DE3905700C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur kontinuierlichen Entsorgung und Aufbereitung von wasserbasischen Bohrspülungen, flüssigen und festen Bohrrückständen sowie von Schmutzwässern. Weiterhin betrifft die Erfindung die Verwendung des aufbereiteten Feststoffes.The invention relates to a method and a system for continuous disposal and treatment of water-based Drilling fluids, liquid and solid drilling debris as well of dirty waters. Furthermore, the invention relates to the use of the treated solid.
Wasserbasische Bohrspülungen finden - neben untergeordneter Anwendungshäufigkeit anderer Spülungstypen - Verwendung beispielsweise beim Abteufen von Erdöl- und Erdgas-Bohrungen sowie von Kavernen-, Brunnenbohrungen und Bohrungen zu Untersuchungszwecken im Bergbau. Aufgrund der unterschiedlichen geologischen Formationen, die bis zur Endteufe einer Bohrung anstehen, muß die wasserbasische Bohrspülung den jeweiligen geologischen Erfordernissen angepaßt werden. Dadurch kommt es zu zwei Haupttypen von wasserbasischen Bohrspülungen, derFind water-based drilling fluids - in addition to minor Frequency of use of other flushing types - Use for example, when sinking oil and gas wells as well as cavern, well drilling and drilling for investigation purposes in mining. Due to the different geological formations that extend to the final depth of a hole pending, the water-based drilling fluid must the respective adapted to geological requirements. That's what happens to two main types of water based drilling fluids, the
- 1. Ton-Frischwasser-Spülung1. clay-fresh water flushing
- 2. Ton-Salzwasser-Spülung2. clay-salt water rinse
Die Zusammensetzung (Inhaltsstoffe) der beiden Bohrspülungstypen hängt von den Einsatzbedingungen der jeweils zu durchteufenden Formation ab, ist aber in der Regel fürThe composition (ingredients) of the two Drilling fluid types depend on the conditions of use of each but is usually the formation to be intercepted For
Typ 1:
80-90% Wasser
5-8% Bentonit
0,5-2% organische Substanzen
(Stärke/CMC)
-0,5% pH-Regulatoren
(NaHCO₃/NaCO₃/NaOH)
8-12% erbohrte (geologische)
FormationType 1:
80-90% water
5-8% bentonite
0.5-2% organic substances (starch / CMC)
-0.5% pH regulators
(NaHCO₃ / NaCO₃ / NaOH)
8-12% eroded (geological) formation
Typ 2:
70-85% Wasser
5-6% Bentonit/Attapulgit
2-4% organische Substanzen
(Stärke/CMC + synth.
Polymere)
0,05-0,1% pH-Regulatoren
(wie unter 1 +
Ca(OH)₂ + Mg(OH)₂
15-30% Salzen (NaCl/K11/Mg2+ +
Ca2+ -Mischsalzen)
0-20% Schwerspat (BaSO₄) oder
Eisenoxid mit entsprechender
Mahlfeinheit
Rest erbohrte (geologische)
FormationType 2:
70-85% water
5-6% bentonite / attapulgite
2-4% organic substances (starch / CMC + synth. Polymers)
0.05-0.1% pH regulators
(as under 1 + Ca (OH) ₂ + Mg (OH) ₂
15-30% salts (NaCl / K11 / Mg 2+ + Ca 2+ mixed salts)
0-20% barite (BaSO₄) or iron oxide with appropriate grinding fineness
Remaining drilled (geological) formation
Die in den wasserbasischen Bohrspülungen enthaltenen Stoffe sind z. T. gelöst, kolloidal gelöst bzw. hydratisiert und bilden eine gelfähige Suspension. Materialien, wie Schwerspat oder in untergeordneten Mengen das Eisenoxid, zum Beschweren von Bohrspülungen auf höhere spezifische Gewichte genutzt, werden von der Suspension in Schwebe gehalten bzw. getragen.Those contained in water-based drilling fluids Substances are z. T. dissolved, colloidally dissolved or hydrated and form a gelable suspension. Materials, like Barite or in minor amounts the iron oxide, to Complaining of drilling fluids to higher specific weights used, are held in suspension by the suspension or carried.
