NO336178B1 - Fremgangsmåte og anordning for å rense borekaks - Google Patents

Description

FREMGANGSMÅTE OG ANORDNING FOR Å RENSE BOREKAKS

Denne oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for å rense borekaks. Nærmere be-stemt dreier det seg om en fremgangsmåte for å rense borekaks, hvor borekakset omfatter borekaks og oljebasert borevæske og hvor en betydelig andel av borevæsken er fjernet fra borekakset. Oppfinnelsen omfatter også en anordning for behandling av slikt borekaks.

Under boreoperasjoner i forbindelse med petroleumsutvinning anvendes betydelige mengder oljebasert borevæske. Borevæsken strømmer til overflaten medbringende borekaks fra boreoperasjonen i borehullet.

En vesentlig andel av borevæsken separeres umiddelbart fra borekakset, mens borekakset med den resterende andel oljebasert borevæske behandles separat.

Relativt strenge myndighetskrav forhindrer at borekakset kan slippes ut i omgivelsene. Det er kjent å tilbakeføre borekaks i slurrifisert tilstand til et borehull, men en vesentlig andel av borekakset sendes til behandlingsanlegg for slik borekaks.

Ifølge kjent teknikk renses borekakset ytterligere ved sentrifugering, vasking ved hjelp av kjemikalier eller termisk behandling. Gjeldende myndighetskrav betinger at restandelen av olje må være mindre enn 10 g/kg tørrstoff for å kunne deponere borekakset i omgivelsene.

Særlig når det er tale om boreoperasjoner til havs er det innlysende at transport og påfølgende behandling av borekakset er kostbart og miljømessig betenkelig, idet transport og i det minste enkelte av de kjente renseoperasjoner krever betydelige mengder energi.

Patentskrift US 3,860,019 viser en fremgangsmåte for å rense borekaks. En betydelig andel av borevæsken fjernes fra borekakset før rensing ved at borekakset først ledes nedover en skråstilt og gjennomstrømbar vibrasjonssikt slik at det meste av bore-slammet renner av borekakset og ned gjennom vibrasjonssikten. Deretter ledes bore kakset videre og inn i et vaskekammer som omfatter et dysesystem for påføring av et såpemiddel. Blandingen av borekaks og såpemiddel strømmer ut gjennom bunnen av vaskekammeret for så å strømme videre i en kanal hvor borekakset og såpemidlet sammenblandes. Såpemidlet løser opp og skiller oljeholdig væske fra borekakset nedenfor og nedstrøms for vaskekammeret. Patentskrift US 3,161,483 viser en beholder som inneholder et pulverformet materiale. Beholderen kan vibreres samtidig som det ledes et gassformig eller luftformig fluid inn via åpninger i bunnen av beholderen. Derved strømmer fluidet gjennom pulveret fra bunn til topp i pulveret mens beholderen og pulveret vibreres. Prosessen forhindrer at pulveret klumper seg sammen slik at pulveret lett kan strømme ut av beholderen mens vibrasjons- og gjennomstrømnings-prosessen foregår.

Oppfinnelsen har til formål å avhjelpe eller redusere i det minste én av ulempene ved kjent teknikk.

Formålet oppnås i henhold til oppfinnelsen ved de trekk som er angitt i nedenstående beskrivelse og i de etterfølgende patentkrav.

Det er tilveiebrakt en fremgangsmåte for å rense borekaks som omfatter borekaks og oljebasert borevæske, hvor en betydelig andel av borevæsken er fjernet fra borekakset, og hvor fremgangsmåten omfatter: - å anbringe borekakset i en beholder; - å vibrere beholderen inntil partikkelfluidisering av borekakset finner sted; - å opprettholde borekakset i partikkelfluidisert tilstand under den påfølgende behandling.

Fremgangsmåten kjennetegnes ved at den videre omfatter:

- å tilsette en såpe til borekakset via utløpsåpninger i et fordelingsrør som befinner seg inni borekakset i beholderen; - å la såpen strømme gjennom borekakset mens borekakset er partikkelfluidisert idet denne oppoverstrømning er forårsaket av en høyere egenvekt på borekakset enn egenvekten på såpen;

- å drenere væske fra et øvre parti av beholderen; og

- deretter å tømme renset borekaks ut av et nedre parti av beholderen.

Med partikkelfluidisering (engelsk: Soil liquifaction) menes heren tilstand hvor relativt tørt materiale ved hjelp av vibrasjon bringes i en tilstand hvor det strømmer som en væske. I det etterfølgende anvendes betegnelsen fluidisert for partikkelfluidisert.

Ved å fluidisere borekakset ved hjelp av vibrasjon vil borekaksets faste legemer, her betegnet partikler, bringes til å slite mot hverandre og derved løsgjøre en del av den oljebaserte borevæske fra partiklene. Tilsetting av såpe til det fluidiserte borekaks bidrar til at borevæsken slipper sin binding til partiklene. Prosessen er nærmere be-skrevet i dokumentets spesielle del.

