NO810179L - Vaeskefiltreringssystem. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår generelt filtrering av faste partikler fra sirkulerende væsker, og nærmere bestemt et system som tillater hovedsakelig kontinuerlig sirkulasjon av væskemateriale for kommersielle aktiviteter slik som rensing, hvori filtre for separering av faste partikler selektivt renses mens andre filtre i en filtrerings-gruppekrets kontinuerlig filtrerer faste patroner fra væsken, slik at filtreringssystemets renseeffektivitet opprettholdes, og muliggjør hovedsakelig kontinuerlig filtrering og sirkulasjon av rensevæsken over lange tidsrom uten at det er nød-vendig med noe avbrudd for rensing av filtersystemet.

Valg av filtreringsutstyr med det formål å tilveiebringe kontinuerlig rensing av sirkulerende væske er et resultat av mange overveielser. Selvsagt må filtreringssystemet bevirke fjerning av uønskede elementer fra et væske-strømningssystem selv om de uønskede elementer kan variere vidt med hensyn til den bestemte type av filtreringssystem som kan være konstruert for separasjon av det samme fra en bærevæske. Eksempelvis kan fjerning av bakterier eller andre mikroorganismer kreve anvendelse av fine sanitærfiltre mens fjerning av uønsket lukt eller væskeblakkhet kan nød-vendiggjøre bruk av dypfiltrering, gjennom lag av sand,

kull eller diatoméjord, hvori passasjene vokser igjen iøkende grad. Mange filteranvendelser er imidlertid bare forbundet med separasjonen av spesifikke faste materialer fra en væskestrøm. Denne type anvendelse utføres hyppig med overflatetypefilt re under anvendelse av fiberpatroner eller^nj&s=h^sikter sammensatt av enten vevet tråd eller dukmateriale. Denne kategori innbefatter filtre med den primære evne. at de fjerner faste partikler fra fullføringsvæs-ker fra olje-og gassbrønner, såvel som sirkulerende væsker anvendt ved andre kommersielle aktiviteter. Selv om foreliggende oppfinnelse her diskuteres særlig med hensyn til brønner som er i stand til å produsere petroleumprodukter,

er oppfinnelsen ikke begrenset til rensing av væsker som vanligvis anvendes ved fullføring og bearbeidelsesaktiviteter i forbindelse med dypbrønner av denne art. Oppfinnelsen omfatter innen dens ramme et væskerensesystem som kan effek-

tivt anvendes i forbindelse med et vidt område av kommersielle aktiviteter. For enkelhets skyld vil imidlertid oppfinnelsen bli beskrevet i forbindelse med den rensevæske som anvendes under fullføring og bearbeidelsesaktiviteter i forbindelse med dypbrønner som er i stand til å produsere petroleumprodukter.

Som tilfellet er med de fleste typer av utstyr,

er valg av filtreringsutstyr en vurderingsprosess over alter-nativer. Totale kostnader må vurderes, og effekten av filtreringssystemet på den bestemte produksjon må også om-hyggelig vurderes. Når det gjelder filtreringssystemer er det viktig å overveie hvorvidt filtreringsmediet kan opprettholdes eller regenereres for å tilveiebringe kontinuerlig eller hovedsakelig kontinuerlig væskesirkulasjon uten stans av systemet for å rense filtreringssystemet til den kommersielt effektive kvalitet derav.

Når det gjelder væskefiltreringssystemer, faller væskefiltrene i tre generelle kategorier innbefattende utskiftbare filtre, filtre som kan manuelt eller mekanisk renses, og filtere som kan renses til operativ kvalitet ved hjelp av bakvasking. Med hensyn til utskiftbare filtre gjøres det vanligvis ikke noe forsøk på å rense eller rege-nerere de filtrerende media. Tilstede er filtre typisk i form av en patron som kan fjernes fra væskesirkulasjonssystemet og kastes, og hvor regenerering av filtersysternet finner sted i form av rene patroner som innsettes i stedet for de patroner som fjernes. Typiske eksempler på disse media innbefatter engangs patronfiltre, posefiltre, pute-filtre og lignende. Blant disse er sannsynligvis patron-filter de mest anvendte. Disse filtre kan gi en lav instal-lasjonskostnad, og anvendes generelt ved lave strømninger med relativt rene væsker. Imidlertid kan hyppigheten av utskiftning bevirke en hindrende driftskostnad når det gjelder utnyttelse av patronfiltre. Andre ulemper kan innbefatte økende arbeidskonstnader, dødtid for væskebearbeidelses-systemer, forbipassering av væske rundt patronen på grunn av forseglingssvikt, og transport, lagring og fjerning av brukte filterpatroner. Den mest signifikante av disse ulemper er dødtid for den kommersielle aktivitet som krever sirkulasjon av væsken som er forurenset og som kreves og renses under kontinuerlig sirkulasjon. Når det gjelder olje-og gassbrønner i særdeleshet, kan stans av væskesirku-las jonsprosessen under fullføring og bearbeidelsesaktiviteter resultere i svært høye kostnader, spesielt når det gjelder utasjcjærsbrønner som krever ekstremt kostbart personell og utstyr for utførelse av slike aktiviteter. Når det gjelder manuell eller mekanisk rensing av filter, er mesteparten av filtrene som anvendes av relativt kostbar konstruksjon, og krever høye arbeidskostnader for å oppnå fjerning og rensing av filtrene og for å utføre fjerning av de faste partikler fra filtrene. Mekanisk rensing av filtre resulte-rer ofte i høye vedlikeholdskostnader på grunn av den nød-vendige stengningstoleranse for bevegelige deler som kreves.