Die erbohrten Formationsstoffe lösen sich in der Bohrspülung teilweise auf bzw. reichern sich als Feinstfeststoff langsam an, trotz intensiver Bemühungen, sie mit geeigneten Geräten so effektiv wie möglich als feste oder flüssige Bohrrückstände aus der Bohrspülung zu entfernen. Bei dem Prozeß des Ausscheidens erbohrter Feststoffe aus den Bohrspülungen werden - soweit enthalten - auch Anteile der Beschwerungsmaterialien Schwerspat und Eisenoxid abgetrennt (Broschüre der Fa. Drillsafe GmbH, "Spülungstechnik - Problemlösungen", Nordhorn, Januar 1983).The drilled formation materials dissolve in the drilling fluid partially on or accumulate as Feinstfeststoff slowly, despite intensive efforts, they with appropriate Devices as effective as possible solid or liquid drilling residues to be removed from the drilling fluid. In the process of leaving Drilled solids from the drilling fluids are - so far included - also shares of the weighting materials Barite and iron oxide separated (brochure of the Fa. Drillsafe GmbH, "Flushing - Problem Solutions", Nordhorn, January 1983).
Die an Bohranlagen anfallenden Schmutzwässer werden durch Niederschläge und durch Reinigungsarbeiten verursacht. Sie sind durch den jeweils zur Anwendung kommenden Bohrspülungstyp stark beeinflußt (verunreinigt) und sind wie diese entsprechend einzuordnen und zu entsorgen.The accumulated wastewater on drilling rigs caused by rainfall and cleaning. They are the type of drilling fluid used in each case strongly affected (contaminated) and are like these according to arrange and dispose.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein neuartiges Verfahren und eine neuartige Anlage zur kontinuierlichen Entsorgung und Aufbereitung von wasserbasischen Bohrspülungen, flüssigen und festen Bohrrückständen sowie von Schmutzwässern anzugeben, sowie eine Verwendung des aufbereiteten Feststoffes.The object of the present invention is a novel process and a novel plant for continuous Disposal and treatment of water-based Drilling fluids, liquid and solid drilling residues and of Specify dirty waters, as well as a use of the treated solid.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This task will with regard to the method by the characterizing features of claim 1 solved.
Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 12 und eine Verwendung des aufbereiteten Feststoffes im Anspruch 15 angegeben.An installation for carrying out the method is in the claim 12 and a use of the processed solid specified in claim 15.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des Verfahrens und der Anlage sind in den zugeordneten Unteransprüchen gekennzeichnet. Advantageous and expedient developments of the method and the appendix are in the appended subclaims characterized.
Die vorliegende Erfindung ist vorzüglich zur kontinuierlichen Entsorgung und Aufbereitung von wasserbasischen Bohrspülungen, flüssigen und festen Bohrrückständen sowie von Schmutzwässern geeignet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist selbstverständlich auch diskontinuierlich durchführbar. Es hat sich durch Untersuchungen herausgestellt, daß der aufbereitete Feststoff beispielsweise vorzugsweise geeignet ist als Abdeckungs- und Auskleidungsmaterial für Mülldeponien. Weitere Einsatzgebiete sind beispielsweise Deichbau, Lärmschutzwälle usw.The present invention is excellent for continuous Disposal and treatment of water-based drilling fluids, liquid and solid drilling residues and of Dirty waters suitable. The inventive method is Of course, also discontinuous feasible. It has been shown by research that the prepared solid, for example, preferably suitable is used as cover and lining material for landfills. Further applications include dike construction, Noise barriers etc.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention will be described below with reference to the Drawing will be explained in more detail. It shows
Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Aufbereitung von salzhaltigem Schmutzwasser, Fig. 1 shows schematically a plant for treatment of saline waste water,
Fig. 2 ein Fließschema des Verfahrens zur Aufbereitung von salzhaltigem Schmutzwasser, Fig. 2 is a flow diagram of the method for treatment of saline waste water,
Fig. 3 ein Fließschema des Verfahrens zur Aufbereitung und Entsorgung flüssiger Bohrrückstände und Fig. 3 is a flow diagram of the process for the treatment and disposal of liquid drilling residues and
Fig. 4 ein Fließschema des Verfahrens zur Aufbereitung und Entsorgung von festen Bohrrückständen. Fig. 4 is a flow chart of the process for the treatment and disposal of solid drilling residues.
