NO813582L - Apparat for separering av et sammensatt materiale - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår et apparat for separering av et sammensatt materiale i et antall grupper i henhold til maske-størrelsen i sikter som gruppene vil passere. Mer bestemt kan denne oppfinnelse, i forbindelse med en spesiell.anvendelse, separere det verdifulle boreslam og slamtapmaterialét fra det uønskede partikkelmaterialet som dannes ved brønnboringspro-.sessen.

I de fleste tilfeller når man ønsker å separere et sammen- . satt materiale i flere adskilte grupper, klassifisert etter størrelse, føres det sammensatte materiale gjennom et antall på hverandre stablede sikter av gradvis mindre maskestørrelse, slik at den groveste materialgruppe separeres først og gradvis mindre grove grupper, separeres deretter. Dette separerings-system oppviser visse praktiske problemer og er ikke egnet for alle anvendelser. På grunn av at.siktene er stablet på hverandre, kan det f. eks. bare br.ukes der. det er rikelig plass i vertikalretningen. Ettersom de.mer finmaskede, tynnere maskeduker er plassert under de mer varige, grovere maskeduker, vil en feil eller rift som ofte kan forekomme i de finere duker, ikke så lett bli oppdaget. Videre vil den tid det tar for materialet å vandre over og gjennom siktene i. flere trinn, virke til at mange prosesser blir tidkrevende og lite' effektive.

Disse systemtyper har også vist seg lite gunstige for spesielle anvendelser. Innen oljeboringsindustrien blir f.eks. boreslam kontinuerlig injisert i borehullet på. borestedet.. I tillegg til å rense og smøre borkronen virker boreslammet som et medium som.ved hjelp av hydraulisk trykk bringer det uøns-kede utborede materiale, såsom sand, knust leirskifer og liknende, til overflaten.. I ehdel enklere operasjoner blir det uøns-kede materiale så separert fra boreslammet og det rensede boreslam sirkulert tilbake til brønnen.

Ofte oppviser formasjonene som bores små sprekker eller spalter. I slike tilfeller vil boreslammet strømme inn i disse sprekker på bekostning av og til skade for det kontinuerlige system. For å unngå tap av boreslam er der utviklet en prosess hvor et tilleggsmateriale, betegnet slamtapmateriale, tilsettes boreslammet. Dette materiale, som generelt kan være hvilket som helst fibrøst materiale, fyller eller tilstopper sprekkene i formasjonene og hindrer vesentlig tap av boreslam. Av.typiske slamtapmaterialer kan nevnes valnøttskall, cellofan, sagflis og liknende.'

Tilsetningen, av slamtapmaterialét kompliserer separerings-problemene ettersom de.t i likhet med boreslammet fortrinnsvis skal renses og resirkuleres. Ut av brønnen kommer således boreslammet av liten størrelse, slamtapmateriale av grov størrelse, og det uønskede materiale av en mellomstørrelse, hvorav det største og minste av. materialene skal resirkuleres. En fore-slått løsning på dette separeringsproblem er intet.annet enn

en konvensjonell totrinns sorteringsprosess som vist i US patent nr. 4 116 288. Ifølge sistnevnte blir blandingen av bore.slam, slamtapmateriale og uønsket materiale først utsatt for en grovsortering for å skille slamtapmaterialét fra boreslammet og de.t uønskede materialet som faller til en annen mer finmasket, underliggende sikt for å skille boreslammet fra det uønskede materialet. Boreslammet og slamtapmaterialét'blir så gjenforenet for resirkulering i brønnen.

Foruten at dette system er avhengig av god plass i høyden °9 ..oppviser . førnevnte problem med skjult, sårbar maskeduk, er det også en sen totrinns prosess, og selv som sådan ineffektiv. Svært ofte vil det, fuktige, fibrøse slamtapmateriale være be-lagt med uønsket materiale som ikke vil passere gjennom den

.første sikt og som derfor sirkuleres tilbake i brønnen. Kort sagt finnes der ikke noe tidligere kjent separerings- eller

sorteringsutstyr som effektivt kan overvinne slike problemer som oppstår ved den ovenfor beskrevne spesielle anvendelse.

Det er følgelig et hovedformål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en materialsepareringsanordning som først skil-ler det fineste materialet fra de grovere materialer.

Det er et viktig formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en materialsepareringsanordning som angitt ovenfor, som kan anvendes i brønnboringsindustrien for separering av borefluid, slamtapmateriale og uønsket materiale.

