SE541068C2 - Förfarande för att rena borrvätskor vid bergprovtagningsborrning och en rengöringsanordning - Google Patents

Förfarande för att rena borrvätskor vid bergprovtagningsborrning och en rengöringsanordning

Info

Publication number
SE541068C2
SE541068C2 SE1351111A SE1351111A SE541068C2 SE 541068 C2 SE541068 C2 SE 541068C2 SE 1351111 A SE1351111 A SE 1351111A SE 1351111 A SE1351111 A SE 1351111A SE 541068 C2 SE541068 C2 SE 541068C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
drilling
drilling fluid
sludge
cleaning unit
basin
Prior art date
Application number
SE1351111A
Other languages
English (en)
Other versions
SE1351111A1 (sv
Inventor
Tapani Niskakangas
Original Assignee
Oy Kati Ab Kalajoki
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oy Kati Ab Kalajoki filed Critical Oy Kati Ab Kalajoki
Publication of SE1351111A1 publication Critical patent/SE1351111A1/sv
Publication of SE541068C2 publication Critical patent/SE541068C2/sv

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/068Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole using chemical treatment
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/063Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
    • E21B21/065Separating solids from drilling fluids
    • E21B21/066Separating solids from drilling fluids with further treatment of the solids, e.g. for disposal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/06Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
    • E21B21/063Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole by separating components
    • E21B21/065Separating solids from drilling fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/0012Settling tanks making use of filters, e.g. by floating layers of particulate material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/003Sedimentation tanks provided with a plurality of compartments separated by a partition wall
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/01Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation using flocculating agents
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/02Settling tanks with single outlets for the separated liquid
    • B01D21/08Settling tanks with single outlets for the separated liquid provided with flocculating compartments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D21/00Separation of suspended solid particles from liquids by sedimentation
    • B01D21/24Feed or discharge mechanisms for settling tanks
    • B01D21/2488Feed or discharge mechanisms for settling tanks bringing about a partial recirculation of the liquid, e.g. for introducing chemical aids
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/01Arrangements for handling drilling fluids or cuttings outside the borehole, e.g. mud boxes

Abstract

Den huvudsakliga idén med uppfinningen är att återvinna borrvätska som används i provborrning vid en borrmaskin, då borrvätskan lämnar borrhålet, och transportera det till en separat rengöring enhet (501). I rengöringsenheten separeras fast materialet från borrvätskan. Den rengjorda borrvätskan återföres till borrmaskinen och återanvänds i provborrning. Rengöringsenheten har en anslutning (701) för matning av icke rengjord borrvätska in i rengöringsenheten och två eller flera slambassänger (604, 605, 606.607), där det fasta materialet som finns i borrvätskan är anordnad att samlas på botten av bassängen. I den nedre delen av åtminstone en slambassäng finns det ett ventilarrangemang (703) för avlägsnande av borrvätskeslam innehållande fast material från slambassängen, vilket borrvätskeslam filtreras med ett filterarrangemang (609). I den övre delen av slambassängen finns det en överföringsanslutning (610) mellan slambassänger eller en utloppsanslutning (611) för att ta ut rengjord borrvätska från rengöringsenheten tillbaka till borrningsprocessen.Rengöringsenheten placeras i en eller flera behållare eller motsvarande struktur tänkta att flyttas.

Description

FÖRFARANDE FÖR ATT RENA BORRVÄTSKOR VID BERGPROVTAGNINGSBORRNING OCH EN RENGÖRINGSANORNDING Uppfinningen hänför sig till ett förfarande för rengöring av borrvätska i bergprovtagningsborrning, där en borrmaskin används, som har ett ihåligt borrningsrör, en bladenhet i borrningsänden av borrningsrör, ett skyddande rör, som omger den del av borrningsröret som ligger nära markytan, så att det finns tomt utrymme mellan borrningsröret och det skyddande röret, och i förfarandet matas borrvätskan in i borrningsröret vilken borrvätska smörjer borrningsprocessen, och borrvätskan strömmar mellan borrningsröret och väggen hos borrhålet mot öppningen av borrhålet, samtidigt transporteras fast material som bildas vid borrning. Uppfinningen avser dessutom en rengöringsenhet för borrvätskan i provborrning.
I mark- och bergprovtagningsborrning är syftet att få borrkärnor från marken eller berggrunden längs längden av hela borrdjupet eller en del av det, vilken borrkärna i allmänhet är bergmaterial från berggrunden eller i vissa fall även jord från marken. Produkten från provborrningen är alltså en borrkärna upptagen ur borrhålet, som arrangeras i provlådor för exempelvis undersökning av en geolog. Hålet som skapas vid borrningen är i sig en biprodukt, även om det också kan användas i vissa fall.
Provtagningsborrning skiljer sig från andra markborrningsfält, såsom oljeborrning, laddningsborrning för sprängning i byggbranschen, borrade brunnar eller värmd brunnsborrning, borrning för laddning och styrhål i en malmkropp i gruvdrift, borrning av hål för avgasflödet i kolgruvor eller hål i räddningsarbete. I alla dessa är syftet att borra ett hål i marken eller berggrunden, som utnyttjas på olika sätt i varje fält. Produkten av operationen är således att ett hål skapas i marken eller berggrunden, och bergmaterialet som framställs genom borrhålet är en biprodukt eller snarare avfall, som inte utnyttjas på något sätt. Vid dessa borrningar krossas all jord eller bergmaterial från borrhålet och mals med borrningsbladet till ett ganska fint material, som avlägsnas som jord- eller berglera med hjälp av borrvätskeströmmen. Vid provtagningsborrning däremot, tas jord- och stenmaterial från marken och berggrunden med ett rörliknande blad endast från ett ganska litet, cirkulärt område. Således innehåller en borrkärna jord eller stenmaterial från varje borrdjup kvar inuti bladet och borröret, vilken borrkärna lyfts upp i delar med en lämplig längd ur borrhålet och sorteras för efterföljande undersökningar.
I provtagningsborrningen placeras ett cylindriskt ihåligt diamantblad i änden av ett borrningsrör som roteras och pressas med en lämplig kraft mot berget. Den kraft som behövs för att rotera och trycka bladet och borrningsröret förses av en borrmaskin, vilken innehåller både en roterande enhet och ett kraftorgan för tillhandahållande av strömförsörjning. Inuti borrningsröret ovanför bladenheten finns ett separat kärnrör, som häftar vid bergartsprov och med hjälp av vilket bergartsprov kan lyftas upp ur hålet med hjälp av en anordning som kallas en upptagare och en vinsch. Borrkärnan lyfts med den ovan beskrivna speciella tekniken från provborrningsfältet, som utnyttjar ett kärnrör, en upptagare och en vinsch. Djupgående bergborrning är inte möjlig att utföra utan att använda borrvätska. Vatten erhållet från naturen nära borrplatsen används vanligen som borrvätska, eller tas det till platsen i en tank eller en motsvarande behållare. I vissa fall kan någon annan vätska än vatten användas som borrvätska.
Utan borrvätska överhettas spetsen hos diamantklingan och slits snabbt. Å andra sidan när den smörjs och kyls av borrvätska, varar diamantklingan mycket länge om den används korrekt. Borrvätskan smörjer också rotationen av det långa borröret inne i berget och avlägsnar bergmaterial som slipas från berget, d.v.s. stenlera, från bladet och slutligen ut ur borrhålet. Ganska lite berglera bildas i fallet med provborrning, eftersom mängden bergmaterial som slipas bort från berget är mycket mindre än i andra fält markborrning av. Det mesta av bergmaterial i borrhålet förblir i bergmaterialkärnan som bildas som en produkt. Kemikalier kan vid behov sättas till borrningsvattnet, vilket ytterligare underlätta borrningsprocessen och förlänger livslängden hos bladet, vilket är känd teknik som sådan.