Såpen er normalt utblandet i vann i henhold til leverandørens brukerveiledning. Såper som markedsføres under varemerkene "Safe Surfe Y", "Safe Surfe E" og "Safe Surfe NS" fra firmaet M-I Swaco AS samt "Cleanwall WRC" fra firmaet Unitor AS kan være anvendbare for formålet.

Fremgangsmåten kan også omfatte å anbringe fordelingsrøret i det nedre parti av beholderen. Derved oppnås en effektiv fordeling av såpen i borekakset i beholderen.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å la borekakset kompakteres i beholderen før tømming. Det oppnås derved at andelen såpe og borefluid ytterligere reduseres fra borekakset før tømming av beholderen.

Fremgangsmåten kan videre omfatte å separere såpen fra den drenerte væske for gjenbruk. Ved å gjennomføre et slikt prosesstrinn kan forbruket av såpe reduseres betydelig.

Fremgangsmåten kan utøves ved hjelp av en beholder for behandling av borekaks omfattende borekaks og oljebasert borevæske;

- hvor beholderen er koplet til en rammekonstruksjon; - hvor beholderen er begrenset bevegbar i forhold til rammekonstruksjonen; - hvor beholderen er forsynt med minst én vibrator som er dimensjonert til å kunne vibrere borekakset til en partikkelfluidisert tilstand når borekakset er anbrakt i beholderen; og - hvor beholderen er forsynt med en tilførsel for borekaks, samt en utløpsåpning for behandlet borekaks som er anbrakt ved et nedre parti av beholderen. Anordningen kjennetegnes ved at beholderen er forsynt med en såpetilførsel som omfatter et fordelingsrør med flere utløpsåpninger; - at fordelingsrøret befinner seg inni beholderen forfordeling av såpe inni borekakset, hvorved såpen tillates å strømme oppover gjennom borekakset mens borekakset er partikkelfluidisert, idet denne oppoverstrømning er forårsaket av en høyere egenvekt på borekakset enn egenvekten på såpen; og - at beholderen er forsynt med et avløp som befinner seg ved et øvre parti av beholderen for drenering av væske fra beholderen.

Videre kan beholderen være forsynt med en tilførsel for borekaks, hvor tilførselen befinner seg ved det øvre parti av beholderen.

Enn videre kan fordelingsrøret befinne seg i det nedre partiet av beholderen. Derved oppnås en effektiv fordeling av såpen når denne bringes til å strømme oppover gjennom borekakset i beholderen under behandlingen. Vibrasjonen som påføres borekakset, bringer borekakset i fluidisert tilstand og bidrar til at såpen stiger opp og ut av borekakset pga. nevnte egenvektforskjell mellom borekakset og såpen.

For øvrig kan beholderen være koplet til rammekonstruksjonen ved hjelp av et elastisk element. I noen tilfeller kan beholderen være koplet direkte til en bærende konstruksjon uten at en separat rammekonstruksjon er tilstede. I slike tilfeller er den bærende konstruksjon å anse som en rammekonstruksjon i kravmessig forstand.

Den minst ene vibrator kan for eksempel utgjøres av en eksentermotor eller en pneu-matisk vibrator. I enkelte tilfeller kan en ultralydvibrator være hensiktsmessig.

Fremgangsmåten og anordningen i henhold til oppfinnelsen muliggjør rensing av borekaks til en renhet bedre enn myndighetenes krav for deponering. Anordningen er relativt lite plasskrevende og kan med fordel anbringes på for eksempel en boreinstalla-sjon til havs.

I det etterfølgende beskrives et eksempel på en foretrukket fremgangsmåte og utfø-relsesform som er anskueliggjort på medfølgende tegninger, hvor: Fig. 1 viser et flytskjema av et anlegg for utøvelse av oppfinnelsen hvor også i og

for seg kjente komponenter for forbehandling av borekakset er vist; og

Fig. 2 viser skjematisk et snitt gjennom en beholder for behandling av borekaks.

På tegningene betegner henvisningstallet 1 en beholder for behandling av borekaks, hvor beholderen som ved hjelp av elastiske element 2 er koplet til en rammekonstruksjon 4 ved hjelp av elastiske element 2, se figur 2.

Beholderen 1 er videre forsynt med to vibratorer 6, samt en såpetilførsel 8 som er koplet til et fordelingsrør 10 med åpninger 12. Fordelingsrøret 10 er anordnet i et nedre parti 14 av beholderen 1. Såpetilførselen 8 er koplet til en såpepumpe 16.

Ved sitt øvre parti 18 er beholderen 1 forsynt med en tilførselsåpning 20 for borekaks, samt et avløp 22 for såpe og borevæske. Dette avløp 22 kan være koplet til en ikke vist slange med flottør i beholderen 1.