Et .annet formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe, en materialsepareringsanordning som angitt ovenfor, som kan fjerne i det vesentlige ålt uønsket materiale fra borepro-sesseh ved å vaske det løs fra slamtapmaterialét.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en materialsepareringsanordning som ovenfor angitt, som kan skille minst tre grupper av materialer i et enkelt trinn, for derved å tilveiebringe en hurtig og effektiv separering, samtidig som den er plassbesparende og gjør det mulig for operatøren å holde nøye oppsyn med•sikteprosessen.

Disse og andre formål med foreliggende oppfinnelse, som

vil fremgå av følgende beskrivelse, oppnås ved hjelp av de mid-ler som er beskrevet i det følgende og angitt i patentkravene.

Generelt vil en anordning for separering av et sammensatt materiale i tre grupper klassifisert i henhold til den'maske-' størrelse gjennom hvilken den spesielle gruppe vil passere, inn-befatte en sikt gjennom hvilken gruppen av det-mest finkornéte materialet vil passere. De materialer som ikke passerer gjennom sikten faller ned i en renne ved siktens omkrets og føres mot en utløpsstuss ved enden av rennen. I trauet nær utløpsstussen er anordnet minst én ytterligere sikt -som slipper gjennom' materialgrupperingen av middels kornstørrelse'mens materialgrupperingen med den groveste kornstørrelse holdes igjen for påfølgende ut-tømming gjennom, stussen.. Fig. 1 .er et noe skjematisk oppriss av materialseparerings-anordningen i henhold til grunntanken bak foreliggende oppfinnelse.-Fig. 2 er et grunnriss av materialsepareringsano.rdnin.gen vist-i fig. 1.

Fig. 3 er et utsnitt sett langs linjen 3-3 på fig. 2.

En materialseparator ifølge foreliggende oppfinnelse er generelt' angitt ved tallet 10 i fig. 1 .og innbefatter en under-del 11 som opptar en motor 12 som kan være av den type som har e-ksentervekter 13 for å gi materialseparatoren en oscillerende eller vibrerende- bevegelse. En bordramme, som generelt er angitt ved tallet 14, understøttes av et antall fjærer 15 og oscillerer således fritt når motoren 12 er i drift. Bordrammen 14 innbefatter en ringformet eller, sylindrisk sidedel 16 som på sin overside bærer en sikt 1.7 som er montert på en konvensjonell måte. Som nærmere omtalt i det følgende har ifølge foreliggende oppfinnelse sikten 17 forholdsvis fine masker slik at bare materialgruppen med den minste kornstørrelse kan passere gjennom. I sylinderelementet 16 og under sikten 17 er anordnet et hvelvet parti 18 som materialet faller- ned på under separeringsprosessen. Materiale som passerer gjennom sikten 17 tømmes ut gjennom en

■rørstuss 19.

■En rammedel som' generelt er angitt ved tallet 20 er montert rundt'sikten 17 og danner, slik. det best fremgår av fig'. 2, en renne 21 rundt siktens 17 omkrets.- I dens foretrukne form og som vist med brudte linjer i fig. 1, øker rennens 21 dybde gradvis på spiralmessig måte idet den begynner ved punkt A i fig. 2 like under siktens 17 nivå og ender ved det vesentlig lavere beliggende punkt B. I den foretrukne form øker rennens 21

dybde ca. 25 mm over en strekning, på 90° langs rennen. En slik utforming beveger materialet hurtigere og gjør de.t. følgelig mulig.for materialseparatoren å behandle.mer materiale pr. tids-enhet.

Nær .rennens 21 ende omtrent ved punktet B er der utformet

en renneforlengelse 22 som bærer to sikter 23 i samme nivå ved rennens bunn. Selv om to sikter som vist foretrekkes, kan et annet antall benyttes uten å avvike fra oppfinnelsestanken.

Som nærmere omtalt i det følgende bør, ifølge foreliggende oppfinnelse, siktene 23 ha en større maskestørrelse enn sikten 17. Materiale som kan passere gjennom siktene 23 tømmes ut gjennom en rørstuss 24 og.materiale som ikke passerer gjennom- tømmes ut gjennom en rørstuss 25 plassert ved enden av renneforlengelsen 22.

Avhengig av den type materialer som separeres kan det til tider være hensiktsmessig å befordre separeringen ved siktene 23 ved å anvende væskestråler. Som vist i fig. 3 kan således dyser . 26 hensiktsmessig være anordnet over siktene 23 for å danne vannstråler som skylder materialet gjennom siktene 23 og forøvrig vasker materialet som ikke passerer gjennom siktene 23.