Tilbakevaskningssystemer for fjerning av akkumulerte faste partikler fra væskefiltre innbefatter en reversering av væskestrømningen gjennom mediet. Denne prosess er vanlig for sand- og trykkfiltre på rekke. Tilbakevasking av sandfiltre krever store volumer av væske ved lave strøm-ningshastigheter for å forhindre oppbrytning av sandskiktet, som må erstattes periodevis.

Tubulære trykkfiltre tilbakevaskes raskt og på stedet med et minimalt tap av væske. Hvor tubulære trykkfiltre anyendes for å separere faste partikler fra et sirkus lerende væskemedium, stenges typisk væskesirkulasjonssystemet periodevis for å tillate at filtrene tilbakevaskes. Det er ønskelig å tilveiebringe et tilbakevaskningssystem som muliggjør (at væskesirkulasjonssysternet opprettholdes i kontinuerlig drift, og som likevel tillater at det tubulære filter kan renses så ofte som nødvendig for å oppnå optimale filtreringskarakteristika.

Under typiske filtertilbakevaskningsoperasjoner tapes et volum væske da væskematerialet i seg selv anvendes for å transportere akkumulerte faste partikler til en egnet samlebeholder for fjerning. I mange tilfeller, spesielt i forbindelse med fullføring og bearbeidelsesoperasjoner i oljebrønner, er væskemediet, som typisk er saltlake, relativt kostbare. Det er derfor ønskelig å tilveiebringe et væske-tilbakespylingssystem for fjerning av akkumulerte partikler fra rør- eller patrontypefiltre og envidere tilveiebringe anordninger for gjenvinning av hovedsakelig alt av væsken som anvendes ved tilbakespylingsoperasjonen for etterfølgen-de gjenbenyttelse.

I lys av det foregående er det et primært trekk ved den foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et nytt væskefiltreringssystem som tillater at kontinuerlig sirkulerende væske kontinuerlig kan renses for faste partikler, og som muliggjør at filtrene i filtersystemet kan renses ved tilbakepylingsoperasjoner uten at væskesirkulasjonssystemet behøver å stanses.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et nytt væskefiltreringssystem hvorved væsken som anvendes for filtertilbakespylingsoperasjoner gjenvinnes og føres tilbake i væskerensesystemet, for derved å nedsette ethvert tap av væske under væskerensningsoperasjonen til et minimum.

Et annet trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et annet nytt væskefiltreringssystem for kontinuerlig sirkulerende væske hvorved den forurensede væske underkastes preliminær mekanisk separasjon for å fjerne store partikler og brokker fra den forurensede væske, og deretter underkastes filtrering ved hjelp av et filterbatteri for å fjerne alle faste partikler over en på forhånd bestemt størrelse fra den forurensede væske.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er å tilveiebringe et nytt væskefiltreringssystem for kontinuerlig sirkulerende væske, hvori væsken anvendt for tilbakespyling av filtersystemet og transport av akkumulerte faste partikler derifra underkastes sentrifugalseparasjon for å fjerne en hoveddel av de faste partikler fra tilbakespylingsvæsken, og hvori den rensede tilbakespylingsvæske deretter resirku-leres gjennom filtreringssystemet for rerensing og etter-følgende bruk.

Andre og ytterligere sider, fordeler og trekk ved oppfinnelsen vil fremkomme ved betraktning av denne beskrivelse. Formen for oppfinnelsen, som vil bli beskrevet i detalj i det etterfølgende, illustrerer de generelle prin-sipper ved oppfinnelsen, men det skal forståes at denne detaljerte beskrivelse ikke begrenser oppfinnelsens ramme. Selv om den foreliggende oppfinnelse beskrives prinsippielt med hensyn til utnyttelse i forbindelse med sirkulasjons-systemer for utførelse og bearbeidelse av dypbrønner for fremstilling av petroleumsprodukter, skal det forståes at oppfinnelsen er anvendbar ved andre kontinuerlige væskesir-kulas jonssystemer .

Ifølge oppfinnelsen ledes forurenset væske i hovedsakelig kontinuerlig strømmende væskesirkulasjonssystem til vibrasjonssiktseparasjonsapparatur hvor store partikler og brokker separeres fra den forurensede væske. Uttømmingen av vibratorsiktseparatoren utføres til et holdekar eller tank med et utløp som er koblet til sugesiden av en væskepumpe. Tømmingen av væskepumpen skjer til innløpet av et primært filtreringsbatteri innbefattende et flertall av rørfiltre hvor filtreringsevnen restaureres ved tilbakespylingsoperasjoner. Utløpet fra væskefiltreringsbatteriet identifiseres som ren væske, hvor alle partikler i et størrelsesområde på 20 - 40 ym og større er fjernet. Det rene væskeutløp fra det primære filtreringsbatteri ledes til væskesirkulasjonssystemet for anveridelse på nytt.

