp-hopning i borekaks-injeksjonspumpeprosessen. Der er flere fremgangsmåter som kan anvendes for å frembringe hastighetskontroll for drivmotorene som er koblet til tripleks injeksjonspumpen. F.eks. en motor som driver en DC-generator som igjen driver en DC-drivmotor med mulighet for hastighetskontroll. Et andre valg kan være å anvende en AC-motor som driver DC-generatoren, en AC-frekvenskontrollert motordrivenhet, eller en AC-motor med SCR-mulighet. I alle tilfeller overstiger fordelene med et elektrisk hastighets- kontrollert drivsystem de til en hydraulisk pumpe og motordrivenhet .

Automatisk elektrisk hastighetskontroll og trykk-kontroll muliggjør for at andre kontrollsystemer kan implementeres som er dataassistert for å hjelpe til med å automatisere og kontrollere injeksjonsprosess-systemet. Det er derfor fullt mulig å automatisere prosessen basert på informasjon fra reaksjonen i formasjonen. Et slikt system har mange fordeler, f.eks. motvirker automatisering av systemets injeksjonspumpehastighet og moment også forma-sjonstetting og er innpasset til å beskytte brønnen fra overtrykkssetting. Systemet kan også kjøres ved svært lave hastigheter og lave trykk som dermed motvirker store forma-sjonsbrudd. Imidlertid, når behovet oppstår kan høyt trykk og høy effekt anvendes for å danne brudd i formasjonen.

Det er også viktig å ha muligheten til å la oppslemmingen være i formasjonen i lengre perioder uten å tette til formasjonen eller ringrommet i foringsrøret. Derfor er en fremgangsmåte utviklet og inkludert i systemet for automatisk å injisere forhåndsblandet gel som har en flytegrense og fluidtapsegenskap inn i oppslemmingsblan-dingen, som dermed muliggjør for formasjonspåvirkning. En slik automatisk injeksjon kan programmeres til en forhåndsbestemt rate basert på formasjonsforhold eller for å møte virkelig endring i forholdene.

Automasjonen muliggjør videre for computerkontroll av et antall prosesser som dermed dramatisk reduserer eller eliminerer behovet for overdreven bemanning av systemet på konstant basis, og som dermed reduserer driftskostnadene.

Det er sterkt ønskelig å redusere medrevet partikkel-størrelse til mindre enn 100 mikron for å sikre vellykket borekaksinjeksjon over lang tid og for betydelig å øke borekaksvolumet en brønn kan motta. Jo mindre partikkel-størrelsen er, jo mindre tiltetting og brudd oppstår i jordformasjonen. Derfor er et viktig trekk ved injeksjons-prosessmodulen 12 dens mulighet til å redusere og fragmentere borekakspartikler som er suspendert i oppslemmingen 15 ved høy hastighet og trykk og som dermed motvirker tilstopping av borekaks-prosessystemet 5. Dette trekket motvirker nedstengning av boreoperasjoner på grunn av borekaksutstrømming grunnet tiltetning. Et aspekt med denne

høyhastighetsprosessen omfatter et oppstykkingssystem

i hvorved en ledning 38 som er koblet til utløpsledningen til injeksjonspumpen 30 er ledet til oppbevaringstanken hvor den er oppdelt i to dyser 40 som er rettet mot store plater 42. Når nødvendig kan denne ledningen 38 belastes ved et

høyt trykk, som dermed retter utløpsstrømmen fra injek-

) sjonspumpen 30 direkte inn i oppbevaringstanken 24 via dysene 40. Den medrevne borekaksen støter deretter mot de kraftige platene 42 med en høy hastighet som dermed frag-menterer slike partikler og som gjør oppslemmingen til og

med mer homogen. Dette systemet virker videre til å hydra-

i tisere de innførte gelkjemikaliene og til å forbedre flyteevnen til borekaksen 5 som dermed hjelper til i opp-slemmingsbehandlingen og til å forbedre kvalitetskontrollen av borekaksoppslemming 15.

Den andre utførelsen 50 som vist i fig. 6 utfører i hovedsak den samme funksjonen som den første utførelsen 10.