Borrvätskan som smörjer borrningsprocessen är med dagens teknik normalt taget från en sjö, ett dike eller någon annan naturlig vattenkälla belägen nära borrplatsen. Om nödvändigt kan vatten samlat i ett tidigare borrat hål också utnyttjas. Borrvätskan matas med ett lämpligt tryck inuti borrningsröret ner längs röret, hela vägen till bladet som roterar inne i berget. Genom borrningsbladet smörjer borrvätskan borrningsprocessen, kyler kapskivan och avlägsnar bergmaterial som genereras vid borrning, d.v.s. borrningslera. Därefter strömmar borrvätskan och bergleran den innehåller tillbaka uppåt utanför väggen av borrningsröret. Vätskan och borrningslera den innehåller flödar uppåt mellan borrningsröret och väggen av hålet som borras i berget, påskjuten av vätsketillförseltrycket som råder bakom det. Samtidigt smörjer vätskan också rotationen av borrningsröret i hålet som bildats i berget. Om berget innehåller mycket sprickbildningar eller är poröst, absorberas viss borrvätska i sprickor och porer i berget. Detta illustreras i figur 4.
När borrvätskan går igenom borrhålet som borras i berget och anländer till jordlagret mellan berget och markytan, färdas den inuti skyddsröret som är nedtryckt i jordlagret, det så kallade avloppsröret, uppåt till markytan. Med hjälp av det skyddande röret undviks överdriven absorption av vätska i jordmaterialet mellan markytan och berget. Det skyddande röret sträcker sig något över markytan, och dess ände är belägen under eller inuti borrmaskinen. Detta visas i figur 3.
Med dagens teknik flödar borrvätskan som stiger från skyddsröret och eventuella kemikalier den innehåller och det fasta materialet, vilket är sten, jord, metall partiklar som avskilts från borrutrustning och andra fina fasta partiklar, från öppningen av det skyddande röret under borrmaskinen och vidare in i den omgivande terrängen.
När borrvätskan stiger från marken är den även på vintern klart varm. Borrvätskan som stiger från skyddsröret och strömmar underifrån maskinen till terrängen kan bitvis orsaka ett lerigt område som orsakar nedsmutsning av maskiner, kläder och utrustning och som försvårar rörlighet för besättningen, och dessutom orsakar på vintern frysning av borrvätskan risk för halka, som är arbetssäkerhetsrisker. På vintern kan borrning göras på isen på en sjö eller på ett fruset träsk, där isen eller den frusna ytan av träsket stöder borrmaskinen. Flödet av borrvätska i området kring maskinen smälter isen eller fryst träsk som stöder maskinen och kan få maskinen att sjunka, vilket också är en stor arbetssäkerhetsrisk.
Eftersom den initiala borrvätskan vanligen tas från en naturlig vattenkälla, måste den i minusgradigt väder värmas omedelbart efter det att den tas från vattenkällan, för vilket mycket energi används. Om borrvätskan inte är uppvärmd finns det åtminstone i mycket låga temperaturer och med långa vattenledningar risk för att borrvätskeledningar fryser. När en borrvätskeledning fryser avbryts borrningen omedelbart.
I vissa fall måste kemikalier adderas till borrvätskan, vilka kemikalier bistår borrningsprocessen. Efter användande rinner vätskan med kemikalier tillbaka in i miljön, varvid förutom att en hel del ytterligare ämnen kontinuerligt används, hamnar kemikalier tillsatta till vätskan också i miljön. Även om dessa kemikalier med nuvarande kunskap inte är att betrakta som miljöfarliga, har det sökande företaget på grund av en hög miljömedvetenhet uppmärksammat ärendet.
Patentpublikationen US2008/121589 beskriver en vätskerengöringsanordning för rengöring av borrvätska så att vätskan kan användas igen i borrningen. Denna har flera successiva slambassänger, mellan vilka det finns dammväggar, som blir lägre i successiva slambassänger. Dessa dammväggar är anordnade så att turbulensen i bassängerna minimeras. Ett sådant arrangemang gör emellertid avlägsnandet av fint material från borrvätskan svårt och i provtagningsborrning är det fasta materialet i borrvätskan mestadels fint.
Patentpublikationen EP 0047347 beskriver ett slutet cirkulationssystem för borrvätska. Borrningen som beskrivs i nämnda referenspublikation är emellertid relaterad till borrning efter kolfyndigheter gjord i kolgruvor, vilken borrning endast sker underjord och i huvudsak i horisontell riktning. Syftet är att borra ett hål, som är några hundra meter långt, till en kolfyndighet, varvid hålets syfte är att avlägsna metangas på ett kontrollerat sätt från ett framtida gruvområde. Således blir kolbrytning som görs senare i närheten av hålet säkrare. Den teknik som beskrivs här innehåller en komplicerad bearbetningsanordning för borrvätska, vilken anordning väsentligen möjliggör separation av explosiv metangas från vätska och säker borttagning av denna. Den beskrivna anordningen är baserad på en mycket komplicerad teknik, där flera sedimenteringsbassänger är anordnade i slutna och gastäta utrymmen, optimala gränser för gas och vätska, som i olika bassänger finns på olika nivåer, en skruvtransportör som används för att avlägsna stenmaterial och separering används för att avlägsna finare stenmaterial och olika pumpar, system som används för att separera vätska, gas- och bergmaterial utnyttjas.
Patentpublikationen WO 99/15758 diskuterar användningen av ett slutet borrvätskecirkulationssystem. Här förekommer borrning endast i havsområden, till exempel i samband med oljeborrning. Den beskrivna tekniken innefattar ett mycket komplicerat rengöringssystem placerat på botten av havet, vilket systemet endast utför borttagning av grovt stenmaterial. Syftet därav är att slitaget av pumpar och annan teknik kan minskas och tillförlitligheten av tekniken förbättras i havsförhållanden.
Patentpublikationen US 5928519 beskriver användningen av ett slutet borrvätskecirkulationssystemet i samband med underbalanserad borrning (UBD) vid olje- och gasborrning. UBD-borrning skiljer sig från normal oljeborrning i att inget övertryck råder i borrvätskan i borrhålet och rörsystemet, men ett undertryck är anordnat i borrningsrörsystemet med hjälp av att sugning sker från borrvätskans utloppssida. Detta ger i vissa fall klara fördelar, såsom det faktum att risken för förorening av oljans deposition minskas och risken för att borrningsröret fastnar i hålet reduceras. Två olika slutna tryckbehållare behövs för cirkulation av borrvätska, som båda innehåller komplicerad teknik. En container har ett högre tryck och den andra ett lägre tryck.
Patentpublikationen US 5454957 beskriver användningen av ett slutet borrvätskecirkulationssystem i samband med oljeborrning, där diesel, lera/borrslam och fina partiklar separeras från borrvätskan. Ett arrangemang för slutna cirkulationssystem är här presenterat, där mycket komplicerad teknik används, däribland agitatorer, aktiverade slamtankar, jord- och bergleratvättmaskiner, lertorkar, mellanlagringstankar för slam, centrifug-/slungseparatorer, vätskefällor, vätskeprocessanordningar, dieselseparatorer och tankar, pumpar och transportörer. De beskrivna metoderna för återvinning av borrvätska kräver mycket komplicerade apparater, vilkas förflyttning från en plats till en annan i praktiken är omöjligt.
Generellt i provtagningsborrning är mängden använd borrvätska och mängden av fint fast material som bildas vid borrning betydligt mindre än med andra bergborrning metoder. Alltså har en anledning till återvinning av borrvätskan har traditionellt inte ansetts finnas. Således är sätt att rengöra borrvätska för återvinning i andra borrningsmetoder också ganska svårt att tillämpa på provtagningsborrning.
Ett ändamål med uppfinningen är en lösning med vilken de nackdelar och olägenheter som hänför sig till känd teknik kan reduceras avsevärt. Ändamålen med uppfinningen uppnås med ett förfarande och en rengöringsenhet, vilkakännetecknas av vad som anges i de självständiga patentkraven. Några fördelaktiga utföringsformer av uppfinningen presenteras i de beroende kraven.