Hver av filtrene i det primære filterbatteri er anordnet i forbindelse med innløp, utløp og drenetanker og hver av de individuelle filtre er utstyrt med reguleringsventiler som tillater at filtrene individuelt renses ved tilbakespylingsoperasjoner, mens de gjenværende filtre fun-gerer for å gi kontinuerlig rensing av den forurensede væske under sirkulasjonen av denne gjennom filtreringsbatte-riet. Ventilutvelgelse og kontrollanordninger er tilveiebragt som bevirker operasjon av reguleringsventilene som svar på utvikling av en på forhånd bes.temt trykkforskjell over hvilke som helst av filtrene, hvilken på forhånd bestemte trykkforskjell bevirker at filteret er tilstrekkelig blok-kert, slik at rensing derav er ønskelig. Hver av filtrene anvender to reguleringsventiler som samtidig er anbringbare ved en filtrerende stilling, som muliggjør strømning av væske fra innløpstanken gjennom filteret og til utløpstanken. Reguleringsventilene er i stand til å snues til en tilbakespylingsstilling hvorved forbindelse mellom innløpstanken og filteret blokkeres, og renset væske tillates å strømme fra utløpstanken gjennom filteret på motsatt måte og til drenstanken. Under denne reverserte strømning av væske gjennom filteret, fraskilles akkumulerte faste partikler på filter-røret fra filteret og transporteres med den strømmende tilbakespylingsvæske til drenstanken. Til drenstanken er koblet innløpet av en sentrifugalseparator som er i stand til å separere de faste partikler fra tilbakespylingsvæsken, og tilveiebringe et utløp av faste partikler sammen med en liten mengde tilbakespylingsvæske, og et annet utløp av hovedsakelig ren væske. Denne hovedsakelige rene væske ledes til væskeforvaringstanken og holdes deretter tilbake gjennom det primære filterbatteri for å gi tilstrekkelig rensing for bruk av denne væske i væskesirkulasjonssystemet.

Når det gjelder fullførelse og bearbeidelsesoperasjoner ved dypbrønner som er i stand til å produsere petroleumsprodukter, anvendes første, andre og tredje avleiringstanker, eller hvilke som helst overflatevæskebehandlings-arrangementer, på samme måte som typisk anvendes ved brønn-boring, fullførelse og bearbeidelsesaktiviteter. I mange tilfeller føres forurenset væske til den første avleiringstank ved hjelp av en brønnutløpsledning, og strømmer deretter til en andre avleiringstank ved hjelp av en forbindelsesledning mellom disse. En a.nnen forbindelsesledning kobler en tredje avleiringstank til den andre avleiringstank, og den tredje avleiringstank anvendes som en tilførselstank for renset væske for sirkulasjon inn i brønnborehullet. Når det gjelder foreliggende oppfinnelse er væskeforbindelse mellom avleiringstankene utstyrt med ventilregulering, og forurenset sirkulasjonsvæske fjernes fra den første avleiringstank og pumpes til vibratorsiktseparatoren for preliminær separasjon. Væske fra den andre avleiringstank, som er relativt ren for store partikler og brokker på grunn av avleiring, kan pumpes dirékte til væskeforvaringstanken for etterfølgende innføring i det primære filterbatteri for rensing .

De ovenfor angitte og andre sider og nye trekk

ved oppfinnelsen vil fremgå fra den følgende beskrivelse i forbindelse med de medfølgende tegninger. Det skal forståes at tegningene bare er gitt for illustrative formål, og er ikke beregnet på å definere grensene for oppfinnelsen, men bare illustrere foretrukne utførelsesformer og strukturer innbefattende trekk ved oppfinnelsen.

I de medfølgende tegninger som utgjør en del av beskrivelsen, og hvori like referansetall er anvendt for å angi like deler, er: Fig. 1 en tegning av et rørfilter for separasjon av faste partikler, med akkumulerte faste partikler, dvs. fylt med eller skjult av akkumulerte faste partikler. På høyre side av fig. 1 er filteret vist under tilbakespyling av dette. Fig. 2 er en isometrisk tegning av et filterbatteri omfattende innløps-, utløps- og drenstanker med tre ventilregulerte filtre koblet mellom disse, og hvor én av filtrene tilbakespyles mens de gjenværende filtre fortsetter væskerenseoperasjonen. Fig. 3 er en skjematisk illustrasjon av et væskerensesystem konstruert ifølge oppfinnelsen og tilpasset til å rense væske som sirkuleres gjennom et borehull under full-førelse og bearbeidelsesaktiviteter. Fig. 4 er en skjematisk illustrasjon av et alternativt væskerensesystem for kontinuerlig strømmende væske som sirkuleres i et borehull under fullførelse og bearbeidelsesaktiviteter. Fig. 5 er et oppriss av en gjenvinningsenhet for tilbakespylingsvæsken som er tilpasset til å utnyttes i væskebearbeidelsessystemene ifølge fig. 3 og 4. Fig. 6 er en snittegning av en væskefilterenhet av kurvtype som anvendes i tilbakevaskingsfilteret ifølge fig. 5.

