NO325680B1 - "Fremgangsmate for fjerning av forurensninger fra oljeholdig borekaks som kommer fra boringen av oljebronner, og samtidig gjenvinning av oljekomponenten". - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fjernelse av forurensninger fra oljeholdig kaks som kommer fra boringen av oljebrønner, og samtidig gjenvinning av oljekomponenten, omfattende blanding av nevnte kaks med C02 i flytende form.

Mer spesifikt angår den foreliggende oppfinnelsen en fremgangsmåte for fjernelse og gjenvinning av oljekomponenten fra borkaks som tillater den samtidige deklassifiseringen av kakset fra farlige avfallsprodukter.

Uttrykket "borkaks", som anvendt i den foreliggende beskrivelsen og patentkravene indikerer det knuste materialet som dannes under boringen og blandes med boreslam. Dette er derfor et fluid med en reologi typisk for vannholdige suspensjoner med et høyt innhold av fast stoff, slik som slam eller oppslemning.

Som eksempler på skrifter som beskriver kjent teknikk på dette området skal nevnes følgende patenter: CA 2436625, NO 165576, US 5053082 og JP 4-293890, hvorav det førstnevnte angir bruk av flytende C02 og ekstraksjon i superkritisk tilstand. Prosessen utføres mellom 100 og 400 °C.

Det er kjent at funksjonen til boreslam er å konsolidere veggene i hullet til en oljebrønn, beskytte metalldelene mot korrosjon og kjøle og smøre borkronen under boring. Slam, som kan være vannbasert eller oljebasert, tilfører også trykk for å holde den geologiske formasjonen komplett og har funksjonen av å føre kakset dannet ved boringen som utføres av borkronen til overflaten. Oljeslam omfatter f.eks. mineralolje, barytt, bentonitt og andre additiver slik som emulgeringsmidler og polymerer.

Tidligere ble borkakset, for det meste fra plattformer til sjøs, tømt i sjøen og dannet et uakseptabelt nivå av miljøpåvirkning. Det er også betydelige problemer med hensyn til dispersjon på bunnen.

Forskjellige fremgangsmåter anvendes for å fjerne oljeslam fra kakset, blant disse, vaskesystemer med vaskemidler, termiske og destilleringssystemer. Hovedulempen til disse fremgangsmåtene er henholdsvis koblet til lav effektivitet, begrenset sikkerhet, spesielt ved drift til sjøs, høye kostnader og komplisert anleggskonstruksjon.

Anvendelsen av et komprimerbart løsemiddel for gjenvinningen av olje fra borkaks, med akseptable konsentrasjonsnivåer av restprodukt i det faste stoffet, ble foreslått med henvisning til "overkritiske prosesser", med andre ord å bringe fluidet over dets kritiske tilstander under behandlingen av kakset. Anvendelsen, beskrevet i S. Saintpére et al.

(2000), "Supercritical C02 extraction applied to oily drilling cuttings", SPE 63126, SPE International, som benytter karbondioksyd (C02), er ikke konkurransedyktig fra et økonomisk synspunkt.

Det ble også bekreftet at behandlingsprosessen utført med C02 under overkritiske forhold er sterkt avhengig av de fysisk-kjemiske egenskapene til kakset som setter fjerneeffektiviteten i fare, med tanke på oijegjenvinning og restproduktkonsentrasjon i det faste stoffet.

Det er nå funnet at den oljeholdige delen av kakset som kommer fra boringen av oljebrønner kan fjernes med en utvinningsfremgangsmåte som anvender C02 i flytende form som løsemiddel, for å oppnå en olje med de samme egenskapene som slam-blandingsproduktet og hvilken, når egnede additiver er tilsatt, kan brukes om igjen i andre boringer hvorved den faste delen (kakset) kan føres tilbake til omgivelsene eller sendes til konvensjonell avhending.

Med hensyn til C02 bragt til såkalt "overkritiske" tilstander, eller forbi det kritiske punktet, har anvendelsen av C02 i flytende form de følgende fordelene: - mindre dehydrering av den faste fasen og dermed mindre vannproduksjon som må sendes til behandling, - redusering av anleggskostnader, på grunn av de begrensede driftstrykkene, med tanke på utstyr og rør.

I tillegg er oljefraksjonen som fjernes med anvendelse av det komprimerbare fluidet fullstendig gjenvunnet ved slutten av prosessen, uten å bli forurenset av prosesserings-løsemiddel og kan anvendes igjen for etterfølgende prosesseringer, etter raffineringspro-sesser og/eller tilsetting av egnede additiver.

