NO329533B1 - Fremgangsmate og anordning for a fjerne borekaks fra borefluid - Google Patents

Abstract

Det omtales en fremgangsmåte og en anordning for å sikte borefluid (1) for å fjerne oppfanget borekaks, hvor fluid presses oppad fra den nedre siden til den øvre siden av en skråstilt eller horisontal gittersikt (22), slik at borekaks faller fra flaten (14) til sikten (22) under gravitasjon for å bli oppsamlet og fjernet, og renset fluid strømmer ut over sikten (22). Borekaksen (15) kan fjernes av en transportør (25, 26) eller ved en vibrerende gitteroverflate (22). Driftslivet til sikten blir dermed forlenget.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og en anordning for å fjerne borekaks fra borefluid, omfattende å lede fluid gjennom en vibrasjonssikt som ligger i et skrå eller horisontalt plan, hvor sikten har en toppflate og en bunnflate, og der bunnflaten er rettet nedover og toppflaten er rettet hovedsakelig oppover, idet fluid innledende bringes i kontakt med bunnflaten og ledes gjennom sikten og til toppflaten, virkende mot tyngdekraften, hvorved fluid som ledes gjennom sikten og borekaks som ikke passerer gjennom sikten setter seg hovedsakelig lavere enn bunnflaten til sikten.

Denne oppfinnelsen vedrører sikting av borefluid for å fjerne borekaks særlig, men ikke eksklusivt, for boreoperasjoner etter hydrokarboner så som olje og gass.

Under boring av et borehull blir en spylefluid sirkulert rundt i borehullet for å fjerne borekaks som genereres av borekronen. Denne borekaksen fanges i spylefluiden og forsøk gjøres på å fjerne all borekoks fra spylefluiden ved overflaten slik at spylefluiden kan gjenbrukes. Det industrielle uttrykket for denne spylefluiden er boreslam eller mud.

Stor innsats gjøres for å øke effektiviteten av fjerning av borekaks før gjenbruk, ettersom boreytelsen avtar ved økende innhold av borekaks. I verst tilfelle kan betydelige mengder borekaks gjøre muden ubrukbar og den må kastes. Ytelse til borekaksfylt mud kan forbedres ved enten å erstatte en del av muden, eller ved å utføre sekundær kjemisk og/eller mekanisk behandling. Kravene forden sekundære behandlingen og/eller erstatningen av mud øker betydelig driftskostnader og har ofte miljømessige påvirkninger.

Det er vanlig praksis og initialt å forsøke å fjerne hoveddelen av borekaksen ved å

strømme den borekaksfylte muden over og gjennom en anordning inneholdende en vibrasjonssikt, vanligvis referert til som en "shale shaker" eller "shaker". Vibrasjonssikten muliggjør for muden å bli filtrert gjennom en sikt som vibrerer på en slik måte at den transporterer borekaksen langs og av toppen av sikten (eller siktene) til sitt avsetningspunkt. Den rensede muden blir deretter enten pumpet ned i borehullet for å spyle ut videre borekaks eller sendes til sekundær behandling før gjenbruk. Jo smalere åpninger til hullene i vibrasjonssikten til nevnte shale shaker jo bedre er sikten til å fjerne fine partikler som er de mest skadelige for ytelsen til borefluiden.

Vibrasjonssikten er hovedmetoden for å fjerne borekaks fra muden. Generelt er det et robust stykke utstyr. Imidlertid er det flere ulemper med denne fremgangsmåten: Siktene tettes ofte til med borekaks som blir fanget opp i siktgitteret som resulterer i tap av overskuddsmud med avfallsborekaksen. Dette tapet av mud øker kostnader og kan være miljømessig uakseptabelt. For å unngå dette blir ofte grovere sikter (sikter med større åpninger) påsatt. Dette muliggjør at mer borekaks blir gjenværende i muden, som igjen øker mengden av tilleggsbehandling nødvendig for å returnere muden til dens ønskede egenskaper. I verste tilfelle kan hoveddelen av siktarealet bli dekket eller tilplugget med borekaks, noe som resulterer i at meste-parten av muden blir kastet med borekaksen. Dette er ofte referert til som sikttil-stopping.