I fig. 1 er vist et typisk rørfilter 10 på venstre side av tegningen, hvilket filter er blitt fylt med,

eller er dekket av akkumulerte faste partikler utvendig. Retningen av væskestrømmen er vist ved små piler på sidene eller den sylindriske periferi av filteret, og renset væske

fjernes ved én ende derav, som vist ved den øverste strøm-ningspil. Som vist på høyre side av fig. 1, innføres tilbakespylingsvæsken inn i filteret 10 som vist ved den om-snudde strømningspil ved den øvre ende av figuren, og denne tilbakespylingsvæske bevirker fjerning av hoveddelen av de akkumulerte faste partikler på den måte som er vist billed-lig. De separerte faste partikler kan deretter følges til et egnet håndterings- eller fjerningsanlegg, hvoretter strøm-men av væske kan snues som vist på venstre side av figuren, og væskefiltreringsoperasjoner kan fortsettes.

I fig. 2 er det vist et væskefiltreringsbatteri generelt ved 12 som har filterelementer som er i stand til å bli renset ved hjelp av tilbakespyling som vist på fig. 1. Væskefiltreringsbatteriet 12 innbefatter en innløpstank 14, en utløpstank 16 og en drenstank 18. Tre filterelementer er vist ved 20, 22 og 24, hvor hver av filtrene er koblet paral-lelt til den felles innløps-, utløps- og drenstank. Den nedre del av hver av filtrene er selektivt forbundet til innløpstank 14 eller drenstank 18 ved hjelp av treveis reguleringsventiler, slik som vist ved 26, 28 og 30, mens de øvre deler av hver av filtrene'er enkelt sammenkoblet med utløpsledningen 16. Ventilelementer 32, 34 og 36 er tilveiebragt i det tilfelle det skulle være ønskelig å demon-tere hvilke som helst av filtrene for service eller erstat-ning av et filterrør derav. De gjenværende filtre kan opprettholdes i kontinuerlig operasjon under service av én av filtrene.

Som vist på venstre side av fig. 2, tilbakespyles filteret 20 da ventil 26 er innstilt til å blokkere forbindelse mellom den nedre del av filteret og innløpstanken, og åpner forbindelse mellom den nedre del av filteret og drenstanken. En del av filtervæsken eller filtratet, omledes fra normal strømning under filtrering, og anvendes som tilbake-spylingsmedium. Da ingen ytre væske anvendes for tilbakespyling, angir systemet typisk som et internt tilbakevask-ihgssystem. Tilbakevaskningssyklusen startes ved en enkel 90° rotasjon av treveis kuleventil 26 ved innløpet av filter-elementet 20 som skal renses. Dette stenger samtidig filter- elementet til innløpstanken og åpner til drenstanken. En del av filtratet fra elementene gjenværende i drift og under trykk, strømmer deretter i motsatt retning gjennom sikten, og tilbakevasker faste partikler fra filteret 20

til drenstanken. Denne prosess gjentaes med hvert element i rekkefølge, mens kontinuerlig rensing av den sirkulerende væske taes hånd om av de filterelementer som er tilbake i drift. Interne filtreringssystemer anvendes typisk under omstendigheter hvor væsken er tilstrekkelig frittstrømmende; hvor verdien av væsken ikke er hindrende; og hvor systemet kan konstrueres med riktig strømnings- og trykkkarakteri-stikk.

Et væskefiltreringsbatteri hovedsakelig som identifisert i fig. 2, kan erholdes kommersielt fra Ronningen-Petter Division of the Dover corporation, P.O. Box 188, Portage, Michigan 49081.

Under omstendigheter hvor sjøvann eller vanlig vann anvendes som det sirkulerende væskemedium, kan tilbakespylingsvæsken med de faste partikler transportert dermed, enkelt kastes som avfall. Under omstendigheter hvori det sirkulerende væskemedium er en lake med spesifikk kjemisk beskaffenhet, er det ønskelig å gjenvinne så meget som mulig av tilbakespylingsvæsken og samtidig sikre tilstrekkelig fjerning av fast partikkelformet materiale fra den sirkulerende væske. I fig. 3 vises et væskerensesystem hvorved det tilveiebringes gjenvinning av alt unntatt en minimal mengde av den tilbakespylende væske. Som vist i fig. 3 er et væskesirkulasjonssystem identifisert skjematisk generelt ved 40 hvori en borerigg 42 innbefatter en utløpsledning 44 som leder forurenset sirkulasjonsvæske fra borehullet til den første avleiringstank 46. Den første avleiringstank er koblet i serie med en andre avleiringstank ved hjelp av en forbindelsesledning 50 som har en ventil 52 som er anordnet for å regulere forbindelse mellom avleiringstanker 46 og 48. En tredje avleiringstank 54 er koblet i serie med den andre avleiringstank 48 ved hjelp av en forbindelsesledning 56 med en ventil 58 tilveiebragt for å regulere forbindelse av væske mellom den andre og tredje avleiringstank. Den første, andre og tredje avleiringstank anvendes typisk i de fleste brønnboringsfullførelse- og bearbeidelsessystemer selv om forbindelsesledninger mellom avleiringstankene ikke typisk er utstyrt med ventilkontroll.