Ved det nedre parti 14 er beholderen 1 forsynt med en stengbar utløpsåpning 24. Ut-løpsåpningen 24 er her utformet med en spjeldventil 26 som er operert ved hjelp av en aktuator 28.

Figur 1 viser skjematisk et behandlingsanlegg 30 som, foruten beholderen 1 med til-knyttede komponenter, også viser andre komponenter for rensing av borekaks og som her utgjør et forbehandlingsanlegg 32 hvor borekakset behandles før det ledes inn i beholderen 1, se nedenfor.

Forbehandlingsanlegget 32 omfatter en borekaksrenser 34, typisk i form av en rota-sjonssikt som tilføres borekaks via en tilførsel 36. Behandlingen kan omfatte flere på-følgende faser av samme art. Et første borekaksrør 38 forbinder borekaksrenseren 34 med en sentrifuge 40 hvorfra et andre borekaksrør 42 forløper til tilførselen 20 på beholderen 1.

Borekaksrenseren 34 er forsynt med en første pumpe 44 som, via et rør 46, er koplet til en første separator 48 (engelsk: decanter). Et rør 50 er koplet mellom sentrifugen 40 og røret 46. Komponentene 34, 40 og 48 utgjør deler av forbehandlingsanlegget 32.

Et tredje borekaksrør 52 forløper mellom den første separatoren 48 og det andre bo-rekaksrøret 42, mens et første fluidrør 54 er koplet mellom den første separatoren 48 og en mellomtank 56 for renseolje. Et rør 57 for vann er også koplet til separatoren 48. En andre pumpe 58 er via et andre fluidrør 60 koplet til borekaksrenseren 34 via et andre fluidrør 60. Mellomtanken 56 kan være forsynt med en ikke vist separasjons-enhet for å skille ulike oljearter.

Fra avløpet 22 på beholderen 1 forløper et tredje fluidrør 62 med en avløpspumpe 63 til en andre separator 64, mens et utløpsrør 66 er koplet til utløpsåpningen 24 på beholderen 1.

Fra den andre separatoren 64 er det anordnet et fjerde fluidrør 68 som forløper til mellomtanken 56, og et første såperør 70 som forløper til en såpetank 72, samt et utløp 74.

Såpepumpen 16 på såpetanken 72 er koplet til såpetilførselen 8 på beholderen 1 via et andre såperør 76.

Behandlingsanlegget 30 styres ved hjelp av et ikke vist styreanlegg. Energitilførsler og styreoperasjoner er kjent for en fagmann og beskrives ikke nærmere her. Borekakset som skal renses og som inneholder oljebasert borevæske, kan inneholde omkring 20 % vann og omkring 10 % olje når det føres til borekaksrenseren 34 via tilførselen 36. En vesentlig andel av oljen befinner seg i porer og i en film omkring borekakspartiklene.

I første rensetrinn, som utføres i borekaksrenseren 34, tilføres renseolje fra mellomtanken 56 via den andre pumpen 58 og det andre fluidrøret 60. Renseoljen kan være baseolje, dieselolje eller vegetabilsk olje. Borekakset blir derved vasket i renseoljen.

Borekakset føres deretter via det første borekaksrøret 38 til sentrifugen 40 hvor det i et andre rensetrinn separeres olje fra borekakset inntil borekakset inneholder omkring 5 % olje, idet borekakset ledes til beholderen 1 via det andre borekaksrøret 42.

Utskilt olje og vann fra borekakset strømmer fra borekaksrenseren 34 via den første pumpen 44 og røret 46, henholdsvis fra sentrifugen 40 via røret 50, og til den første separatoren 48 hvorfra olje returneres via det første fluidrøret 54 til mellomtanken 56, borekaks ledes til beholderen 1 via det tredje borekaksrøret 52, mens vann dreneres via røret 57, og eventuelt via et ikke vist filteranlegg.

Når borekakset befinner seg i beholderen 1, startes det tredje rensetrinnet ved at så-pe pumpes inn fra såpetanken 72 ved hjelp av såpepumpen 16, det andre såperøret 76, såpetilførselen 8, fordelingsrøret 10 og åpningene 12.

I dette trinnet bringer vibrasjon fra vibratorene 6 det relativt tørre borekakset over i fluidisert tilstand. Noe innesluttet olje stiger, i dråpeform, opp mellom partiklene.