Siktene har ikke et langt liv, særlig når finere gittersikter (sikter med mindre åpninger) blir benyttet. Det er derfor dyrt å operere fine sikter som fjerner meste-parten av borekaksen. Faktisk blir svært ofte sikter med de minste åpningene ikke benyttet på grunn av at erstatningskostnader av sikten overgår tilleggsbehandl-ingskostnadene forbundet med behandling av muden for å gjøre den egnet til formålet. I de verste tilfeller kan livet til sikten være så lavt som noen få timer. Siktslitasje er sammensatt av det faktum at borekaks sammenhengende samles opp på lengden av sikten. Siktslitasje er høyest ved det punktet hvor fluiden først treffer sikten. Siktene kan derfor bli kastet når en stor del av sikten har relativt lite slitasje.

Gjennomstrømning av siktene, ofte referert til som ledningsevne, avtar vanligvis når finere gittersikter benyttes, ettersom prosentmessig vaiere i forhold til åpent hullområde øker. Således at for et gitt siktareal, når høyere gjennomstrømning er nødvendig, er det ofte nødvendig å påsette større sikter som tillater mer borekaks å bli gjenværende i muden.

Gjennomstrømningen eller ledningsevnen gjennom siktene reduseres ettersom mengden av borekaks i muden øker, som kan være tilfelle når boreratene øker. Dette på grunn av tildekning av siktåpningene med borekaks. For å unngå tap av mud kan det være nødvendig å påsette større sikter, som igjen tillater tilleggs-mengder av borekaks å bli gjenværende i muden.

Sikter er dyre og tar tid å erstatte. Når siktene erstattes kan det være nødvendig å redusere sirkulasjonsraten til muden, som reduserer ytelsen til boreoperasjonen. Selv de få minuttene det tar å utføre endringen kan tilføye betydelige kostnader til en kostbar boreoperasjon.

Siktareal er begrenset ettersom dybden på fluidbadet på toppen av siktene er begrenset av vanskeligheten med å transportere borekaks oppover for å bli avsatt ved hjelp av kun vibrasjon.

Figur 1 illustrerer et apparat i samsvar med kjent teknikk, hvori borekaksfylt mud 1 strømmer nedover gjennom en vibrerende flat sikt 2 for å filtrere ut borekaksen. Sikten 2 vibreres ved å vibrere hele legemet til apparatet ved bruk av motorene 3 med eksentriske vekter, for eksempel. Den rensede muden går ut av apparatet og er deretter hovedsakelig klar for gjenbruk. Borekaks som ikke passerer gjennom sikten fanges opp på sikten og transporteres av retningen og amplituden til siktvibreringen oppover mot en utløp 4. Korrugertformede sikter er ofte referert til innen industrien som pyramidesikter. I kjente sikter passerer muden enten vertikalt ned gjennom sikten, som er tilfelle med flate sikter, eller har en nedoverrettet komponent til strøm-ningen, som er tilfelle med pyramidesikter. Nyere arrangementer er blitt foreslått hvor vinkelen til sikten økes og kan være delvis vertikal.

Eksempler på denne generelle sammenstillingen av filter er omtalt i US-A-4 459 207, WO-A-02 43 832 og WO-A-03 028 907.

Videre vises til US2003075489 A1, og som omhandler en fremgangsmåte og anordning for å sikte en slurry for å fjerne borekaks, hvor fluid ledes oppad fra den nedre siden til den øvre siden av en vibrasjonssikt.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å frembringe et apparat for å sikte mud som reduserer ulemper til kjent utstyr.

Fremgangsmåten i samsvar med oppfinnelsen er kjennetegnet ved at for å fjerne borekaksen transporteres borekaksen som setter seg under sikten, oppover og ut av nevnte fluid.

Anordningen i samsvar med oppfinnelsen er kjennetegnet ved at for fjerning av borekaksen omfatter anordningen transportmidler frembrakt hovedsakelig under eller lavere enn sikten, for å transportere borekaksen som setter seg lavere enn sikten, oppover og ut av sikten.

Alternative utførelser av fremgangsmåten og anordningen er angitt i respektive uselvstendige krav 2-7 og 9-15.