Den huvudsakliga idén med uppfinningen är att återvinna borrvätskan som används i provtagningsborrning med en borrmaskin, då borrvätskan lämnar borrhålet, och för att transportera det till en separat rengöringsenhet. Rengöringsenheten har två eller fler slambassänger, där fasta partiklar avskiljs från borrvätskan. Den rengjorda borrvätskan återföres till borrmaskinen och återanvänds i provtagningsborrningen.
Förfarandet enligt uppfinningen för rengöring av borrvätska i bergprovtagning borrning innefattar användandet av en borrmaskin, vilken har ett ihåligt borrningsrör, en cylindrisk bladenhet vid borrningsänden av borrningsröret, ett skyddande rör, som omger den del av borrningsrör som ligger nära markytan, så att det finns tomma utrymmen mellan borrningsröret och det skyddande röret, och i förfarandet matas borrvätskan in i borrningsröret vilken borrvätska smörjer borrningsprocessen och borrvätskeflödena mellan borrningsröret och väggen av borrhålet mot öppningen av borrhålet, transporterar samtidigt pulverliknande fast material som bildas vid borrningen. Förfarandet har vidare steget, att borrvätska som kommer från mellan skyddsröret och borrningsröret i borrmaskinen och innehåller fast material återvinns med ett arrangemang i borrmaskinen, varvid det återvunna borrvätskan styrs till en rengöringsenhet, vilken rengöringsenhet har åtminstone två slambassänger, där fast material skiljs åt från borrvätskan och borrvätskan rengjord i rengöringsenheten styrs till borrmaskinen och matas in i borrningsröret. Av slambassängerna är åtminstone två i serie, d.v.s. den vätska som skall rengöras passerar i ordning från en bassäng till nästa. Ej rengjorda borrvätska matas in i den första slambassängen och rengjord borrvätska avlägsnas från den sista slambassängen. Mellan slambassänger finns en överföringsanslutning, som har en inloppsände och en utloppsände. Intagsänden tar vätska från slambassängen och utsläppsänden släpper ut vätska i nästa slambassäng. Utsläppsändarna hos överföringsanslutningarna är närmare botten av bassängerna än intagsändarna.
I en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen avlägsnas borrvätskeslam innehållande fast material som ansamlas på botten av slambassängen från bassängen. Borrvätskeslammet innehåller fast material till en betydligt högre grad än den rengjorda borrvätskan. I en andra utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen filtreras och returneras borrvätskeslam som ansamlas på botten av slambassängen och innehåller fasta materialet till någon slambassäng.
I en tredje utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen matas borrvätskan i rengöringsenheten in i den första slambassängen genom ett munstycke, vilket munstycke har en halsdel och en böjd flänsdel, och den krökta flänsdelen är anordnad så att vätskeflödet följer väsentligen flänsdelen och fast material som finns i vätskan avlägsnas från flödet.
I en fjärde utföringsform av förfarandet enlighet uppfinningen används en tillsatt jonladdad polymerblandning, järnhaltig sulfat, järnvitriol eller någon annan kemikalie i borrvätskan, som bistår separationen av fast material från vätska, vid rengöring av borrvätskan för att stärka processen.
I en femte utföringsform av förfarandet enlighet uppfinningen adderas, om nödvändigt, ny borrvätska till borrvätskecirkulationen.
I en sjätte utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen tillsätts ämnen eller kemikalier som biträder borrningsprocessen borrvätskan innan borrvätskan återföres till borrningsröret.
I en utföringsform av förfarandet enligt uppfinningen är rengöringsenheten placerad i en eller flera behållare eller andra rörliga strukturer. Väggarna i strukturen är termiskt isolerade, och en uppvärmningsanordning kan installeras däri.
Rengöringsenheten för borrvätska i provtagningsborrning i enlighet med uppfinningen har en anslutning för matning av ej rengjorda borrvätska in i rengöringsenheten, åtminstone två slambassänger, där fast material som finns i borrvätskan är anordnad att samlas på botten av bassängen, där den bildar borrvätskeslam, och i den nedre delen av den åtminstone ena slambassängen finns det en ventil anordnad för att avlägsna nämnda borrvätskeslam innehållande fasta partiklar från slambassängen, och mellan slambassängerna finns en överföringsanslutning för att flytta borrvätska mellan slambassänger och i sista slambassängen finns en utloppsanslutning i serie för att ta bort den rengjorda borrvätskan från rengöringsenheten. Överföringsanslutningar har en intagsände och en utloppsände och utloppsändarna hos överföringsanslutningarna är närmare botten av slambassängerna än intagsänden. Rengöringsenheten är placerad i en eller flera behållare eller motsvarande struktur avsedda att flyttas.
I en utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen är borrvätskeslammet som släpps genom ventilarrangemanget och innehåller fast material anordnat att färdas genom ett filterarrangemang för att separera det fasta materialet.
I en andra utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen kan filterarrangemanget tas loss för utbyte eller rengöring eller så kan det rengöras på sin plats. I en tredje utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen finns det en punkt i botten av slambassängen som är lägre än resten av botten, i vilken borrvätskeslammet är anordnad att ackumulera. Ventilanordningen placeras i denna punkt. I en fjärde utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen är separerad borrvätska från borrvätskeslammet med filterarrangemanget anordnad att transporteras tillbaka till förslambassängen.
I en femte utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen finns det en lägre bassäng under slambassängen eller slambassängerna, i vilken lägre bassäng borrvätskan separeras från borrvätskeslammet med filterarrangemanget eller är filterarrangemang anordnade att samlas in och från vilken nedre bassängen det finns en överföringsanordning för att flytta borrvätska till slambassängen.
I en sjätte utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen är den icke rengjorda borrvätskan som matas in i den första slambassängen anordnad att matas genom ett munstycke (611), vilket munstycke har en halsdel och en böjd flänsdel, och varvid den böjda flänsdelen är anordnad så att vätskeflödet väsentligen följer flänsdelen och fast material som finns i vätskan avlägsnas från flödet.
I en sjunde utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen är utloppsändarna hos överföringsanslutningar mellan slambassängerna närmare botten av bassängen än intagsändarna och utloppsändarna är formade för att styra borrvätskan väsentligen mot botten av slambassängen.
I en åttonde utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen är en jonladdad polymerblandning, järnhaltig sulfat, järnvitriol eller någon annan kemikalie, som bistår separationen av fast material från vätskan, anordnad att tillsättas till borrvätskan. I en nionde utföringsform av rengöringsenheten enligt uppfinningen har den en anordning för matning av ämnen, som bistår borrningsprocessen, in i borrvätskan innan borrvätskan återföres till borrningsprocessen.
En fördel med uppfinningen är att med dess hjälp kan arbetssäkerhetsrisker minskas vid provborrning. Risken för halka reduceras, eftersom endast mycket lite vatten, om något alls, strömmar under borrmaskin. Borrvattnet orsakar en risk för halka, förutom på vintern när det fryser, även på sommaren, särskilt om hala borrningsförbättrande kemikalier används i vätskan.
Det hjälper också borrmaskinen att röra sig i miljön. Utan återvinning av borrvätskans blir många vattenflöden i terrängen kring borrmaskinen, och vägarna kring maskinen oundvikligen snabbt leriga. Detta orsakar arbetsskyddsrisker när rörelsen blir svårare, särskilt när besättningen måste bära utrustning som behövs vid borrning, exempelvis borrör och stenprover, när man rör sig kring maskinen. Vid återvinning av borrvätska minskar dessa problem, eftersom området runt maskinen förblir torr. Den nedsmutsning av besättningens kläder och de inre delarna av maskinen undviks därmed också.
En ytterligare fördel med uppfinningen är att energi sparas med hjälp av den. Med traditionell teknik måste borrvattnet vintertid kontinuerligt värmas, för att undvika frysning av vätskeledningar. Vid användning av initial vätska som tas från ett dike eller sjö med traditionell teknik, måste mycket energi användas för att värma upp vätskan. På motsvarande sätt hälls med den traditionella metoden mycket varmt borreturvattnet från marken tillbaks efter användning och den värmeenergin den innehåller förloras. På vintern kan värmen från borrvätska som stiger från marken vid återvinning utnyttjas, varvid en betydande mängd energi sparas.