Die Entsorgung und Aufbereitung der zwei Bohrspülungstypen (Ton-Frischwasser-Spülung und Ton-Salzwasser-Spülung), deren flüssigen und festen Bohrrückstände sowie von Schmutzwasser erfolgt generell in zwei separaten, parallelgeschalteten Prozeßsträngen, und zwar fürThe disposal and treatment of the two drilling fluid types (Clay-fresh water rinse and clay-salt water rinse), their liquid and solid drilling residues as well as of dirty water generally takes place in two separate, parallel-connected Process strands, namely for
Ton-Frischwasser(T.-F.-W.-)-Spülung und Schmutzwasser
sowie für
Ton-Salzwasser(T.-S.-W.-)-Spülung und Schmutzwasser.Clay fresh water (T.-F.-W .-) - rinsing and dirty water
also for
Clay salt water (T.-S.-W .-) - rinsing and dirty water.
Damit werden die problemlos zu entsorgenden Restkomponenten aus der T.-F.-W.-Spülung nicht mit denen der T.-S.-W.-Spülung vermischt. Andererseits könnten die unterschiedlichen gelösten Inhaltsstoffe beider Spülungstypen zu chemisch/physikalischen Reaktionen führen, die den Prozeßablauf stören.Thus, the problem to be disposed of residual components from the T.F.W. flush, not those of the T.S.W. flush mixed. On the other hand, the different dissolved ingredients of both types of flushing to chemical / physical Reactions lead the process to disturb.
Nachfolgend soll das Prinzip des Verfahrens kurz anhand der Fig. 1 erläutert werden:Below, the principle of the method will be briefly explained with reference to FIG. 1:
Die vorgenannten zwei separaten, parallelgeschalteten Prozeßstränge bestehen jeweils aus Hochtanks als Zwischenlager für Schmutzwässer zum Homogenisieren und zur Vorbereitung für die Trennung in Wasser und Feststoff und Hochtanks als Zwischenlager für flüssige Bohrrückstände oder von mit Wasser zu Schlämmen gemischten festen Bohrrückständen der T.-F.-W.-Spülung und der T.-S.-W.-Spülung zum Homogenisieren und zur Vorbereitung für die Trennung in Wasser und Feststoff.The aforementioned two separate, connected in parallel Process lines each consist of high tanks as intermediate storage for dirty water for homogenization and preparation for separation into water and solids and high tanks as an intermediate storage facility for liquid drilling residues or of solid boron residues mixed with water to form slurries T.F.W. rinse and T.S.W. rinse for homogenization and to prepare for separation into water and solids.
In der Fig. 1 ist zur Vereinfachung nur ein Hochtank 2 als Zwischenlager dargestellt.In Fig. 1, only a high tank 2 is shown as an intermediate storage for simplicity.
Die zur Trennung vorbereiteten Schmutzwässer und flüssigen Bohrrückständen werden in einem durch ihren Feststoffanteil bestimmten Verhältnis gemischt und, mit anorganischen und organischen Flockungsmitteln über die Dosierstellen D versetzt, in jeweils einen Hochtank 4 als Absetztank mittels Pumpe B überführt. Hier setzt die Trennung der geflockten Suspensionen in Wasser und Feststoff ein. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers von unten nach oben darf dabei die Sinkgeschwindigkeit der Feststoffteilchen nicht überschreiten. The prepared for the separation of dirty water and liquid drilling residues are mixed in a determined by their solids content ratio and, mixed with inorganic and organic flocculants on the metering D , transferred in each case a high tank 4 as settling tank by means of pump B. This is where the separation of the flocculated suspensions into water and solid begins. The flow rate of the water from bottom to top must not exceed the rate of descent of the solid particles.