Borefluid eller mud må innføres mellom siktene og må tvinges opp gjennom sikten slik at muden har en oppoverrettet komponent til strømningen. Hydrostatisk trykk eller påført trykk benyttes for å aktivere den vertikale komponenten av strømningen; dette trykket må være tilstrekkelig til å tvinge muden gjennom sikten ved en akseptabel rate. Ideelt bør dette trykket være høyt nok til å frembringe tilstrekkelig gjennomstrømning, men lavt nok til å motvirke at borekaks tvinges inn på sikt-overflaten som gjør dens fjerning mer vanskelig. Ideelt er det hydrostatiske trykket nødvendig tenkt å være mellom 0 og 15 kPa avhengig av høyden til sikten. Oppfinnelsen kan også benyttes til å fjerne deler av fluiden før prosessering av borekaksen over konvensjonelle vibrasjonssikter.

Midlene for å transportere og tørke borekaksen kan være tilsvarende som kjente rensemekanismer, dvs. amplitude og retning av vibreringen til sikten vil transportere borekaks ut av shakeren. Imidlertid, i denne oppfinnelsen, trenger ikke overflaten til fundamentet til badet som transporterer borekaksen være en sikt som maksimerer ledeevne som kjent teknikk, men kan være en sikt som maksimerer siktens levetid. Alternativt kan dette være en grovmaskinert plate, som har to fordeler; naturlig slitasje reduserer og hastigheten borekaksen fjernes ut av shakeren forbedres ettersom borekaks har mindre sannsynlighet for å bli oppfanget i siktåpningene. Alternativt med denne oppfinnelsen kan ulike andre midler for å fjerne borekaks, så som omdreiende belter eller kjeder også benyttes for å transportere borekaks ut av den nedsenkede delen av apparatet.

I en utførelse av oppfinnelsen tillates den separerte borekaksen å sette seg i en tank som har en skruetransportør eller andre transportmidler for fast material i den tilhørende nedre del for å fjerne fastmaterialet. Transportmidlene drives kun når væskeinnholdet til det satte fastmaterialet er under et forhåndsbestemt nivå, for således å minimere behovet for videre separasjonstrinn. Sensorer kan være frembrakt i tanken for å bestemme vanninnholdet over skruetransportøren eller andre transportmidler.

Når en grovmaskinert plate benyttes må platen være grovmaskinert på en slik måte at den maksimerer transporthastigheten av borekaks av vibrasjonssikten. Vanligvis bør hakkene og utstikkene på den grovmaskinerte platen være mindre enn vibrasjonsamplituden til vibrasjonssikten i høyde, og utstikkene bør ikke være mer enn vibrasjonsamplituden fra hverandre. Vanligvis er vibrasjonsamplituden i et område på 0,2-10 millimeter. Det kan være nødvendig å belegge platen med et ikke-klebende material dersom klebende borekaks støtes på under boreoperasjonen.

En videre fordel med oppfinnelsen er at, hvorved kjente teknikker ofte måtte støtte seg på strømning av mud gjennom etterfølgende finere sikter på en eller flere shakere for å oppnå den ønskede effekten, muliggjør denne oppfinnelsen for flere mudbad med det sluttønskede siktgitteret påsatt en shaker.

Når det er viktig å redusere mengden mud forbundet med borekaks, kan en konvensjonell shaker, skrupresse eller sentrifugalanordning benyttes for å samle opp tilleggsmud forbundet med borekaksen.

En videre fordel med oppfinnelsen er at sikter med mindre åpninger kan benyttes for en gitt gjennomstrømning. Opphoping eller tilstopping av sikter er ikke så sannsynlig som ved kjent utstyr ettersom gravitasjonen vil assistere ved fjerning av borekaksen fra sikten, noe som vil muliggjøre mindre partikler av borekaks å bli fjernet og således øke den lange levetiden og ytelsen til muden.

En annen fordel med oppfinnelsen er at naturlig slitasje på siktene vil bli betydelig redusert, ettersom borekaks ikke vil samles opp på en øvre overflate til sikten. Dette vil føre til lengre liv av siktene og således reduserer siktkostnader.

En annen fordel med oppfinnelsen er at sikten kan fremstilles på en slik måte at den maksimerer overflateområdet til sikten uten betydning for effekten av formen til sikten på transporten av borekaks av shakeren.

En annen fordel med oppfinnelsen er at kapasiteten enkelt kan økes ved å tilføye videre bad og siktsammenstillinger til en shaker for å drives i parallell, som således øker overflatesiktareal og reduserer det totale utstyrskravet. I motsetning er kjente shakere, hvor siktene er kaskadert, hvor etterfølgende finere sikter er benyttet for å oppnå det ønskede separasjonsnivå, og gjennomstrømning er begrenset, mens kapitalkostnader er høye.