Virkemåten til materialseparatoren 10. skal. beskrives i for-, bindelse med en spesiell anvendelse av denne, nemlig anvendelse innen■brønnboringsindustrien, selv om anordningen er anvendbar ved mange andre separeringsprosesser.' Som tidligere omtalt er det under brønnboring nødvendig å separere et sammensatt materiale som innbefatter boreslam, slamtapmateriale og uønsket materiale. I en slik prosess tilbakeholdes og resirkuleres boreslammet og slamtapmaterialét mens det uønskede materialet fjernes. Det sammensatte materialet mates til toppen av sikten 1'7, som er en finmasket sikt, i. dette tilfelle en sikt med maskestørrelse-80 til 325 mesh. Med motoren 12 i drift vil alle konstruksjonsdeler over fjærene 15 oscillere eller vibrere og boreslammet, som utgjør det mest finkornede av materialene,- vil passere'gjennom sikten. 17 og ut gjennom rørstussen 19 hvorfra, det kan transporteres tilbake til brønnhodet. Slamtapmaterialét og.uønsket materiale som ligger igjen på sikten .17 blir stort sett ført radie.lt utad på grunn av vibrasjonsbevegelsen og vil falle ned i rennen 21. Vibras jonsbevegelsen vil bringe, slamtapmaterialét og uønsket materiale til å vandre i rennen idet ytterligere separering finner sted ved. siktene 23 som har en grovere maskestørrelse, i dette tilfelle i størrelsesorden 10 til 30 mesh. Det mindre, uønskede materialet vil passere gjennom siktene 23 og rørstussen 24 og fjernes, idet det større,, fibrøse slamtapmaterialét vil.fortsette gjennom rørstussen 25 hvorfra det kan føres tilbake til' brønnhodet for. å. blandes med' det nå rensede boreslam og påfølgende tilbakeføring til borehullet. Ettersom det uønskede materiale gjerne kleber til slamtapmaterialét danner dysene 26 væskestråler som vasker slamtapmaterialét og spyler det uønskede materiale gjennom siktene 23.

Det vil således være klart .at en,materialsepareringsanordning som er konstruert og virker i-henhold til oppfinnelsen innebærer et fremskritt innen teknikken., særlig den teknikk som angår separering av materialer i brønnboringsprosessen, og forøvrig tilfredsstiller formålene ved foreliggende oppfinnelse.

Claims (10)

1. Apparat for separerings av et sammensatt materiale i tre grupper klassifisert i henhold til den sikt-maskestørrelse gjennom hvilken gruppene vil passere,, karakterisert ved at den omfatter en første siktinnretning som mottar det sammensatte materiale og tillater grupperingen av det mest fin-kornete materiale å passere, en renne som er anordnet-ved den første siktinnretningsomkrets og innrettet til å motta material-; grupperingene av grovest og middels kornstørrelse, en utløps-stuss ved enden av rennen, en annen siktinnretning i rennen nær utløpsstussen som tillater materialgrupperingen av. middels korn- størrelse å passere mens materialgruppen av grovest kornstør-relse føres gjennom utløpsstussen.

2. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at rennen skråner med sitt laveste punkt beliggende ved renneenden' med utløpsstussen.

3 i Apparat ifølge krav. 1, karakterisert ved at 'det omfatter dyseorganer over den andre siktinnretning for av givelse av en væskestråle for vasking av materialgrupperingen av middels kornstørrelse gjennom den andre siktinnretning. .

4.. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en utløpsinnretning under den første siktinnretning for uttømming av matrialgruppering av den minste kornstør-relse....

5. Apparat ifølge krav 4, karakterisert ved at - det omfatter en annen utløpsinnretning under den andre siktinn-, retning for uttømming av materialgrupperingen av middels korn-størrelse ..

6. Apparat ifølge krav 1, karakterisert ved at den andre siktinnretning innbefatter et antall sikter montert i samme nivå i bunnen av rennen.

7. Apparat ifølge krav 6, karakterisert ved at det omfatter en stråledyse montert over hver av siktene for avgivelse av en væskestråle på hver av siktene. ..

8.. Apparat for først å separere boreslam fra en blanding av boreslam, slamtapmateriale og uønsket materiale og deretter separere det uønskede materiale fra slamtapmaterialét, karakterisert ved at det omfatter organer for å motta blandingen av boreslam, slamtapmateriale og uønsket rna-teriale og segregere boreslammet fra blandingen, organer for å tømme ut boreslammet, en' renne innrettet til å motta slamtapmaterialét og uønsket materiale, samt organer nær rennens ende for • å fylle det uønskede materiale fra slamtapmaterialét.

9. Apparat ifølge krav 8, karakter., i sert ved at organene nær renneenden innbefatter minst én sikt..

10. Apparat ifølge krav 9, karakterisert ved at organene nær renneenden innbefatter minst' én dyse for avgivelse av en væskestråle og vasking av uønsket materiale fra slamtapmaterialét.