Uppfinningen intensifierar ytterligare provtagningsborrning, eftersom det minskar risken för frysning av borrvätskeledningarna på vintern. Med den traditionella borrningstekniken måste det omedelbart avbrytas när borrvätskeledningarna fryser eller när vattenförsörjningen avbryts, tills vattnet åter erhålles till processen. Vid användning av uppfinningen, även om ledningen för den initiala återplacering av vattnet fryser skulle besättningen på grund av den stora mängden vätska i omlopp, ha gott om tid att reparera ledningarna utan att behöva avbryta borrningen. Om borrningen av någon anledning avbryts, måste den initiala borrvätskan med traditionell teknike fortfarande tillåtas att kontinuerligt cirkulera förgäves för att förhindra frysning och vätskan måste rinna oanvänd till avfall. I vissa fall måste även alla mellanliggande vätskeförråd tömmas förgäves på grund av risken för frysning. Eftersom borrvätskan som stiger från marken på vintern är mycket varm, kan denna värme i fallet av uppfinningen utnyttjas, varvid även avbrott i borrningen på grund av andra orsaker kan vara ganska lång, utan att det finns en risk för att vätskan fryser.
En fördel med uppfinningen är också att den sparar vatten eller annan använd borrvätska. På vissa ställen kan det vara svårt att finna borrvatten eller vattnet måste ledas till borrplatsen långt bortifrån. Enligt uppfinningen cirkulerar alltid samma borrvätska i borrningen, och det måste adderas endast till exempel för att kompensera avdunstningen och vätska som absorberas i sprickor i berget eller i marken vid gränsen av det skyddande röret.
En fördel med uppfinningen är fortfarande att de kemikalier som används inte strömmar ut i miljön på ett okontrollerat sätt. Kemikalier, som underlättar borrningsoperationen, måste i vissa situationer tillsättas till borrvätskan. Enligt den traditionella tekniken strömmar dessa kemikalier kontinuerligt ut i miljön. Även om dessa kemikalier enligt dagens kunskap inte är skadliga för miljön är det bättre att ämnen inte släpps ut i miljön som inte hör hemma där. Vid användning av uppfinningen behövs också betydligt mindre av dessa kemikalier i jämförelse med traditionell teknik. När samma borrvätskan återvinns, behöver kemikalier inte användas i samma mängd som normalt. Vid användning av initialt vatten måste mycket kemikalier som underlättar borrning tillföras, när å andra sidan vattnet är i omlopp i enlighet med uppfinningen, som redan behandlats med kemikalier och redan innehåller de nödvändiga kemikalierna.
En fördel med uppfinningen är också att med dess hjälp, utvinns en stor del av bergleran från borrhålet. I dagsläget har denna massa ingen praktisk användning, men när det i enlighet med uppfinningen börjat samlas, kan det med tiden användas till exempel som ett arbetsplatsspecifikt stenleraprov. Dessutom, vid vissa provsajter kräver borrtillståndet att man städar upp efter sig själv vilket uppfinningen väsentligt underlättar.
I det följande kommer uppfinningen att beskrivas i detalj. I beskrivningen görs hänvisning till de bifogade ritningarna, i vilka Figur 1 visar som ett exempel en borrmaskin, Figur 2 visar som ett exempel ett tvärsnitt av en anordning enligt uppfinningen för uppsamling av borrvätska, Figur 3 visar som ett exempel ett borrningsrör och ett skyddande rör, Figur 4 visar som ett exempel en borrningsrör, Figur 5 visar som ett exempel en anordning enligt uppfinningen, Figur 6 visar som ett exempel den inre strukturen hos en rengöringsenhet enligt uppfinningen, Figur 7 visar som ett exempel en längsgående tvärsektion hos en rengöringsenhet enligt uppfinningen, Figur 8a visar som ett exempel ett munstycke som används i en utföringsform av uppfinningen, Figur 8b visar den vätske- och fastmaterialströmmar orsakade av munstycket i fig. 8a och Figur 9 visar som ett exempel ett arrangemang enligt uppfinningen för uppsamling av borrvätska.
Figur 1 visar som ett exempel en borrmaskin 100 för provborrning. Borrmaskinen har ett borrningsrör 101 och en borrenhet 102, med vilken rörelsen som krävs för borrningen produceras. Borrmaskinen har en ram, som stöder strukturerna för borrmaskinen. Ramen har anordningar, med vilka vinkeln av borrningsröret och samtidigt vinkeln hos borrhålet justeras. I fallet enligt figuren är borrmaskinen på markytan 103, men den kan placeras till exempel på en flotte eller i en gruva. I provborrningen är syftet oftast att få stenprover från berggrunden. Berget 105 är vanligtvis täckt av ett jordlager 104. Borrmaskinen har en anordning, med vilken borrvätska matas in i borrningsröret. Punkterna B, C och D är markerade i figuren, vilka punkter presenteras mer i detalj i fig. 4, 3 och 2.
Figur 2 visar ett arrangemang enligt uppfinningen för uppsamling av borrvätska som ett tvärsnitt. Arrangemanget har ett borrningsrör 101, ett skyddande rör 201, en uppsamlande krage 202 och en uppsamlande bassäng 203. Borrningsröret är ihåligt, och borrenheten roterar den. Det skyddande röret finns runt borrningsröret så att det sträcker sig väsentligen genom jordlagret och dess ände mot borrmaskinen är ovanför markytan.
Borrvätskan som återvänder från borrningen, som stiger från ett gap mellan det skyddande röret och borröret, samlas med en insamlingskrage som ligger runt slutet av skyddsröret och leds till den uppsamlande bassängen. Det uppsamlande bassängen är fäst antingen på maskinen eller med en fästanordning till skyddsröret. Den uppsamlande bassängen formas och placeras så att positionen hos borrningen kan förflyttas åtminstone i de vanligen använda borrningsvinklarna, d.v.s. i en 30 till 90° vinkel i förhållande till horisontalplanet, och att borrvätskan som kommer från det skyddande röret hamnar i insamlingen baserat oberoende av läget av borren.
Rörelsegränssnittet mellan skyddsröret och den uppsamlande bassängen kan, om nödvändigt, dras åt till exempel med en spännanordningen tillverkad av presenning eller ett flexibelt gummi, som tillåter det nödvändiga rörelseområdet för borren och leder borrvätskan som kommer från skyddsröret åtminstone nästan fullständigt till den uppsamlande bassängen. Från uppsamlingsbassäng styrs borrvätskan och det fasta materialet den innehåller, såsom jord och berg lera och eventuella borrningstillsatser, in i en rengöringsenhet, som kan förflyttas i terrängen.
Figur 9 visar ett andra exempel på en anordning i enlighet med uppfinningen för uppsamling av borrvätska i en borrmaskin. Anordningen har ett skyddande rör 903, en uppsamlande krage 904 och en uppsamlande bassäng 905. Den uppsamlande kragen har ett hål 901 för borrningsröret. Vattnet som kommer från skyddsröret samlas upp med den uppsamlande kragen och styrs till den uppsamlande bassängen. Den uppsamlande bassängen har ett rör 902, med vilket den ej rengjorda borrvätskan avlägsnas från uppsamlingsbassäng och styrs med hjälp av vissa anordningar in i rengöringsenheten.
Figur 3 illustrerar placeringen av det skyddande röret 201 i provborrningen. Borrningsröret 101 har använts för att borra ett provtagningshål i markytan 103 genom jordlagret 104 i berget 105. I fallet enligt figuren sträcker sig skyddsröret genom jordlagret en bit in i berget. Borrvätskan som stiger mellan väggen hos borrhålet och borrningsröret går mestadels mellan skyddsröret och borrningsröret och fortsätter att stiga.