Das Wasser wird in beiden Prozeßsträngen kurz unter dem Tankdeckel über die Leitung K abgezogen und entweder in die Kanalisation einer Kläranlage größerer Kapazität abgegeben und/oder für Verdünnungszwecke in den Prozeßablauf rezirkuliert.The water is withdrawn in both process strands just below the tank lid on the line K and either discharged into the sewer of a sewage treatment plant of greater capacity and / or recirculated for dilution purposes in the process flow.
Der Feststoff wird über einen schrägen oder trichterartigen Boden 6 mittels Schneckenexzenterpumpe B′ kontinuierlich abgezogen und mit Hilfe einer Zentrifuge F eingedickt.The solid is withdrawn continuously via an inclined or funnel-like bottom 6 by means of screw eccentric pump B ' and thickened with the aid of a centrifuge F.
Feststoffe aus dem Ton-Frischwasser-Prozeß gelangen in eine Membranfilterpresse und erhalten dort Eigenschaften, wie sie für die Hausmüll- bzw. Bauschuttdeponierung oder für die Weiterverarbeitung benötigt werden.Solids from the clay-fresh water process enter a membrane filter press and get there features, such as they are used for household or construction debris dumping or for Further processing will be needed.
Der Feststoff aus dem Ton-Salzwasser-Prozeß wird zur weiteren Entsalzung mit über eine Leitung H zugeführtem Wasser aus dem Ton-Frischwasser-Prozeß in ein Mischaggregat G zu einer wäßrigen Schlämme aufbereitet. Unter Zusatz von Flockungsmitteln über die Leitung D und H wird die Schlämme durch einen zusätzlichen Absetztank 8 geführt und der Trennungsprozeß wiederholt.The solid from the clay-salt water process is prepared for further desalination with supplied via a line H water from the clay-fresh water process in a mixing unit G to an aqueous slurry. With the addition of flocculants via line D and H , the slurry is passed through an additional settling tank 8 and the separation process is repeated.
Nach erneuter Entwässerung mittels einer Zentrifuge F′ und der folgenden Behandlung in einer Membranfilterpresse ist auch dieser Feststoff salzfrei und damit deponiefähig (I) oder weiterverwendbar im Erd- und Grundbau.After re-dewatering by means of a centrifuge F ' and the following treatment in a membrane filter press and this solid is salt-free and thus landfillable (I) or reusable in earthworks and foundation.
Das abgetrennte Wasser wird über eine Leitung C in den Ton-Salzwasser-Prozeß rezirkuliert.The separated water is recirculated via a line C in the clay-salt water process.
Nachfolgend soll das Verfahren in drei Stufen aufgeteilt detaillierter beschrieben werwden. Die drei Stufen sind:Below is the process in three stages be described in more detail. The three stages are:
I. Die Aufbereitung und Entsorgung von Schmutzwasser
II. Die Aufbereitung und Entsorgung flüssiger Bohrrückstände
III. Die Aufbereitung und Entsorgung von festen BohrrückständenI. The treatment and disposal of dirty water
II. The treatment and disposal of liquid drilling residues
III. The preparation and disposal of solid drilling residues
Die Stufen I und II sind für Ton-Frischwasser- und für Ton-Salzwasser-Spülungen vorgesehen.Stages I and II are for sound freshwater and for Sound saltwater rinses provided.
Die Stufe III dient der Aufbereitung und Entsorgung von Ton-Salzwasser-Spülungen sowie deren salzigen Bohrrückständen.Stage III is for the treatment and disposal of Clay-salt water rinses and their salty drilling residues.