En siste fordel med oppfinnelsen er at med kjent teknikk må vaierne som benyttes for å lage sikten være svært fine og svært sterke for å forbedre gjennomstrømningen og gi et langt liv. I denne oppfinnelsen kan, på grunn av at overflateområdet til sikten kan økes betydelig i forhold til kjente sikter, tykkere (og således lengrevarende) strenger benyttes for å lage siktene, i tillegg på grunn av at siktene ikke utsettes for naturlig slitasje til tradisjonelle vibrasjonssikter kan ulike andre siktmaterialer så som plastikk eller mykere metaller vurderes. Figur 1 viser skjematisk et kjent siktingsapparat; Figur 2 viser skjematisk ulike strømningsbaner av mud i anordningene i samsvar med oppfinnelsen; Figur 3 viser skjematisk, fra enden, et apparat i samsvar med en eksempelutførelse av oppfinnelsen; Figur 4 viser fra siden apparatet i Figur 3;

Figur 5 illustrerer en alternativ utførelse av oppfinnelsen, og

Begrepsmessig viser figur 2 de nye strømningsretningene for borefluid eller mud med oppfanget borekaks. Muden passerer gjennom sikten enten vertikalt 5, horisontalt 6, eller med en oppoverrettet komponent 7. Borekaksen faller på grunn av gravitasjon til den nedre overflaten 8 hvor den transporteres ut av apparatet. Den nedre overflaten 8 kan være en gittersikt, en grovmaskinert plate eller et roterende belte eller kjede(r). Konstruksjon av apparatet må være slik at det ikke er mulig for borekaksfylt mud å passere forbi siktene. I motsetning til i kjente sammenstillinger innføres muden i en beholder under siktene, ikke ovenifra siktene. Trykket nød-vendig for å tvinge muden gjennom sikten frembringes av høyden av mudbadet tilstøtende siktbeholderen, selv om alternativt dette også kan frembringes av andre midler så som en sentrifugalpumpe.

Viser nå til figurene 3 og 4, hvor borekaksfylt fluid eller mud innføres inn i et bad 9, og fluiden tvinges gjennom en vibrasjonssikt 10 inn i en kanal 11 som tillater den hovedsakelig borekaksfrie muden å strømme via rørverk eller kanaler 12 til tanker for etterfølgende gjenbruk. Den rensede muden kan enten komme ut fra shakerne fra sidene eller bunnen av shakeren. Borekaksen faller under gravitasjon til en nedre overflate 13, som transporterer borekaksen ut fra under sikten ved vibrasjon eller via et bevegende belte. En skråstilt overflate 14 transporterer borekaksen ut av badet. Denne form for transport kan alternativt være et bevegelig belte; imidlertid er den foretrukket tilsvarende til kjente skråstilt overflater og består av en vibrasjonssikt som vil medvirke til fjerning av mud fra borekaksen. Borekaksen 15 som kommer ut av anordningen kan sendes til en skrupresse, sentrifugalanordning eller kjente shakere for videre gjenvinning av mud inngående forbundet med borekaks.

Figur 5 viser et alternativt arrangement, hvori et hovedkar 20 inneholder et filterlegeme 21 hvis nederste vegg består av en sikt 22 som kan vibreres med legeme 21 eller tilhørende uavhengig. I begge tilfeller er energi nødvendig for å vibrere sikten betydelig mindre enn det som ville være nødvendig for vibrasjon av hele apparatet som med kjente apparater. Borekaksfylt mud kommer inn ved 23 og trykkhøyden til mud over nivået til sikten 22 er tilstrekkelig til å drive muden gjennom sikten inn i legemet 21, hvorfra den kan strømme ut ved 24 for gjenbruk. Borekaks som oppfanges av sikten 22 drives bort av vibrasjonen og faller på et horisontalt transportbelte 25, som transporterer det bort på et skråstilt transportbelte 26. Dette belte 26 transporterer borekaksen ut av muden og avsetter den inn i en renne 27, hvorfra den faller på en sekundær vibrasjonssikt 28 anordnet for å fjerne restmud for gjenbruk før fjerning av borekaksen for kasting.