Anvendelsen som løsemiddel for et fluid kompatibelt med problemer assosiert med forurensning, slik som C02, er i overensstemmelse med det økende kravet til miljø-beskyttelse, som et resultat av den ufarlige naturen til fluidet og også på grunn av den absolutte mangel på forurensende avfallsprodukter som kommer fra prosessen. Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, for fjernelse av forurensninger fra oljeholdig kaks som kommer fra boringen av oljebrønner, og samtidig gjenvinning av oljekomponenten, omfatter, i et trinn a, blanding av nevnte kaks med C02 i flytende form, og fremgangsmåten kjennetegnes ved utførelse av blandingen i trinn a ved en trykkverdi fra 45 til 80 bar og en temperatur samsvarende med metningsverdien, med oppløsning av oljefraksjonen til kakset,

b. fjernelse av den flytende fasen (løsning) fra den faste fasen (kaks),

c. ekspansjon og oppvarming av løsningen som forlater trinn b, med gjenvinning av den avhendede oljefraksjonen, og C02 i dampfase, d. nedkjøling og kondensering av prosess-C02 og dets resirkulering til trinn a,

evt. etter underkjøling.

Utførelsesformer av fremgangsmåten er angitt i de etterfølgende patentkravene 2-10.

Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen har betydelige fordeler både fra et økonomisk og et miljømessig synspunkt. Borkakset, definert ved nåværende regler som skadelige avfallsprodukter, har slike egenskaper som, etter behandling, gjør det kompatibelt med omgivelsene, hvorved den oljeholdige delen som er fjernet kan brukes om igjen som boreslam, med tilsetting av eventuelle additiver.

Løsemiddelet som anvendes er inert under prosess- og omgivelsestilstandene. Prosessen drives i en lukket syklus, med fullstendig resirkulering av C02.

Fremgangsmåten som er gjenstand for den foreliggende oppfinnelsen inkluderer anvendelsen av maskiner med små dimensjoner og dermed med muligheten for anvendelse også for applikasjoner til sjøs. Fra et økonomisk synspunkt anses den foreliggende oppfinnelsen for å være av stor interesse i forhold til alternative prosesser på land.

Et anvendelseseksempel som angår fjernelsen av oljefraksjonen fra vanlig kaks skal beskrives i det følgende.

EKSEMPEL

En typisk utførelse av fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelsen er skjematisert i blokkskjemaet vist på den vedføyde tegningen.

Kakset som skal behandles fylles i en ekstraksjonskolonne 3 i henhold til kjent teknikk.

Ekstraksjonskolonnen er utstyrt med filtreringsskillevegger opp- og nedstrøms, generelt dannet av porøst stål, for begrensning av kakset.

Etter lukking trykksettes ekstraksjonskolonnen 3 med C02 i dampfase, tatt fra en oppsamlingstank 1. Trykksettingen kan skje fra innløpet ved bunnen av tanken eller fra innløpet ved toppen, vanligvis fra bunnen.

Når en trykkverdi er nådd, som er nær den i oppsamlingstanken, avbrytes dampma-tingen, og ekstraksjonskolonnen 3 mates med C02 i flytende form, fremdeles fra oppsamlingstanken 1.

Den fullførte fyllingen av reaktoren er oppnådd ved å anvende en volumetrisk pumpe 7 anbragt oppstrøms for ekstraksjonskolonnen 3, ved å suge det flytende C02 fra oppsamlingstanken 1.

Det flytende C02 fordeles jevnt i kakset, og løser opp oljefraksjonen.

Hele anlegget trykksettes etter en analog prosedyre, i alle deler. Fjernefasen begynner ved kontinuerlig å mate det flytende C02 til ekstraksjonskolonnen 3 ved anvendelse av pumpesystemet, med ekstraksjonskolonnen anbragt i linje med hensyn på strømmen av løsemiddelet.

Den flytende løsningen som forlater ekstraksjonskolonnen 3, omfattende C02- løse-middelet og den oppløste oljefraksjonen, strømmer gjennom en ventil 4 hvor den gjennomgår dekomprimering ved en lavere trykkverdi. Oljefraksjonen blir dermed kontinuerlig fjernet fra kakset.

Væske-dampblandingen som dannes etter lamineringen sendes til en varmeveksler 5 som har som funksjon å bringe C02-Iøsemiddelet som danner blandingen til dampfase, hvorved oljefraksjonen separeres fra strømmen som flytende fase.

Blandingen av C02-damp og flytende oljefase ledes gjennom en separator 6 med en sykloneffekt, eller en serie av flere separatorer med en tyngdekraft- og sykloneffekt, for å oppnå den fullstendige separasjonen av den flytende oljefraksjonen fra C02-damp-strømmen.