Wasser/Spülungsgemisch mit folgenden Eigenschaften bzw. Inhaltsstoffen:Water / Rinse mixture with the following properties or Ingredients:
Der Feststoff darf nur aus erbohrter Formation oder Spülungsmaterial bestehen. Schwermetall-Salze oder Verbindungen, wie sie zur Herstellung überschwerer Ringraumflüssigkeiten eingesetzt werden, z. B. CaBr₂, gehören nicht zu den erlaubten Inhaltsstoffen.The solid may only be drilled from formation or Flushing exist. Heavy metal salts or compounds, as for the production of excessive annulus liquids be used, for. As CaBr₂, are not among the permitted Ingredients.
Die oben erwähnte Zwischenlagerung von Schmutzwasser erfolgt aus folgenden Gründen:The above mentioned intermediate storage of dirty water occurs for the following reasons:
- 1. Schnelle Entladung eingehender Fahrzeuge1. Fast discharge of incoming vehicles
- 2. Auffangen der stoßweisen Fahrzeugentladung über ein ausreichendes Puffervolumen 2. Intercept the intermittent vehicle discharge over sufficient buffer volume
- 3. Entfernung von groben Verunreinigungen, die nicht zu den definierten Feststoffen gehören und zu Störungen in der Anlage führen könnten3. Removal of coarse impurities that are not belong to the defined solids and zu Could cause disturbances in the system
- 4. Homogenisierung und Vorbereitung des Feststoff- Flüssigkeit-Trennungs-Prozesses durch Einstellen des pH-Wertes auf 7 bis 6,8.4. Homogenization and preparation of the solid Liquid separation process by setting the pH to 7 to 6.8.
Um die Homogenisierung zu gewährleisten und eine gleichzeitige Sedimentation der Feststoffe im Zwischenlager 10 (Mischtank) zu vermeiden, wird eine Umwälzung (Pumpe B, Leitung C), die auch den weiteren Transport des Schmutzwassers übernimmt, vorgesehen. Zur Kontrolle sind Probehähne an den Tanks vorgesehen. Die Leistungsstärke des Pumpaggregates B hängt von der Aufnahmekapazität des Zwischenlagers ab.In order to ensure the homogenization and to avoid simultaneous sedimentation of the solids in the intermediate storage 10 (mixing tank), a circulation (pump B , line C) , which also takes over the further transport of dirty water, provided. For testing, trial taps are provided on the tanks. The power of the pump unit B depends on the capacity of the intermediate storage.
Für 150 m³ Zwischenlager-Volumen ist eine Umwälz- und Transportmenge von je ca. 10 m³/h, also eine Gesamtleistung von ca. 20 m³/h, erforderlich. Die Mengenverteilung wird dem Bedarf, d. h. den eingehenden Schmutzwassermengen, angepaßt.For 150 m³ interim storage volume is a circulation and Transport volume of approx. 10 m³ / h, ie a total output of approx. 20 m³ / h, required. The quantity distribution is the Need, d. H. the incoming amounts of dirty water, adapted.
Die pH-Werteinstellung des Schmutzwassers im Zwischenlager (in der Fig. 2 nicht näher dargestellt) dient zur Destabilisierung der aus Mineralien und organischen Substanzen bestehenden Suspension. Zum Einsatz kommen Essig- oder Salzsäure, deren Dosierung zweckmäßigerweise mittels Schlauchpumpe erfolgt.The pH adjustment of the wastewater in the intermediate storage (not shown in detail in FIG. 2) serves to destabilize the suspension consisting of minerals and organic substances. Acetic or hydrochloric acid is used, the dosage of which expediently takes place by means of a peristaltic pump.
Aus dem Zwischenlager 10 gelangt das pH-Wert-eingestellte Schmutzwasser mit kontinuierlicher Pumprate von 5-10 m³/h unter Zudosierung von anorganischen oder organischen Flockungsmitteln über den Anschluß D in einen weiteren Hochtank 12, der als Absetztank fungiert. Die Größe des Tanks 12 wird von der benötigten Durchsatzkapazität bestimmt. Das Tankvolumen wird zu ca. ¹/₃ für das Absetzen der Feststoffe und zu ca. ²/₃ für die Trennung von Wasser und Feststoff genutzt. From the intermediate storage 10 , the pH-adjusted waste water passes with a continuous pumping rate of 5-10 m³ / h with the addition of inorganic or organic flocculants via the terminal D in another high tank 12 , which acts as a settling tank. The size of the tank 12 is determined by the required throughput capacity. The tank volume is used to about ¹ / ₃ for the settling of solids and about ² / ₃ for the separation of water and solid.