En sentrifugalpumpe 60 er anordnet ved sugeledning 62 i forbindelse mdd den første avleiringstank, som tillater at forurenset væske trekkes med fra første avleiringstank eller direkte fra brønnens strømningsledning og pumpes til en vibratorsiktseparator 64 ved hjelp av pumpens utløpsled-ning 66. Vibratorsiktseparatoren 64 foretar en preliminær separasjon av store partikler fra den forurensede sirkulerende væske, og utløpsledning 68 fra separator- 64 står i forbindelse med en forvaringstank 70 som tjener som en til-førselstank for batteriet av filtrene. En sentrifugalpumpe 72 er anordnet med dens sugeside i forbindelse med forvaringstank 70, og med dens utløp i forbindelse med innløps-tank 14 i filterbatteriet 12. Filterbatteriet 12 er i den form som generelt er vist ved 12 på fig. 2. Utløpstank 16

er sammenkoblet med den tredje avleiringstank 54 som tjener som et tilførselskar for renset væske som skal sirkuleres i borehullet ved hjelp av væsketilførselsledningen 74.

Til drenstanken 18 i filterbatteriet 12 er koblet

en skilleveggtank 76 med en sentrifugalseparator 78 i væske-mottagende forbindelse med skilleveggtanken, hvor sentrifugalseparatoren har et utløp 80 for faste partikler sammen med en liten mengde tilbakespylingsvæske som transporteres til en egnet fjerningsbeholder 82 for endelig fjerning etter behov. Sentrifugalseparatoren 78 tilveiebringer også et utløp 84 for delvis renset tilbakespylingsvæske hvor utløp 84 ledes til forvaringstank 70 for resirkulasjon gjennom filterbatteriet 12. En annen sentrifugalpumpe 86 er anordnet med sugeledning 88 sammenkoblet med den andre avleiringstank 48 og med utløpsledningen 90 i forbindelse med forva-ringstanken 70. Således kan delvis avleiret men ennå even-tuelt forurenset sirkulasjonsvæske fjernes fra den andre avleiringstank ved hjelp av sentrifugalpumpen 86 og underkastes filtrering om ønsket. I det tilfelle væsken tilstedeværende i den andre avleiringstank er tilstrekkelig ren for sirkula-

sjon i borehullet, kan ventilen 58. enkelt åpnes, og derved tillate strømning av væske fra andre avleiringstank til tredje avleiringstank 54.

Ved anvendelse av et væskerensesystem slik som illustrert i fig. 3, er den eneste væske som tapes under separasjonen av partikkelformet materiale fra væsken, en liten mengde av væske som fjernes fra sentrifugalseparatoren 78 gjennom ledningen 80 til fjerningsbeholderen 82. Tap av væske er minimalt, og derfor er kostnadene ved væskefiltre-ringsprosessen minimal. Envidere muliggjøres det at sirkulasjonen av væske inn i borehullet forblir hovedsakelig kontinuerlig i lange perioder, samtidig som separasjon av partikkelformet materiale fra den forurensede væske som fjernes fra borehullet, tillates å forbli effektiv hele tiden ved hjelp av filter-tilbakespylingssystemet.

I fig. 7 er en modifisert utførelsesform av oppfinnelsen illustrert i skjematisk form generelt ved 100

hvor en bore- eller bearbeidelsesrigg er vist ved 102 med en utløpsstrømningsledning 104 som leder forurenset væske strømmende fra borehullet til en første avleiringstank 106. Andre og tredje avleiringstanker 108 og 110 er koblet i serie ved hjelp av forbindelsesledninger 112 og 114 og forbindel-sen mellom avleiringstankene reguleres ved hjelp av ventiler 116 og 118. Væskesirkulasjonssystemet for fullførelse eller bearbeidelsesaktiviteter innbefatter et par av væskeleve-ringsledninger 120 og 122 hver innbefattende riggpumper 124 og 126 med sugeledninger 126 og 128 i forbindelse med den tredje avleiringstank 110 for å tilføre ren væske for væske-sirkulas jonssystemet . Da det er ønskelig å utføre rensing av den forurensede væske som strømmer fra utløpsstrømnings-ledningen 104 i riggen til den første avleiringstank 106,

er to sentrifugalpumper 130 og 132 sammenkoblet med en felles sugeledning 134 som er åpen til ot utløp av den første avleiringstank. Om ønsket kan sugeledningen 104 enkelt være en fleksibel slange som strekker seg inn i den første avleiringstank og som derved forenkler installasjon av væskerensesystemet uten at det kreves noen modifikasjon av av-leirings tanksys ternet for boreriggen. En vibratorsiktsepara-