Figur 4 visar borrningsänden hos borrningsröret 101 inne i berget 105. I slutet av borrningsröret finns en cylindriskt bladdel 401, som när den roterar borrar en bergartsborrkärna 402 från berget. Inuti borrningsröret finns ett kärnrör 403, innanför vilket bergartsprovskärnan finns. Med kärnröret kan provborrkärnan lyftas upp till markytan och lagras. Borrvätskan kommer till bladdelen mellan kärneröret och innerväggen hos borrningsröret. Till skillnad från andra borrningstekniska fält, ackumuleras endast lite stenlera i borrvätskan i provtagningsborrningen, eftersom bladet som används vid borrning slipar bort endast en liten del av området hos borrhålet Den största delen av bergmaterialet förblir i bergartsborrkärnan som genereras som en produkt av borrningen, vilken bergartsborrkärna traditionellt lyfts upp enligt känd teknik med ett kärnrör ur borrhålet.
Figur 5 visar en anordning enligt uppfinningen för rengöring och återanvändning av borrvätska i provborrning, vilken anordning har en borrmaskin 100 och en rengöringsenhet 501 för rengöring av borrvätskan. Borrmaskinen används för att borra ett borrhål för provtagning från berggrunden. Borrmaskinen har ett borrningsrör 101 och ett uppsamlingsbassäng 203 som samlar borrvätska som kommer från borrhålet under borrningen. Från uppsamlingsbassäng leds borrvätskan med ett rör 502 för orenat borrvatten till rengöringsenheten. Om så är nödvändigt är tryck försett i röret med en pump 503. Eftersom borrvätskan inte innehåller en så stor mängd fast materia, den är väldigt flytande, är en pump inte i alla fall nödvändig för att överföra borrvätska från uppsamlingsbassäng till rengöringsenheten. Om borrmaskinen är högre i terrängen än rengöringsenheten, kan borrvätskan tillåtas att strömma i ett tillräckligt stort rör med hjälp av tyngdkraften. Om så är nödvändigt används en lämplig pump fortfarande för att säkerställa överföringen av vätskan.
Rengöringsenheten 501 kan vara av en därtill lämplig struktur, som till exempel en container, en vagn eller ett fordon, inuti vilken anordningen som behövs för rengöring placeras. Denna container, vagn eller ett fordon eller annan konstruktion kan å andra sidan placeras i terrängen i närheten av borrmaskinen 100, och när borrplatsen förflyttas kan den flyttas tillsammans med borrmaskin antingen med hjälp av ett annat fordon eller med egen rörelsekraft. Rengöringsenheten har organ, med vilka dess position kan justeras efter önskemål, även om markytan den står på är ojämn.
Rengöringsenheten innehåller antingen bara en anordning som behövs för rengöringsvätska eller dessutom också en anordning som används för blandning av kemikalier som behövs i borrningsprocessen i borrvätskan.
Eftersom apparaten som behövs för att blanda kemikalier inte används på varje borrplats, kan det vara fördelaktigt att placera en anordning för att blanda kemikalier i sin egen separata rörliga container, vagn eller bil. Oavsett om anordningen för blandning av kemikalier placeras i samma utrymme eller i ett annat utrymme än anordningen för rengöring av borrvätska är de anordnade så att de efter behov kan användas antingen båda samtidigt eller var och en av dem separat. Från rengöringsenheten förs den rengjorda borrvätskan till borrmaskinen med ett rör 504 för rengjord borrvätska. Vid borrmaskinen matas den rengjorda borrvätskan tillbaka in i borrningsröret.
Trots att borrvätskan som cirkulerar i borrprocessen förblir varm under borroperationen även på vintern på grund av jordvärme i borrhålet och friktionen som orsakas av rotationen av borrningsbladet och rören, finns det under vintern en risk att borrvätskan fryser, oftast i situationer där borrningen stoppas under en lång tid. Därför placeras rengöringssystemet för borrvätska i en struktur, vars väggar är värmeisolerade, om den används i vinterförhållanden. Tillräcklig uppvärmning ordnas också inne i strukturen, så att vätskor och enheter den innehåller inte fryser i minusgradigt väder om borrningen avbryts.
Figur 6 visar den inre strukturen hos en rengöringsanordning enligt uppfinningen. Rengöringsanordningen enligt exemplet har fyra slambassänger: en första slambassäng 604, en andra slambassäng 605, en tredje slambassäng 606 och en fjärde slambassäng 607 och en nedre bassäng 608 under dessa. Det finns åtminstone två bassänger. Borrvätskan som skall rengöras styrs in i första slambassängen med ett munstycke 601. Mellan slambassängerna finns gasanslutningar 610. För avskiljning av den rengjorda borrvätskan från rengöringsenheten finns det en utloppsanslutning 611. 1 botten av varje slambassäng finns ett ventilarrangemang, som kan användas för att släppa ut borrvätskeslam som ansamlas på botten av slambassängerna ur slambassängen. Ett filterarrangemang 609 för borrvätskeslammet är fäst vid ventilarrangemanget. Ett evakueringsrör 602 för den nedre bassängen är anslutet till den nedre bassängen, vilket evakueringsrör har en pump 603.
Slambassängerna i rengöringsanordningen är formade så att det fasta material som finns i vätskan separeras från vätskan och sjunker till botten av slambassängen och bildar borrvätskeslam. Den rengjorda borrvätskan bringas in i den första slambassängen 604 genom ett munstycke 601. Detta kan till exempel vara ett Coanda-typmunstycke, med vilket vätskedelen och fasta materiadelarna av borrvätskan sätts i rörelse i olika riktningar. Det fasta materialet är riktad så att den hamnar på botten av den första slambassängen. Från den första slambassängen rör sig borrvätskan med en överföringsanslutning 610 till den andra slambassängen 605. Överföringsanslutningen placeras så att borrvätskan avlägsnas från den övre delen av slambassängen. Vid behov kan flera successiva slambassänger användas, varigenom vätskan förflyttas till en ny slambassäng, där samma process sker igen. När flera slambassänger används i följd, ackumuleras borrslam och fast material främst i den första slambassängen, och därefter kan borrvätskan fortfarande vara något grumlig. Mängden fast material i borrvätskan minskar och borrvätskan renas allteftersom den avancerar från en slambassäng till en annan. Slambassänger placeras i rengöringsenheten i ett sådant antal, att borrvätskan i den sista slambassängen är tillräckligt ren, så att den kan användas igen vid borrning. I exemplet enligt figuren är slambassängerna placerade i följd, men deras position kan också vara någon annan. De kan vara intill varandra, i följd eller i flera rader.
Vid behov kan en liten mängd av en polymerlösning med en lämplig jonelektrisk laddning, järnhaltig sulfat eller järnvitriol, som vanligtvis används i samband med till exempel avloppsvattensrengöring och torkning av slam, läggas till borrvätska i vissa slambassänger, vilka ämnen då de blandas med vatten orsakar s.k. koagulation och/eller flockning, d.v.s. en elektrokemisk reaktion, där fasta ämnen i vattnet binder samman som större partiklar, som bistår separationen av fasta partiklar från vattnet och flödar till botten av slambassängen som ett borrvätskeslam.
Under slambassängerna placeras ett löstagbart mekaniskt filterarrangemang 609 baserat på t. ex. filterduk, medelst vilket det mesta av det fasta materialet som finns i borrvätskeslammet som avlägsnats från bottnen av bassängen åtskiljs därifrån. Det mesta av borrvätskeslammet passerar filterarrangemanget. Fast material kvar i filterarrangemanget kan avlägsnas genom att koppla ur filterarrangemanget. Filterarrangemanget kan antingen vara av engångstyp eller sådant som kan tömmas från fast material, tvättas och återanvändas. Det fuktiga fasta materialets massa som erhålls med hjälp av filterarrangemanget kan, om nödvändig, lagras antingen i själva filtret eller till exempel i ett separat kärl, såsom en plastflaska, om det fasta materialet i framtiden till exempel får ett arbetsplatsspecifikt ändamål i samband med provtagning.