Imidlertid frembringer dette arrangement en mer kompakt og effektiv enhet. F.eks. er oppbevaringstanken 24 og de to oppslemmingstankene 16 og 22 blitt forent. Som vist i fig.

6 opptar oppbevaringstanken 52 en ende av rammen 54. En

i nedre del av oppbevaringstanken .52 er fjernet, som vist i fig. 8 for å frembringe plass for en kompressor og re-sirkulasjonspumpe 28. De to oppslemmingstankene 56, 57 opptar den gjenværende delen av rammen 54 tilstøtende

oppbevaringstanken 52 atskilt kun av en støtte 58.

) Oppslemmingstankene 56, 57 har skråstilte bunner 60, som vist i fig. 9, som strekker seg over bredden til rammen 54. Dette frembringer rom for å montere oppmalingspumpene 18, 19 under tankene. Dette arrangementet muliggjør at bredden

og høyden til rammen 54 kan holdes på et minimum, men

j allikevel opprettholdes maksimal kapasitet. Dermed frembringes en mindre nedre del, hvor plass er etterspurt. For å forbedre servicemuligheten, frembringes en hurtig-kobling 62 på alle pumpetilkoblingene som dermed muliggjør

for hurtig pumperensing, fjerning og/eller erstatning. Som vist i fig. 7 er risteenheten 20 ordnet over oppbevarings-og oppslemmingstankene 52, 56, 57 som muliggjør for enkel tilgang og visuell inspeksjon av tankenes indre via rist-plater 64. Viser nå til fig. 10 hvor vi ser et noe anner-ledes arrangement av kontrollapparatene for partikkel-størrelse som opptar plassen til høytrykksoppstykkings-systemet illustrert i fig. 4 i den første utførelsen 10. Denne utførelsen 50 anvender oppmalingspumpene 18 og 19 til å lede oppslemming 15 opp og gjennom et stående overløpsrør 66 som er avtakbart ved å koble vekk dekkplaten 68 og å koble opp hurtigkoblingen 62. Det stående overløpsrøret er koblet til en utskiftbar dyse 70 via et rørledd 72. Oppslemmingen 15 rettes deretter mot et utskiftbart opp-stykkingselement 74 omfattende en konisk del deri som igjen er tilkoblet via en gjenget stang 7 6 og en splint 78. Oppstykkingselementet kan derfor bli regulerbart senket til en tett kontakt med dysen 70 ved enkelt å dreie håndhjulet 80 som er koblet til den gjengete stangen 76, og som dermed regulerer partikkelstørrelsen i oppslemmingen 15. Som vist i fig. 11 muliggjør dette arrangementet ikke bare til at partikkelstørrelsen i oppslemmingen 15 kan reguleres fra toppen av tankene 56, 57, men muliggjør også for hurtig fjerning for rensing eller erstatning av det stående overløpsrøret 66, dysen 77 og oppstykkingselementet 74 fra toppen av tankene 56, 57. Som vist i fig. 12 støttes den gjengete stangen 76 av en avtakbar, gjenget mutter, og monteringsenheter 100 montert for å låse elementene 98.

Det må også forstås at ved å plassere oppslemmingstankene 56, 57 tilstøtende til oppbevaringstanken 52 atskilt kun av en felles delevegg som er noe under nivået til de omliggende veggene som dermed muliggjør for at oppslemmingen 15 i oppbevaringstankene strømmer over og inn i oppslemmingstankene 56, 57, hvis nødvendig.

Som fig. 6 viser kan rør 82 som leder fra utløpet til forsyningspumpen 28 rettes via en ventil 84 til det stående overløpsrøret 66 ordnet i den første oppslemmingstanken 56, som dermed videre reduserer partikkelstørrelsen i oppslemmingen i oppbevaringstanken. Rør 86 er også frembragt i hver av oppslemmingstankene som vist i fig. 11 som retter strømmen av oppslemming fra oppmalingspumpene 18, 19 tilbake til vibrasjonssikten 20 via ventilen 88 hvor borekaksen først ble levert via overføringssystemet 14 for separering. Riste- eller vibratorsikten 20 leverer all fluid og partikler av en forhåndsbestemt størrelse som passerer gjennom sikten som en strøm direkte til oppbevaringstanken, mens for stort borekaksmateriale blir sendt ut som overstrømning inn i borekaksoppslemmings-tankene 56, 57 for behandling av oppmalingspumpene 18, 19 og sikringssystemet for partikkelkvalitet kontrollert av oppstykking og resirkulasjonssystemet som omtalt ovenfor.