tor 136 er anordnet med dens innløp sammenkoblet med utløpet 138 av pumpen 132 og som er operativ for å fremkalle sikt-separasjon av store partikler som er til stede i væsken som pumpes av sentrifugalpumpe 132. Et delvis rent utløp fra vibratorsiktseparatoren ledes via utløpsledning 140 til et automatisk primært filterbatteri 142 som er i stand til kontinuerlig automatisk operasjon og automatisk filterregene-rering på den ovenfor beskrevne måte. I det tilfelle væsken i den første avleiringsgank 106 inneholder tilstrekkelig små partikler til at vibratorsiktseparatoren ikke er nødvendig, kan en ventil 144 i sugeledningen 134 åpnes og sentrifugalpumpen 130 kan drives til å passere forbi vibratorsiktseparatoren og lede den forurensede væske direkte fra første avleiringstank til filterbatteriet 142 ved hjelp av en forbi-passeringsledning 146.

Under tilbakespyling av filtrene i filterbatteriet, transporterer en drenstank 148 partikler og tilbakespylingsvæske fra det filter som regenereres til en væskegjenvin-ningsenhet innbefattende en vertikal skilleveggtank 150 som bevirker separasjon av noe av partiklene fra tilbakespylingsvæsken ved hjelp av avleiring. En sentrifugalseparator 152

er sammenkoblet med utløpet av skilleveggtanken 150, og væsken mottat derved separeres fra partiklene ved sentrifugal-aktivitet, og hvor den rensede væske transporteres gjennom en gjenvinningsutløpsledning 154 til den tredje avleiringstank eller sugetank 110. Rent væskeutløp fra det primære filterbatteri 142 transporteres ved hjelp av en utløpstank og ut-løpsledning 156 til suge- eller avleiringstank 110. Partiklene separert ved sentrifugalseparatoren 152 ledes ved hjelp av en utløpsledning 158 til en egnet fjerningsmottager 160 for endelig fjerning på egnet måte.

Avhengig av omstendighetene ved væskebehandlings-systemet, innbefattet karakteristikaene ved den innbefattede væske, mengden og størrelsen av partikler som er innesluttet i vaskevæsken, kan en tilbakevaskningsgjenvinningsenhet anvendes som kan være koblet i serie med sentrifugalseparator 152, eller som alternativt kan anvendes i stedet for sentrifugalseparatoren. Som vist på fig. 4, er det tilveiebragt en væskeavleiringstank 162 som er sammenkoblet med utløps-ledningen 154 fra sentrifugalseparatoren, eller som alternativt er tilpasset til å bli koblet direkte til utløpsled-ningen 148 av filtersystemet 142. Avleiringstanken 162 kan om ønsket være utstyrt med skillevegger, og den øvre del av avleiringstanken er anordnet i forbindelse med en tilbake-vaskningsfilterenhet 164 som separerer faste materialer fra det avleirede sirkulerende væskemedium og som fjerner rent sirkulerende væske gjennom ledning 154 til sugetanken 110.

På fig. 5 er tilbakevaskningsgjenvinningsenheten illustrert generelt ved 166 og innbefatter to eller flere kurvfiltre slik som vist ved 168 og 170 som innbefatter fjernbare og re-anvendbare dukfilterkurver som separerer faste partikler fra sirkuleringsvæsken som mottas fra avleiringstanken 162. Filtermekanismene 168 og 170 kan være av den type som kan erholdes kommersielt fra Ronningen-Petter Division of the Dover Corporation of P.O. Box 188, Portage, Michigan 49081. Forurenset sirkulerende væske fra avleiringstanken 162 aktiveres ved hjelp av en pumpemekanisme 172 og strømmer gjennom en pumpeutløpsledning 174 til en manifold-ledning 176 som har væskeforbindelse med den øvre del av hvert av filtermekanismene 168 og 170 under kontroll av ventilene 178 og 180. Strømning gjennom en ledning 182 og grenlednin-ger 184 og 186 kontrolleres ved hjelp av ventiler 188 og 190. Således kan de respektive ventiler 178, 180, 188 og 190 anordnes for å tillate pumpning av sirkulerende væske samtidig inn i filtermekanismene 168 og 170, eller de kan alternativt anordnes til å tillate selektiv pumping av sirkulerende væske inn i bare én eller flere av filtermekanismene,

hvor de andre filtermekanismer isoleres med det formol å rense disse. Med ventilelementene anordnet til å isolere en bestemt filtermekanisme, kan det isolerte filter åpnes og den innvendige kurv med partikler kan fjernes for å fjerne de partikler som er oppsamlet deri. Filterkurven kan deretter igjen reinstalleres og ventilene som regulerer det isolerte filter kan innstilles igjen for å bringe filteret i forbindelse med pumpeutløpsledningen 174. Renset sirkulerende væske vil gå ut fra de forskjellige filtre ved bunn-

utløpsledninger 192 og 194. Det ventil- og rørarrangement som er illustrert på fig. 5 er bare gitt av illustrative grunner, idet det er innen oppfinnelsens ramme å anvende andre ventil- og rørarrangementer som oppfylle det beregnede formål. Kurvfiltermekanismene er beregnet på å anvendes samtidig for separasjon av fast materiale fra den sirkulerende væske. Når rensing er nødvendig, isoleres filtermekanismene selektivt fra væskestrømningssystemet for det formål å fjerne oppsamlede partikler fra de innvendige filtre. Om ønsket kan filterkurvene enkelt fjernes og erstattes med rene kurver, hvilke rene kurver kan derpå lagres for bruk, slik at man derved begrenser mengden av dødtid og muliggjør at individuelle filtre bringes tilbake i drift så raskt som praktisk mulig.