Det vil forstås at, selv om borekaksen er representert i tegningene som usammen-hengende klumper eller bergstykker, vil den vanligvis ha en blanding av større og mindre partikler og stykker.

Selv om eksempelutførelse av oppfinnelsen er illustrert i og beskrevet med henvis-ning til tegningene, kan apparatet i samsvar med oppfinnelsen konfigureres på mange måter innenfor rammen av oppfinnelsen som definert av kravene.

Claims (15)

1. Fremgangsmåte for å fjerne borekaks (15) fra borefluid, omfattende å lede fluid gjennom en vibrasjonssikt (10, 22) som ligger i et skrå eller horisontalt plan, hvor sikten har en toppflate og en bunnflate, og der bunnflaten er rettet nedover og toppflaten er rettet hovedsakelig oppover, idet fluid innledende bringes i kontakt med bunnflaten og ledes gjennom sikten (22) og til toppflaten, virkende mot tyngdekraften, hvorved fluid som ledes gjennom sikten og borekaks som ikke passerer gjennom sikten setter seg hovedsakelig lavere enn bunnflaten til sikten, karakterisert ved at for å fjerne borekaksen transporteres borekaksen som setter seg under sikten (22), oppover og ut av nevnte fluid.

2. Fremgangsmåte i samsvar med krav 1, karakterisert ved å plassere (13, 14, 25, 26) transportmidler under sikten for å transportere borekaksen vekk fra sikten.

3. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at transportmiddelet omfatter en vibrerende, grovmaskinert plate.

4. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3, karakterisert ved den grovmaskinerte platen omfatter utstikk som rager ut fra platen med en avstand som er mindre enn vibrasjonsamplituden til platen.

5. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3, karakterisert ved at utstikkene adskilles innbyrdes med en avstand som er mindre enn vibrasjonsamplituden til platen.

6. Fremgangsmåte i samsvar med krav 3, 4 eller 5, karakterisert ved at den grovmaskinerte platen utstyres med et ikke-klebelig belegg.

7. Fremgangsmåte i samsvar med krav 2, karakterisert ved at transportmiddelet omfatter kjeder eller minst et endeløst belte (25, 26).

8. Anordning for å fjerne borekaks (15) fra borefluid, omfattende en vibrasjonssikt (22) som ligger i et skrå eller horisontalt plan, hvor sikten har en bunnflate rettet nedover og en toppflate rettet oppover, hvorved vibrasjon av sikten (22) er innrettet til å fjerne borekaks fra bunnflaten til sikten, idet borekaks som ikke passerer sikten setter seg hovedsakelig lavere enn bunnflaten til sikten, og at et fluidinnløp (23) til sikten er plassert i nærheten av sikten slik at fluid som innledende kommer i kontakt med bunnflaten til sikten (22) passerer gjennom sikten og til toppflaten, virkende mot tyngdekraften, karakterisert ved at for fjerning av borekaksen omfatter anordningen transportmidler (13, 14, 25, 26) frembrakt hovedsakelig under eller lavere enn sikten (22), for å transportere borekaksen som setter seg lavere enn sikten, oppover og ut av sikten.

9. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved at transportmiddelet omfatter en vibrerende, grovmaskinert plate.

10. Anordning i samsvar med krav 9, karakterisert ved at den grovmaskinerte platen omfatter utstikk som rager ut fra platen med en avstand som er mindre enn vibrasjonsamplituden til platen.

11. Anordning i samsvar med krav 9, karakterisert ved at utstikkene er innbyrdes atskilt med en avstand som er mindre enn vibrasjonsamplituden til platen.

12. Anordning i samsvar med krav 9,10 eller 11, karakterisert ved at den grovmaskinerte platen er utstyrt med et ikke-klebelig belegg.

13. Anordning i samsvar med krav 8, karakterisert ved transportmiddelet omfatter et endeløst belte (25, 26) eller bevegelige kjeder.

14. Anordning i samsvar med et av kravene 8-13, karakterisert ved videre å omfatte separasjonsmidler (28) forbundet med transportmidlene for å fjerne oppfanget mud fra borekaksen.

15. Anordning i samsvar med et av kravene 8-14, karakterisert ved at vibrasjonssikten (10, 22) ligger i et hovedsakelig horisontalt plan.