Der Einlaufstutzen im Absetztank ist in ca. ¹/₃ der Gesamthöhe über dem Boden einzubringen, vgl. auch Fig. 1. Er führt im Tank in ein mit Löchern versehenes, waagerecht verlaufendes Rohr 14 (vgl. Fig. 1), das für eine gleichmäßige Verteilung des Wasser-/Feststoffgemisches über die gesamte Tankfläche sorgt. Die Löcher im Rohr sind nach oben und unten gerichtet, um der natürlichen Fließrichtung von Wasser und Feststoffen Rechnung zu tragen und Verstopfungen im Rohr vorzubeugen.The inlet nozzle in settling tank is to be introduced in about ¹ / ₃ of the total height above the ground, see. also Fig. 1. It leads in the tank in a perforated, horizontally extending tube 14 (see FIG. FIG. 1), which ensures a uniform distribution of the water / solids mixture over the entire tank surface. The holes in the pipe are directed up and down to account for the natural flow of water and solids and to prevent blockages in the pipe.
Die Auftriebsgeschwindigkeit des Wassers oberhalb des Verteilerrohres 14 darf die Sinkgeschwindigkeit der Feststoffteilchen nicht überschreiten. Zur Überprüfung des Trennungsprozesses sind am Tank in Abständen von 1,5 m Probehähne angebracht (nicht dargestellt). Das geklärte Wasser wird unterhalb des Tankdeckels über die Leitung K abgezogen und ggf. über Vakuumfilter nachgereinigt, bevor es in die Kanalisation einer kommunalen Kläranlage größerer Kapazität abgegeben wird.The buoyancy rate of the water above the manifold 14 must not exceed the rate of descent of the particulates. In order to check the separation process, sample taps are attached to the tank at intervals of 1.5 m (not shown). The clarified water is withdrawn below the tank cap via the line K and optionally cleaned via vacuum filters before it is discharged into the sewage system of a municipal sewage treatment plant of greater capacity.
Eine Rezirkulationsmöglichkeit in das Zwischenlager ist vorgesehen (siehe Leitung K) und für die nachfolgenden Aufbereitungsstufen sehr wichtig.A recirculation facility in the interim storage is provided (see line K) and very important for the subsequent treatment stages.
Die Feststoffe in Form von Schlamm kommen im unteren Drittel des Tanks zur Ruhe und sedimentieren auf dem schrägen oder trichterartigen Boden 6 des Tanks (vgl. Fig. 1). Auch für diesen Teil sind zur Kontrolle des Sedimentationsvorganges Probehähne vorgesehen (nicht dargestellt).The solids in the form of sludge come to rest in the lower third of the tank and sediment on the sloping or funnel-shaped bottom 6 of the tank (see Fig. 1). Also for this part Probehähne be provided to control the sedimentation process (not shown).
Am tiefsten Punkt des Tankbodens wird der Schlamm mit einer Schneckenexzenterpumpe B′ kontinuierlich beispielsweise mit 1-3 m³/h Volumen entnommen. Der entnommene vorentwässerte Schlamm aus dem T.-F.-W.-Prozeß wird in Membranfilterpressen 15 (Leitung E) weiter entwässert und geht dann zur Deponie oder Weiterverarbeitung. Der Schlamm aus dem T.-S.-W.-Prozeß wird auf Salzgehalt untersucht. At the lowest point of the tank bottom, the sludge is removed continuously with a screw eccentric pump B ', for example with a volume of 1-3 m³ / h. The removed pre-dewatered sludge from the T.F.W. process is further dewatered in membrane filter presses 15 (line E) and then goes to landfill or further processing. The sludge from the T.S.W. process is analyzed for salinity.