Borrvätskan som separeras från borrvätskeslammet med filterarrangemanget 609 hälls i den nedre bassängen 608, varifrån den ibland överförs tillbaka till någon slambassäng via evakueringsledningen 602 hos den nedre bassängen. I exemplet enligt figuren har röret en pump 603 och leder till den första slambassängen 604. Om filterarrangemanget kan rengöras och återanvändas, kan filterduken hos filterarrangemanget tvättas efter att filterarrangemanget tömts, exempelvis med vatten som finns i antingen den nedre bassängen eller slambassängen.
När borrvätskan har rengjorts tillräckligt i slambassänger, tillsätts kemikalier som biträder borrningen, om nödvändigt, i en kemisk blandningsapparat, som innehåller minst två på varandra följande bassänger. I den första bassängen, som kan vara mindre, blandas en nödvändig mängd av en önskad kemikalie in i borrvätskan, och i den andra bassängen, som kan vara större, finns det ett tillräckligt mellanlager för borrvätska, så att borroperationen kan ske kontinuerligt, utan störningar från eventuella cykliska förhållanden hos borrvätskans rengöring eller den kemiska tillsatsprocessen. Anordningen arrangerad för att tillsätta kemikalier placeras antingen i samma utrymme som rengöringsapparaten eller om så är nödvändigt i sitt eget separata utrymme, som transporteras till borrplatsen endast när det behövs. I exemplet enligt figur 6 kan den tredje slambassängen 606 fungera som en kemisk blandningsbassäng och den fjärde slambassängen 607 som ett mellanlager för borrvätska. När kemikalier tillsätts mäts också pH-värdet för borrvätskan, eftersom doseringen av borrningshjälpande kemikalier kan vara beroende av pH- värdet och vissa kemikalier inte blandar sig med borrvätskan eller fungerar på ett önskat sätt, om pH -värdet är fel. Det uppmätta pH-värdet för borrvätskan kan ändras som önskas genom tillsats av kemikalier som justerar pH-värdet i borrvätskan.
Borrmaskinen suger borrvätskan den behöver för att borra till exempel antingen från den senaste slambassängen hos rengöringsenhet eller från den sista mellanliggande bassängen hos kemikalieblandningsapparaten. Därefter återförs rengjord och behandlad borrvätska till borrhålet och den återvänder efter att ha varit vid borrbladet längs borrhålet och skyddsrör tillbaka till borrmaskinen, där den återigen strömmar till uppsamlingsbassäng för att vänta vid öppnandet av skyddande bassängen och börjar en ny behandlingscykel.
En del av borrvätskan går förlorad trots cirkulationen, till exempel på grund av avdunstning av det varma vattnet, absorption i sprucken berggrund, förlust som äger rum vid gränsen mellan skyddsröret och berget eller förlust som inträffat i samband med avlägsnande av fast material från bassängen. Detta kompenseras med en traditionell metod, genom att ersätta initial vätska från en naturlig vattenkälla eller från ett tidigare borrhål eller ett tankfordon eller liknande. Den nya borrvätskan kan tillsättas borrningsprocessen vid borrmaskinen eller så har rengöringsenheten ett arrangemang, exempelvis en koppling, som är i anslutning med en viss slambassäng, med vilket den nya borrvätskan läggs till i cirkulationen av borrning vätska.
Figur 7 visar en längsgående tvärsektion av en rengöringsenhet 501 i enlighet med uppfinningen, som har en rengöringsanordning enligt figur 6. Rengöringsapparaten placeras inuti en ram 704. Ramen är tillräckligt robust för transport och förflyttning och den har nödvändiga luckor, dörrar, ventilationsöppningar och liknande. Väggarna i ramen är tillräckligt termiskt isolerade i förhållande till användningsomgivningen för rengöringsenheten. Till exempel är väggarna i ett rengöringsenheten som är avsedda för vinterbruk mycket värmeisolerad, men för en rengöring som är anpassad för gruvanvändning är kompakthet och en liten storlek mer användbart. Inuti ramen finns också nödvändiga arrangemang för drivkraften för rengöringsapparaten. Dessa är motorer, batterier, ledningar och liknande. Fördelaktigt kan alla anslutningar hos rengöringsenheten, intaget och utloppet av borrvätska, tillägg av nya borrvätska, elledningarna och liknande, tas loss och skyddas när rengöringsenheten flyttas. Rengöringsenheten har justeringsorgan, såsom justerbara ben, med vilken rengöringsenhetens position kan justeras. Med dessa justeringsorgan strävas det efter att bibehålla den designade positionen oavsett lutning i terrängen eller formen på markytan. Denna position är företrädesvis det horisontella läget.
Borrvätskan som skall rengöras bringas till rengöringsenheten 501 med ett inloppsrör 701, som är i kontakt med munstycket 601. Munstycket kan vara ett Coanda-typmunstycke. Inloppsröret har ett lämpligt tryck, så att vätskeströmmen anländer vid munstycket med rätt hastighet. Detta tryck kan justeras till exempel med ventiler.
De fyra slambassängerna i rengöringsanordningen: den första slambassängen 604, den andra slambassängen 605, den tredje slambassängen 606 och den fjärde slambassängen 607, är formade för att ha en konisk botten eller så att en viss del av botten är lägre än resten av botten och formen på bottnarna sluttar mot denna del. Slambassängerna kan vara öppna eller ha lock. Mellan slambassängerna finns en överföringsanslutning 610 för överföring av borrvätska från ett slamavrinningsområde till ett annat. Överföringsanslutningen tar borrvätskan från den övre delen av slambassängen. Intagsöppningen hos överföringsanslutningen avgör den övre ytan för vätskan i slambassängen, eftersom borrvätskan alltid strömmar till nästa slambassäng, när vätskeytan stiger till inloppsöppningen.
Intagsöppningar hos överföringsanslutningen kan i olika slambassänger vara på olika höjd, varvid vätskeytorna är på olika höjder i olika slambassänger. I fallet som visas i figuren är överföringsanslutningen ett rör, som leder borrvätska som kommer från den föregående slambassängen mot botten av slambassängen. Utloppsänden av röret är väsentligt lägre än dess intagsände i slambassängen. Eftersom vätskeflödet genom överföringsanslutningen är ganska långsamt, har det fasta materialet som finns i borrvätskan tid att sjunka till botten av slambassängen.
I botten av slambassängerna, väsentligen vid dess lägsta punkter, finns det ett ventilarrangemang 703. Detta är i anslutning med filterarrangemanget 609 så att ventilarrangemanget, vid behov, kan öppnas och borrvätskeslam på botten av slambassäng, som innehåller mycket fast material, kan släppas igenom filterarrangemanget. Öppnandet av ventilarrangemanget kan göras manuellt eller automatiskt. Eftersom fasta partiklar ackumuleras i olika slambassängerna med olika hastigheter, exempelvis ackumuleras slammateria snabbare i första slambassängen 604 än i fjärde slambassängen 607, öppnas ventilarrangemanget för slambassängerna vid olika tidpunkter. Filterarrangemangen kan också vara olika i olika slambassänger. Borrvätskan som separeras från borrvätskeslammet med filterarrangemanget går in i den nedre bassängen 608, som kan vara en öppen eller sluten behållare. Härifrån leds borrvätskan tillbaka till den filtrerande bassängen. Den fjärde, sista, slambassängen 607 har en utloppsanslutning 611, vilken är i anslutning med ett evakueringsrör 702 för rengjord borrvätska, med vilka borrvätskan återförs till borrmaskinen.