Som vist i fig. 13 omfatter den andre utførelsen videre både temperatursensorer 96 og viskositet og densitetssensorer 94 ordnet i hver av oppslemmingstankene og kontrollenheter for samme. Det er også forventet at kjemikalier som anvendes for å kontrollere viskositeten til oppslemming 16 kan føres via en ledning 102 inn i hver av oppslemmingstankene 56, 57 som vel som avfallsvann 104 og sjøvann 106 eller ferskvann for å kontrollere densiteten.

Som tidligere forklart kan injeksjonspumpen 30 erstattes av en stempel- eller sylinderforsterkerpumpe så som illustrert i fig. 14. Denne type pumpe 200 frembringer en dobbeltvirkende hydraulisk sylindersammensetning 202 som har doble stenger som strekker seg fra hver ende av stempelet og som dermed danner en dobbel stangsylinder. Hver stang blir deretter omgitt og omsluttet i en produktsylinder 204 som har en indre diameter noe større enn stangens diameter. Dermed forsterkes kraften til sylinder-stangen på grunn av ulikheten mellom det hydrauliske sylinderstempelets bevegelse og stangens bevegelse multiplisert med det hydrauliske trykket. Hver produktsylinder 204 omfatter en rørforgrening 206 ved en ende hvorved en kontrollventil 208 er tilkoblet til hver av de to gjenværende endene. En innløpsmanifoldledning 210 er koblet til en av kontrollventilene 208 ved hver produktsylinder 204 på en slik måte at manifoldledningen 210 også er tilkoblbar via hurtigkoblinger 212 til borekakstanken. En utløpsmanifoldledning 214 er også koblet til den gjenværende kontrollventilen 208 ved hver produktsylinder 204 på en slik måte at manifoldledningen 214 også er tilkoblbar via hurtigkoblinger 216 til borehodets injeksjonsledning. Den hydrauliske sylinderen 202 er koblet til en hydraulisk kraftenhet og et ventilsystem omfattende elektriske sensorer og kontrollenheter som vekselvis driver sylinderen 202. Den lineære sammenstillingen til pumpeenheten 200 muliggjør for at enheten passer fint innenfor det begrens-ede området i slisseanlegget til enhetene 12 og 50 som omtalt heri.

På grunn av at mange varianter og ulike utførelser kan utføres innenfor rammen av det oppfinneriske konseptet som er omtalt heri, og på grunn av at mange modifikasjoner kan utføres ved utførelsene som heri detaljert og i samsvar med de beskrivende kravene i loven, skal det forstås at detalj-ene heri må forstås som illustrative og ikke på en begrens-ende måte.

Claims

1. Et modulær behandlings- og injeksjonssystem (12) for injisering av borekaks (5) inn i en jordformasjon (48),karakterisert vedå omfatte: et oppslemmingssystem for produksjon og sirkulasjon av borekaksoppslemming (15), en mølle (26) for å redusere partikkelstørrelse til borekaks som er i borekaksoppslemmingen, og en injeksjonspumpe (30) for injisering av borekaksoppslemming inn i en jordformasjon, et reguleringssystem (36) for hastighet og dreiemoment for kontroll av hastighet til injeksjonspumpen (36), og en datamaskin for elektrisk kontroll av nevnte hastighet og dreiemomentregulering, prosessering og injiseringssystemer.

2. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedet innsamlings- og transportsystem (14) for å innsamle borekaks (5) og å transportere det til oppslemmingssystemet.

3. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat møllen (26) omfatter en høyhastighets-mølle.

4. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat møllen (26) omfatter en valsemølle.

5. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat oppslemmingssystemet omfatter en pumpe (18,19) med en impeller for sirkulasjon av oppslemmingen.

6. System i samsvar med krav 5,karakterisert vedat impelleren er lagt med en wolframkarbid impregnert matrix.

7. System i samsvar med krav 1,karakterisert veden partikkeloppstykkingsanordning for videre å redusere partikkelstørrelse til borekaks som er i oppslemmingen.

8. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat datamaskinen er innrettet til å kontrollere motorhastighet som en respons på dreiemoment-registrering.

9. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat datamaskinen er innrettet til å kontrollere drivkraft i injeksjonspumpen.

10. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat datamaskinen er innrettet til å automatisere prosessering og injeksjonssystemets injeksjoner som en respons på injiseringsvariabler til brønnformasj onen.

11. System i samsvar med krav 7,karakterisert vedat partikkeloppstykkingsanordningen omfatter en høytrykks oppslemmingsledning koblet til injeksjonspumpen og som munner ut inni en tank, hvor høytrykksledningen omfatter minst en dyse inni nevnte tank rettet mot en støtplate.

12. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat reguleringssystemet (36) for hastighet og dreiemoment omfatter en elektronisk, programmerbar kontrollenhet for motorhastighet med en dreiemomentsensitiv respons og effektbegrensende krets.

13. System i samsvar med krav 1,karakterisert vedat datamaskinen omfatter et program for å automatisere prosessering og injeksjonssystemets funksjoner som en respons på injiseringsvariabler til brønnformasjonen.

14. System i samsvar med krav 1,karakterisert veden fragmenteringsinnretning omfattende et antall dyser (40) koblet til en innstrømningsledning (38) fra injeksjonspumpens utløp, hvor dysene videre er rettet mot overflaten til en metallplate (42).

15. System i samsvar med krav 1,karakterisert veden elektrisk drivmotor for injeksjonspumpen, hvor den elektriske drivmotoren har en elektrisk hastighetskontrollregulering med mulighet for dreiemoment og effektbegrensning.

16. Fremgangsmåte for å behandle og injisere borekaks (5) inn i en jordformasjon tilstøtende et foringsrør, under boring,karakterisert vedå omfatte trinnene: a) å samle borekaks, b) å frembringe en oppslemming ved å legge til fluid til nevnte borekaks, c) å regulere størrelsen ved å male borekaksoppslemmingen, d) å homogenisere oppslemmingen ved å blande og å sirkulere den inn til alle faste partikler med-føres i blandingen, e) å fragmentere de medførte faste partikler ved å støte de faste partiklene ved et høyt trykk, mot en overflate, og f) å injisere borekaksen inn i en jordformasjon.

17. Fremgangsmåte i samsvar med krav 16,karakterisert vedat fragmenteringen av de medførte faste partiklene reduserer den faste partikkelstørrelsen til mindre enn 100 mikron.

18. Fremgangsmåte i samsvar med krav 16,karakterisert vedat trinnet med å frembringe en oppslemming videre omfatter trinnene: a) å forhåndsblande gel og lignende for å kontrollere flytegrense og fluidtap over lengre perioder, b) å frembringe et automatisert middel for å innføre gelen i oppslemmingen, og c) å programmere det automatiserte midlet for å inn-føre gelblandingen inn i oppslemmingen ved en forhåndsbestemt rate basert på formasjonsbetingelsene.

19. Fremgangsmåte i samsvar med krav 16,karakterisert vedat trinnene med å injisere borekaksen videre omfatter trinnene: a) å frembringe en injeksjonspumpe, b) å frembringe et elektrisk middel for å drive injeksjonspumpen, og c) Å frembringe en innretning for elektrisk å kontrollere hastigheten og for å beregne effekten til det elektriske midlet for å drive injeksjonspumpen.

20. Fremgangsmåte i samsvar med krav 19,karakterisert vedat det elektriske midlet blir kontrollert av elektronisk dreiemomentregistreringsbetingelser og ved variasjon av drivhastighet for å kompensere og å opprettholde et forhåndsvalgt trykk på nevnte borekaks under injiseringen.