Hvert av filtermekanismene 168 og 170 kan være konstruert hovedsakelig som illustrert på fig. 6 hvor en kroppstruktur 196 har et innløp 198 for forurenset væske ved en øvre del derav, og et utløp 200 for en væske ved dens nedre del. Innsiden av kroppen 196 er avgrenset av en ringformet støtteskulder 202 som er anordnet nedenfor innløpsledningen 198 og som er tilpasset til å understøtte en øvre stiv del 204 av et kurvfilter 206 som er laget av et dukmateriale gjennom hvilket bare væskemediet tillates å passere. Forurenset sirkulerende væske går inn i filter-huset 196 gjennom ledningen 198 og strømmer inn i den åpne øvre del av filterkurven 206. Det partikkelformede materiale som er innesluttet i den forurensede sirkulerende væske holdes tilbake av filtermediet og ren væske tillates å passere gjennom filteret for å fjernes gjennom utløps-ledningen 200. Da det vil være ønskelig fra tid til tid å kunne fjerne kurvfilteret 206 for rensing og/eller erstat-ning, er den øvre del av huset 196 formet til å avgrense en åpning 208 som er lukket ved hjelp av en lukkeplate 210 som er festet på plass ved hjelp av et flertall klemmeelementer 212.

Etter som væske forurenset med partikler passerer gjennom det primære filtersystem vist ved 12 på fig. 3 og 142 på fig. 4, opprettholdes trykkforskjeller over filter- membranene ved et slikt nivå at en viss grad av partikkel-sammenpressing finner sted. De små partikler, som vanligvis forblir i suspensjonen på grunn av den meget lille partikkel-størrelse og som således avleires meget langsomt ut av løs-ningen, blir sammenpresset ved trykk som opprettholdes av pumpen, hvilket fører til dannelse av en kompakt filterkake. Under tilbakespyling av de primære filtre, brytes den kom-pakte filterkake opp i mange større partikler som lett vil avleires fra oppløsningen. Ved å overføre den tilbakestilte væske til avleiringstanker 76 og 150 før utførelse av sentri-fugalseparasjonen, vil en betydelig mengde av partikler fra-skilt filteret umiddelbart avleires fra løsningen, slik at det kreves bare minimal sentrifugalseparasjon for å gi tilstrekkelig rensing av tilbakespylingsvæsken for anvendelse på nytt. Det er således viktig å sikre at tilbakespyling av primærfiltrene skjer bare etter oppbygging av en tett og tilstrekkelig kompakt filterkake for å sikre utvikling av partikkelformet materiale som vil motstå oppbrytning under transport til avleiringssystemet som mottar denne.

I lys av det foregående er det innlysende at foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en nytt system og en ny apparatur for utførelse av rensing av kontinuerlig sirkulerende væske slik som typisk anvendes ved brønnfullførelse og bearbeidelsesaktiviteter. Væskerensesystemet er relativt fleksibelt, og muliggjør selektiv utnyttelse av en vibrator-siktsepårator eller forbipassering av siktseparatoren fullstendig i det tilfelle egenskapene av den forurensede sirkulerende væske ikke krever bruk av denne. Det primære filterbatteri innbefattet i forbindelse med oppfinnelsen er automatisk selv-regenererende i svar på på forhånd bestemte be-tingelser.'Hvert av filtrene regenereres automatisk mens kontinuerlig strømning av væskesirkulasjonssystemet opprettholdes av de andre av filtrene innen filterbatteriet. Det er derfor ikke nødvendig å koble ut væskesirkulasjonssystemet for å utføre rensing av filtrene, og filtrene forblir fullstendig effektive hele tiden på grunn av den automatiske tilbakevaskning av disse.

Det er derfor innlysende at foreliggende oppfinnelse er godt tilpasset for å oppnå alle de sider og fordeler som vil være angitt, sammen med andre fordeler som vil være nærliggende ut fra beskrivelse av den angjeldende apparatur. Det skal forstås at visse kombinasjoner og underkombinasjoner kan anvendes uten referanse til andre trekk og underkombinasjoner. Dette er beregnet å være innbefattet innen foreliggende oppfinnelses ramme.

Ettersom mange mulige utførelsesformer kan gjøres uten å avvike fra oppfinnelsens ramme, skal det forstås at alle de trekk som ovenfor er angitt i forbindelse med de medfølgende tegninger, bare må betraktes som illustrative og ikke begrensende.