I et fjerde rensetrinn sirkuleres såpe gjennom beholderen 1. Dette bidrar til å løse opp oljefilmen på partiklene. Samtidig transporteres olje som er løst fra porer og overflaten av partiklene, opp og ut fra beholderen 1. I dette trinnet gnisser partiklene mot hverandre, noe som antas også å fremme utskilling av borevæske med olje fra borekakset. Partiklenes høyere egenvekt enn såpens egenvekt bevirker at borekakspartiklene fortrenger såpen oppover, slik at borekakspartiklene i hovedsak forblir i beholde-rens 1 nedre parti 14. Mengden av partikler som følger med såpen og borevæsken ut gjennom avløpet 22, er således relativt beskjeden.

I det femte og siste rensetrinnet stenges tilførselen av såpe. Restsåpe og annen fluid stiger til overflaten etter hvert som borekakset kompakteres i det nedre partiet 14 ved hjelp av vibrasjon. Denne kompaktering bidrar ytterligere til å "skvise" såpe og borevæske ut fra borekakset. Årsaken til dette er at mindre partikler under kompakte- ringen fyller rom mellom større partikler og reduserer således det tilgjengelige volu-met mellom partiklene.

Etter at fluidet er drenert fra beholderen 1 ved hjelp av avløpspumpen 63, åpnes spjeldventilen 26 ved hjelp av aktuatoren 28, slik at renset borekaks kan falle ut fra beholderen 1 via utløpsrøret 66.

Såpe-olje-borevæskeblandingen fra beholderen 1 strømmer via det tredje fluidrøret 62 til en andre separator 64. Fra separatoren 64 strømmer såpe til såpetanken 72 via det første såperøret 70, og olje strømmer til mellomtanken 56 via det fjerde fluidrøret 68, idet renset borekaks faller ut via utløpet 74.

Mengden av renset borekaks som faller ut via utløpet 74 er liten i forhold til det som kommer ut via utløpet 66.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for å rense borekaks omfattende borekaks og oljebasert borevæske, hvor en betydelig andel av borevæsken er fjernet fra borekakset, og hvor fremgangsmåten omfatter: - å anbringe borekakset i en beholder (1); - å vibrere beholderen (1) inntil partikkelfluidisering av borekakset finner sted; - å opprettholde borekakset i partikkelfluidisert tilstand under den påfølgende behandling, karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter: - å tilsette en såpe til borekakset via utløpsåpninger (12) i et fordelingsrør (10) som befinner seg inni borekakset i beholderen (1); - å la såpen strømme oppover gjennom borekakset mens borekakset er partikkelfluidisert, idet denne oppoverstrømning er forårsaket av en høyere egenvekt på borekakset enn egenvekten på såpen; - å drenere væske fra et øvre parti (18) av beholderen (1); og - deretter å tømme renset borekaks ut av et nedre parti (14) av beholderen (1).

2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å anbringe fordelingsrøret (10) i det nedre partiet (14) av beholderen (1).

3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1 eller 2,karakterisert vedat fremgangsmåten videre omfatter å la borekakset kompaktere i beholderen (1) før tømming.

4. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, 2 eller 3,karakterisertved at fremgangsmåten videre omfatter å separere såpen fra den drenerte væsken for gjenbruk.

5. Anordning ved en beholder (1) for behandling av borekaks omfattende borekaks og oljebasert borevæske; - hvor beholderen (1) er koplet til en rammekonstruksjon (4); - hvor beholderen (1) er begrenset bevegbar i forhold til rammekonstruksjonen (4); - hvor beholderen (1) er forsynt med minst én vibrator (6) som er dimensjonert til å kunne vibrere borekakset til en partikkelfluidisert tilstand når borekakset er anbrakt i beholderen (1); og - hvor beholderen (1) er forsynt med en tilførsel (20) for borekaks, samt en ut- løpsåpning (24) for behandlet borekaks som er anbrakt ved et nedre parti (14) av beholderen (1), karakterisert vedat beholderen (1) er forsynt med en såpetil-førsel (8) som omfatter et fordelingsrør (10) med flere utløpsåpninger (12); - at fordelingsrøret (10) befinner seg inni beholderen (1) forfordeling av såpe inni borekakset, hvorved såpen tillates å strømme oppover gjennom borekakset mens borekakset er partikkelfluidisert, idet denne oppoverstrømning er forårsaket av en høyere egenvekt på borekakset enn egenvekten på såpen; og - at beholderen (1) er forsynt med et avløp (22) som befinner seg ved et øvre parti (18) av beholderen (1) for drenering av væske fra beholderen (1).

6. Anordning i henhold til krav 5,karakterisert vedat beholderen (1) er forsynt med en tilførsel (20) for borekaks, hvor tilførselen (20) befinner seg ved det øvre parti (18) av beholderen (1).

7. Anordning i henhold til krav 5 eller 6,karakterisert vedat fordelingsrøret (10) befinner seg i det nedre partiet (14) av beholderen (1).

8. Anordning i henhold til krav 5, 6 eller 7,karakterisert vedat beholderen (1) er koplet til rammekonstruksjonen (4) ved hjelp av et elastisk element (2).