Figurerna 8a och 8b visar ett munstycke 800, som använder Coandafenomen. Det har en inloppsdel 801, en halsdel 803 och en krökt flänsdel. I Coanda-fenomenet har ett flöde av vätskor och gaser som förekommer i närheten av en fast yta en tendens att följa formen av den fasta ytan, även om riktningen för ytan ändrar sig i förhållande till riktningen för flödet. När munstycket är format på rätt sätt kan riktningen hos vätskeflödet ändras så snabbt att de fasta partiklar som finns i vätskan lossnar från flödet och effektivt avskiljs från vätskan. Inloppsdelen är ansluten till röret och leder rengjord borrvätska till rengöringsenheten. Halsdelen är formad så att flödeshastigheten för borrvätskan som passerar genom den kan väljas så att Coanda-fenomen inträffar i den krökta flänsdelen, där borrvätskan börjar följa ytan hos flänsdelen. Alltså undergår flödet av sådan borrvätska en plötslig förändring i riktning baserad på Coanda-fenomenet, där det fasta materialet som finns i borrvätskan effektivt lossnar från vätskeflöde direkt när det kommer in i slambassängen och där flödeshastigheten för vätskan därefter snabbt minskar. Placeringen av munstycket väljs så att borrvätskeströmmen som riktas med munstycket är nära nivån hos vätskeytan hos slambassängen och huvudsakligen i riktning av densamma. Beroende på det enskilda fallet kan flödet av borrvätska även vara riktat något snett uppåt eller snett nedåt i förhållande till vätskeytan. Riktningen för de fasta partiklarna är väsentligen mot botten av slambassängen. Detta visas i figur 8b, där vätskeflödet följer den krökta flänsen och de fasta materiapartiklarna skiljs från vätskeflödet. Flödet som inträffar på vätskeytan hos slambassängen är långsamt omedelbart efter från koppl ing från munstycket. Vätskan överförs till en överföringsanslutning belägen vid den andra kanten av slambassängen, varvid fast material som möjligen fortfarande är kvar i borrvätskan har tid att sjunka ytterligare och separera från det långsamma flödet som sker på den övre ytan hos vätskan i slambassängen.
Vissa fördelaktiga utföringsformer enligt uppfinningen har beskrivits ovan. Uppfinningen är inte begränsad till de lösningar som beskrivs ovan, utan den uppfinningsenliga idén kan användas på många sätt inom ramen för patentkraven.

Claims (18)

PATENTKRAV
1. Förfarande för rengöring av borrvätska i bergprovtagningsborrning, där en borrmaskin (100) används, som har ett ihåligt borrningsrör (101), en cylindrisk bladdel (401) i borrningsänden av borrningsröret, ett skyddsrör (201, 903), vilket omger delen av borrningsröret (101) som ligger vid markytan (103), så att det finns tomt utrymme mellan borrningsröret (101) och det skyddande röret (201, 903), och i förfarandet matas borrvätskan in i borrningsröret (101) som borrvätska, vilken borrvätska smörjer borrningsprocessen och borrvätskan flödar mellan borrningsröret (101) och väggen hos borrhålet mot öppningen av borrhålet, samtidigt transporterande fast material som bildas vid borrning, kännetecknad av att förfarandet vidare har steg, där - borrvätska innehållande fast material som kommer från mellan skyddsröret (201, 903) och borrningsröret (101) i borrmaskinen (100) återvinns med ett arrangemang i borrmaskinen, - den återvunna borrvätskan styrs till en rengöringsenhet (501), - rengöringsenheten har två eller fler slambassänger (604, 605, 606, 607) i serie, där det fasta materialet separeras från borrvätskan och en överföringsanslutning (610) finns mellan slambassängerna (604, 605, 606, 607), vilken har en inloppsände och en utloppsände, och utloppsändarna hos överföringsanslutningarna är närmare botten av slambassängerna än inloppsändarna och - borrvätskan som rengjorts i rengöringsenheten styrs till borrmaskinen (100) och matas in i borrningsröret (101).
2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att borrvätskeslam innehållande fast material ansamlas på botten av slambassängen (604, 605, 606, 607) avlägsnas från bassängen.
3. Förfarande enligt krav 2, kännetecknat av att borrvätskeslammet som avlägsnats från bottnen av slam bassängen (604, 605, 606, 607) filtreras och returneras till en viss slambassäng.
4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, kännetecknat av att borrvätskan i rengöringsenheten matas in i den första slambassängen genom ett munstycke (601), vilket munstycke har en halsdel (803) och en böjd flänsdel, och varvid den krökta flänsdelen är anordnad så att vätskeflödet väsentligen följer flänsdelen och fast material som finns i vätskan avskiljs från flödet.
5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att en jonladdad polymerblandning, järnhaltig sulfat, järnvitriol eller någon annan kemikalie som tillsatts i borrvätskan, som bistår separationen av fast material från vätskan, används i rengöring av borrvätskan för att stimulera processen.
6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att ny borrvätska tillsätts, när så är nödvändigt, till cirkulationen av borrvätska.
7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att ämnen eller kemikalier, som bistår borrningsprocessen, tillsätts borrvätskan innan borrvätskan återförs till borrningsröret.
8. Förfarande enligt något av kraven 1-7, kännetecknat av att rengöringsenheten (501) placeras i en behållare eller annan rörlig struktur.
9. Rengöringsenhet (501) för borrvätska i provtagningsborrning, kännetecknad av att rengöringsenheten placeras i en eller flera containrar eller motsvarande rörliga strukturer och rengöringsenheten har -en förbindelse (701) för att mata rengjord borrvätska in i rengöringsenheten, - åtminstone två slambassänger (604, 605, 606, 607), där fast material som finns i borrvätskan är anordnad att samlas på botten av bassängen som borrvätskeslam, och att det i den nedre delen av åtminstone en slambassäng finns ett ventilarrangemang (703) för avlägsnande av nämnda borrvätskeslam innehållande fast material från slambassängen och - mellan slambassängerna finns en överföringsanslutning (610), vilken har en inloppsände och en utloppssände, för att flytta borrvätska mellan slambassänger, och utloppsändarna hos överföringsanslutningarna är närmare botten av slambassängerna än inloppsändar, och i den sista slambassängen i serien finns det en utloppsanslutning (611) för avlägsnande av den rengjorda borrvätskan från rengöringsenheten.
10. Rengöringsenheten (501) enligt krav 9,känne tecknad av att borrvätskeslam innehållande fast material, som har släppts igenom ventilarrangemanget (703), är anordnat att passera genom ett filterarrangemang (609) för att det fasta materialet skall avlägsnas.
11. Rengöringsenheten (501) enligt krav 10,kännetecknad av att filteranordningen (609) är löstagbart för att ersätta och rengöra eller kan rengöras på sin plats.
12. Rengöringsenheten (501) enligt något av kraven 9-11, kännetecknad av att det finns en punkt i botten av slambassängen (604, 605, 606, 607), vilken är lägre än resten av botten, och att ventilarrangemanget (703) placeras i denna punkt.
13. Rengöringsenhet (501) enligt något av kraven 9-12, kännetecknad av att borrvätskan som separerats från borrvätskeslammet med filterarrangemanget (609) är anordnat att transporteras tillbaka till slambassängen (604, 605, 606, 607).
14. Rengöringsenhet (501) enligt något av kraven 9-13, kännetecknad av att under slambassängen eller slambassängerna (604, 605, 606, 607) finns det en lägre bassäng (608), varvid borrvätskan som filtrerats från borrvätskeslammet med filterarrangemanget (609) är anordnat att samlas och från vilken nedre bassäng är anordnat ett överföringsarrangemang för överföring borrvätska till slambassängen.
15. Rengöringsenheten (501) enligt något av kraven 9-14, kännetecknad av att den rengjorda borrvätskan som matats in i den första slambassängen är anordnad att matas genom ett munstycke (601), vilket munstycke har en halsdel (803) och en böjd flänssida, och den krökta flänsdelen är anordnad så att vätskeflödet väsentligen följer flänsdelen och fast material som finns i vätskan avskiljs från flödet.
16. Rengöringsenheten (501) enligt något av kraven 9-15, kännetecknad av att utloppsändarna av överföringsanslutningarna (610) mellan slambassängerna är formade för att styra borrvätskan väsentligen mot botten av slambassängen.
17. Rengöringsenhet (501) enligt något av kraven 9-16, kännetecknad av att en jonladdad polymerblandning, järnhaltig sulfat, järnvitriol eller någon annan kemikalie som tillsatts i borrvätskan, som bistår separationen av fast material från vätskan, är anordnad att läggas till borrvätskan.