Et ekstra separasjonsfilter kan inngå i separasjonsseksjonen.

Den flytende oljefraksjonen samles opp ved bunnen av separatoren eller separatorene 6, fra hvilke den fjernes ved periodisk utslipp gjennom en ventil anbragt ved bunnen av hver separator 6.

C02 i gassformet dampgassfase som forlater separasjonsseksjonen kjøles og kondenseres i en kondensator 8, og gjenvinnes i oppsamlingstanken 1, hvorfra det anvendes for gjenstarting av ekstraksjonssyklusen etter underkjøling i en kjøler 2.

Med henvisning til fjernesyklusen, skjer bevegelsen av løsemiddelet ved hjelp av en volumetrisk pumpe 7 som suger væsken som forlater oppsamlingstanken 1 og komprimerer den til trykkverdien i oppsamlingstanken 1.

Fjernefasen forlenges inntil den nødvendige gjenvinningsparameteren er oppnådd, med henvisning til prosenten av oljefraksjon fjernet i forhold til dens opprinnelige innhold i kakset (fjerneprosentandel), eller prosentandelen av oljefraksjonen fjernet i forhold til kvantiteten av behandlet råkaks (utbytteprosentandelen).

Tidsparameteren til fjerneprosessen er gitt av forholdet mellom mengden av C02 som anvendes i forhold til vekten av det behandlede kakset. Dette vektforholdet avhenger av prosessparametrene, typen løsemiddel som anvendes, og typen kaks som behandles, og er fra 4 til 30, vanligvis 10.

Når fjernefasen har blitt avbrutt av stansen av den kontinuerlige strømningen av C02, blir ekstraksjonskolonnen 3 isolert, og løsemiddelet inneholdt i denne gjenvinnes ved anvendelse av en hjeipekompressor, nødvendig i denne fasen for komprimering av dampen ved trykket i oppsamlingstanken 1.

Gjenvinningsfasen for C02 er etterfulgt av den siste trykkavlastningsfasen til den atmosfæriske verdien og etterfølgende gjenvinning av det behandlede kakset, etter de kjente fremgangsmåtene.

Data med henvisning til en test utført i henhold til fremgangsmåten beskrevet ovenfor er som følger:

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for fjernelse av forurensninger fra oljeholdig kaks som kommer fra boringen av oljebrønner, og samtidig gjenvinning av oljekomponenten, omfattende trinn a. blanding av nevnte kaks med C02 i flytende form, karakterisert ved utførelse av blandingen i trinn a ved en trykkverdi fra 45 til 80 bar og en temperatur samsvarende med metningsverdien, med oppløsning av oljefraksjonen til kakset, b. fjernelse av den flytende fasen (løsning) fra den faste fasen (kaks), c. ekspansjon og oppvarming av løsningen som forlater trinn b, med gjenvinning av den avhendede oljefraksjonen, og C02 i dampfase, d. nedkjøling og kondensering av prosess-C02 og dets resirkulering til trinn a, evt. etter underkjøling.

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, hvori blandingen av kakset skjer ved et trykk fra 45 til 70 bar, hvorved separasjonen av den oljeholdige fraksjonen utføres ved et trykk fra 30 til 60 bar.

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 og 2, hvori blandetrinnet til kakset og separa-sjonstrinnet av den oljeholdige fraksjonen skjer ved en temperatur nær metningsverdien til den flytende fasen.

4. Fremgangsmåte i henhold til et hvert av kravene 1 til 3, hvori underkjølingsgraden av det flytende C02 varierer fra 0 til 5°C.

5. Fremgangsmåte i henhold til et hvert av kravene 1 til 4, hvori det flytende C02 mates til en ekstraksjonsbeholder (3) i et forhold fra 2 til 20 ganger vekten med hensyn på kakset.

6. Fremgangsmåte i henhold til et hvert av kravene 1 til 5, hvori bevegelsen av det flytende C02 utføres ved anvendelse av en volumetrisk pumpe (7) anbragt mellom en oppsamlingstank (1) og en ekstraksjonsbeholder (3).

7. Fremgangsmåte i henhold til et hvert av de tidligere kravene, hvori den utvunnede oljeholdige fasen separeres ved anvendelse av en eller flere separatorer (6) på linje.

8. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, hvori separasjonsseksjonen omfatter en enkelt separator med sykloneffekt.

9. Fremgangsmåte i henhold til krav 7, hvori separasjonsseksjonen omfatter to separatorer, den første med tyngdekraftvirkning, den andre med en sykloneffekt.

10. Fremgangsmåte i henhold til kravene 7-9, hvori et filter for separering av den medførte væsken er anbragt nedstrøms for separasjonsseksjonen.