Claims (10)

1. Fremgangsmåte for filtrering av væske anvendt ved fullfø relse og bearbeidelse av petroleumbrønner, karakterisert ved at ren væske innsprøytes i borehullet på hovedsakelig kontinuerlig måte, en hovedsakelig kontinuerlig strøm av forurenset væske mottas fra borehullet, angitte forurensede væske føres gjennom et flertall av filtre for separering av faste partikler, sammenkoblet i parallell, serie eller blandet forhold til felles innløps-, utløps- og drenstanker, hvilke faststoff-separatorfiltre separerer faste partikler over en på forhånd bestemt størrel-se fra den forurensede væske og bevirker et utløp av renset væske fra angitte utlø pstank, og at hver av filtrene ved en på forhånd bestemt akkumulering i disse av fast partikkelformet materiale separerert fra den forurensede væske igjen opprettes i rekkefølge ved tilbakespyling, og at tilbakespylt væske og tilbakespylt partikkelformet materiale føres til angitte drenstank mens det opprettholdes en hovedsakelig kontinuerlig strømning av forurenset væske gjennom de andre av faststoff-separatorfiltrene.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at en på forhånd bestemt akkumulering av faste partikler i filtrene påvises ved utvikling av en på forhånd bestemt trykkforskjell over filtrene.

3 . Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at midler for utførelse og tidsfastsettelse fastsetter valg av filtre for tilbakespyling og utfører tilbakespyling av angitte filtre i et tilstrekkelig tidsrom for å bevirke gjenoppbygning av den filtrerende evne.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at tilbakespylingen utføres ved avledning av del av strømmen av renset væske som strømmer fra andre filtre inn i utløpstanken til det utvalgte filter som skal tilbakespyles, og at det bevirkes en reversering av strømningen av væske i det valgte filter, hvilken rensede væske spyler vekk akkumulerte partikler fra det utvalgte filter og transporterer partiklene til drenstanken.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at væske og partikkelformet materiale transporteres fra drenstanken til en andre separatoranordning for fast materiale, at en hoveddel av det partikkelformede materiale separeres fra væsken resulterende i delvis renset væske, angitte hoveddel av partikkelformet materiale transporteres til en fjerningsbeholder, og angitte delvis rensede væske returneres til filtrene for filtrering.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den forurensede væske underkastes en preliminær faststoffseparasjon før filtrering, for å separere store partikler derfra.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at den preliminære separasjon av faste materialer utføres ved siktbehandling av den forurensede væske gjennom vibratorsiktapparatur.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at føringen av forurenset væske gjennom filteret utføres ved tilstrekkelig høyt trykk for å sikre utvikling av en filterkake med tilstrekkelig tett karakter til at oppbrytning av filterkaken under tilbakespyling utvikler partikler med stor størrelse, hvor en betydelig mengde av disse lett avleires ut fra løsningen.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 8, karakterisert ved at tilbakespylingsvæsken og filterkaken føres gjennom avleiringskar for å bevirke avleiring av en betydelig mengde av filterkaken, og at tilbakespylingsvæsken føres fra avleiringskar gjennom sentrifugalseparator for å bevirke tilstrekkelig separasjon av filtrert partikkelformig materiale derfra, for å lette re-anvendelse av tilbakespylingsvæske.

10. Apparatur for rensing kontinuerlig sirkulerende væske som blir forurenset med fast partikkelformig materiale under sirkulasjonen, karakterisert ved at den omfatter en vibratorsiktseparator med et innløp som mottar angitte forurensede væske og som separerer store partikkelformede materialer derfra, hvilken vibratorsiktseparator har en innløpstank for forurenset væske, en utløps- og drenstank, hvilken innløpstank er sammenkoblet med .utløpet for foruren set væske; et flertall av filtre for separasjon av fast partikkelformet materiale, som er sammenkoblet med angitte innløps-, utløps- og drenstanker; ventilanordninger for hvert av angitte filtre som er anordnet ved en filtrerende stilling som tillates strømning av forurenset væske fra angitte innløpstank gjennom respektive filter og som tillater strømning av ren væske fra de respektive filter til utløps-tanken, hvilken ventil er innstillbart til en tilbakespylingsstilling som tillater strømning av ren væske fra angitte utløpstank gjennom det respektive filter på motsatt måte for å bevirke fjerning av akkumulerte faste partikler fra det angitte filter, og væsketransport av det fjernede faste partikkelformede materiale fra filteret til drenstanken; reguleringsanordninger for utvelgelse av et filter for tilbakespyling, som automatisk skifter angitte ventil i filteret til tilbakespylingsstilling som et svar på et på forhånd bestemt signal for å bevirke tilbakespyling og gjenoppbygning av den filtrerende evne; en sentrifugalseparator med et innløp koblet til drenstanken og som er i stand til å separere en hovedmengde av det faste partikkelformede materiale fra tilakespylingsvæsken mottatt fra drenstanken, hvilken sentrifugalseparator har et utløp for fast partikkelformet materiale som står i forbindelse med et fjerningsanlegg og et væskeutløp som fører angitte tilbakespylingsvæske til innløpstanken, og sirkulasjonspumper med sugeanordninger som står i forbindelse med angitte utløpstank og utløpsan-ordninger sammenkoblet med angitte væskekrets.