18. Rengöringsenhet (501) enligt något av kraven 9-17, kännetecknad av att den har ett arrangemang för matning av ämnen som bistår borrningsprocessen till borrvätskan innan borrvätskan återförs till borrningsprocessen.
SE1351111A 2011-03-31 2012-03-30 Förfarande för att rena borrvätskor vid bergprovtagningsborrning och en rengöringsanordning SE541068C2 (sv)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20115311A FI20115311L (sv) 2011-03-31 2011-03-31 Förfarande för rening av borrvätska som används vid provtagningsborrning i berggrund och reningsenhet
PCT/FI2012/000019 WO2012131146A1 (en) 2011-03-31 2012-03-30 Method for cleaning drilling fluid in rock sampling drilling and a cleaning unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE1351111A1 SE1351111A1 (sv) 2013-11-14
SE541068C2 true SE541068C2 (sv) 2019-03-26

Family

ID=43806519

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE1351111A SE541068C2 (sv) 2011-03-31 2012-03-30 Förfarande för att rena borrvätskor vid bergprovtagningsborrning och en rengöringsanordning

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20140014589A1 (sv)
AU (1) AU2012237227A1 (sv)
CA (1) CA2830832A1 (sv)
CL (1) CL2013002785A1 (sv)
DK (1) DK201370519A (sv)
FI (1) FI20115311L (sv)
NO (1) NO20131441A1 (sv)
RU (1) RU2576541C2 (sv)
SE (1) SE541068C2 (sv)
WO (1) WO2012131146A1 (sv)
ZA (1) ZA201308154B (sv)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10036217B2 (en) 2012-07-27 2018-07-31 Mbl Partners, Llc Separation of drilling fluid
US9896918B2 (en) 2012-07-27 2018-02-20 Mbl Water Partners, Llc Use of ionized water in hydraulic fracturing
US9447646B1 (en) 2012-12-07 2016-09-20 Mud Maxx, LLC Combination unit for managing fluid
DE102015115175A1 (de) * 2015-09-09 2017-03-09 Max Wild Gmbh Bohrflüssigkeitsregenerierungsvorrichtung
US10544344B2 (en) 2016-09-09 2020-01-28 Saudi Arabian Oil Company Methods and systems for neutralizing hydrogen sulfide during drilling
WO2019100037A1 (en) * 2017-11-20 2019-05-23 M-I L.L.C. High pressure filtration
CN108222866A (zh) * 2017-12-03 2018-06-29 北京华飞兴达环保技术有限公司 一种钻井废弃物无害化处理工程车
US20190329304A1 (en) * 2018-04-25 2019-10-31 Jet Cycle LLC Method of cleaning drilling fluid tanks and admixtures thereof
CN108301798B (zh) * 2018-04-30 2023-09-15 东北石油大学 一种便携式录井岩屑清洗盒
US10385635B1 (en) * 2018-06-05 2019-08-20 Southpaw Fabrication Diffuser and solids collection and measurement system for use in conjunction with oil and gas wells
WO2020034180A1 (zh) * 2018-08-17 2020-02-20 戴文凤 一种钻头清洗箱
CN109455863A (zh) * 2018-12-10 2019-03-12 广东时代环保科技有限公司 一种不锈钢自动沉淀机
CN109632374A (zh) * 2019-01-29 2019-04-16 宋文伟 一种煤矿开采用样品采集装置
CN109854193B (zh) * 2019-02-23 2023-07-14 中国石油大学(华东) 海底钻机泥浆循环系统及方法
CN112983318B (zh) * 2019-12-17 2023-05-26 中国石油天然气股份有限公司 用于钻井废弃物的处理装置及处理方法
CN111991918B (zh) * 2020-08-19 2021-12-10 江西金凤凰铝业有限公司 一种铝合金外壳加工用加工液沉淀箱
CN114458203B (zh) * 2022-01-26 2023-02-28 四川大学 一种深部原位保真取芯率定平台装配系统
CN116920514B (zh) * 2023-09-15 2023-11-21 山东大禹水务建设集团有限公司 一种砂层钻孔灌注桩泥浆沉淀过滤设备及过滤方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU649821A1 (ru) * 1975-04-28 1979-02-28 Kuliev Agababa E Устройство дл очистки промывочной жидкости от шлама
NO810179L (no) * 1980-01-21 1981-07-22 Flo Trend Systems Inc Vaeskefiltreringssystem.
SU980764A1 (ru) * 1981-03-31 1982-12-15 Полтавское Отделение Украинского Научно-Исследовательского Геологоразведовочного Института Отстойник
SU1032165A1 (ru) * 1982-04-27 1983-07-30 Специальное Проектно-Конструкторское Бюро Автоматизации Глубокого Разведочного Бурения Циркул ционна система с автоматическим регулированием свойств бурового раствора
DE4224047C2 (de) * 1992-07-21 1998-03-26 Anton Felder Vorrichtung und Verfahren zur zentrischen Beschickung von Rundsandfängen und Sandklassierern in Rundbauweise
RU5112U1 (ru) * 1996-06-18 1997-10-16 ЦБПО - АООТ "Удмуртгеология" Отстойник для очистки буровых растворов
CA2414321C (en) * 2002-12-13 2004-11-09 Donald Roy Smith Shale bin/settling tank/centrifuge combination skid
CA2551684A1 (en) * 2006-07-10 2008-01-10 Hollman, Don Improved flock tank
CA2723502C (en) * 2006-11-27 2016-01-26 Scott Blair Godlien Fluid clarification system, method, and apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
NO20131441A1 (no) 2013-10-31
ZA201308154B (en) 2015-01-28
RU2576541C2 (ru) 2016-03-10
AU2012237227A1 (en) 2013-09-26
DK201370519A (en) 2013-09-18
CL2013002785A1 (es) 2014-05-23
FI20115311L (sv) 2012-10-01
CA2830832A1 (en) 2012-10-04
WO2012131146A1 (en) 2012-10-04
US20140014589A1 (en) 2014-01-16
RU2013145618A (ru) 2015-05-10
FI20115311A0 (sv) 2011-03-31
SE1351111A1 (sv) 2013-11-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE541068C2 (sv) Förfarande för att rena borrvätskor vid bergprovtagningsborrning och en rengöringsanordning
US8789622B1 (en) Continuous microwave particulate treatment system
CA2510099C (en) Separation and recovery of bitumen oil from tar sands
US7972518B2 (en) Method for removing suspended solids from aqueous fluids
US8316963B2 (en) Cuttings processing system
CA3033244C (en) Weight material recovery and reuse method from drilling waste
WO2008041020A1 (en) Method and apparatus for preparing drill cuttings for reinjection into a well
CN101319607A (zh) 用于油气田井下作业产出液不落地处理及综合利用的方法
BRPI0811869B1 (pt) sistema e método para formação de lama a partir de cascalhos de perfuração
CN202924875U (zh) 一种回收石油类钻井废弃泥浆装置
CN205477542U (zh) 一种废弃泥浆随钻一体化处理系统
US20160202709A1 (en) Fluid level control system for oil and wastewater recovery
CN202970557U (zh) 一种沉降式排砂泥浆回收装置
CN102976571B (zh) 一种回收石油类钻井废弃泥浆的方法及装置
US9669340B2 (en) Hydrocarbons environmental processing system method and apparatus
US8813875B1 (en) Drilling rig with continuous microwave particulate treatment system
WO2015164549A1 (en) Drilling rig with continuous microwave particulate treatment system
US20080164068A1 (en) System and method for cleaning drill cuttings with degassed water
CN202926263U (zh) 一种沉降式排砂箱
CN212662774U (zh) 一种虹吸式油水分离器
CN201737787U (zh) 气压式渣水分离系统
FI125629B (sv) Förfarande för filtrering av ett borrhjälpmedel vid borrning i jord- och berggrund och filterenhet
CN101898057B (zh) 气压式渣水分离系统
RU69061U1 (ru) Устройство по сбору, транспортировке и подготовке нефтесодержащего сырья
CA2821783A1 (en) Oil sands tailings handling system and method