Je nach Untersuchungsergebnis gelangt der Feststoff über die Membranfilterpresse ebenfalls zur Deponie oder Weiterverwendung oder in einen zusätzlichen Entsalzungsprozeß.Depending on the examination result, the solid gets over the membrane filter press also for landfill or re-use or in an additional desalting process.
Für den Entsalzungsprozeß wird der Feststoff zunächst einer Zentrifuge F zugeführt. Je nach Beschaffenheit gelangt die Flüssigkeit aus der Zentrifuge über Rezirkulation zurück in das Zwischenlager oder in die Kanalisation. Der Feststoff aus der Zentrifuge wird mit dem Wasser (Leitung H) aus dem T.-F.-W.-Prozeß erneut zu einer wäßrigen Schlämme im Mischaggregat G aufgearbeitet, mit Flockungsmitteln (Leitung H und D) versehen und einem erneuten Absetzprozeß in einem weiteren Absetztank 16 mit gleichzeitiger Verdünnung des Salzgehalts unterworfen. Eine weitere Entwässerung über Zentrifuge und Membranfilterpresse führt zu deponierungsfähigen oder wiederverwendbaren Feststoffen (I).For the desalting process, the solid is first fed to a centrifuge F. Depending on the condition, the liquid from the centrifuge returns via recirculation to the intermediate storage or to the sewage system. The solid from the centrifuge is reworked with the water (line H) from the T.F.W. process to an aqueous slurry in the mixing unit G , provided with flocculants (line H and D) and a new settling process in one another settling tank 16 subjected to simultaneous dilution of the salt content. Further dewatering via centrifuge and membrane filter press leads to landfillable or reusable solids (I).
Flüssige Bohrrückstände sind Hydrozyklon-Abscheidungen, wie sie u. a. bei der Feststoffkontrolle von Bohrspülungen anfallen, wobei es sich auch um nichtwiederverwendbare T.-S.-W.-Spülungen handeln kann. Sie bestehen zu 75-80% aus Bohrspülung und zu 20-25% aus erbohrter Formation. Aufgrund der chemisch/physikalischen Eigenschaften können diese Bohrrückstände nur mit großem wirtschaftlichem Aufwand zu Bohrspülungen aufbereitet werden. Entscheidend dafür ist die Anreicherung von Feststoffen aus erbohrter Formation im Bereich von 1-40 µ und der Einsatz von teueren Chemikalien.Liquid drilling residues are hydrocyclone deposits, as you u. a. in the solids control of drilling fluids which are also non-reusable T.S.W. flushes can act. They consist of 75-80% Drilling mud and 20-25% of drilled formation. by virtue of the chemical / physical properties of these can Drilling residues only with great economic effort too Drilling fluids are processed. Crucial for this is the Accumulation of solids from drilling formation in the area from 1-40 μ and the use of expensive chemicals.
Für die Entsorgung ist der hohe Feststoffanteil entscheidend. Zu den erlaubten Inhaltsstoffen gehören, wie unter Stufe I bereits erwähnt, nur erbohrte Formation und Spülungsmaterial. Schwermetall-Salz bzw. Salze, wie sie zur Herstellung überschwerer Ringraumflüssigkeiten eingesetzt werden, u. a. CaBr₂, gehören nicht dazu.For disposal, the high solids content is crucial. Among the permitted ingredients are as under Level I already mentioned, only drilled formation and mud material. Heavy metal salt or salts, as used for the production überwerer annular space liquids are used, u. a. CaBr₂, do not belong.
Eine Zwischenlagerung erfolgt für die flüssigen Bohrrückstände aus folgenden Gründen:An intermediate storage takes place for the liquid drilling residues for the following reasons:
- 1. Schnelle Entladung eingehender Fahrzeuge1. Fast discharge of incoming vehicles
- 2. Auffangen der stoßweisen Fahrzeugentladung über ein ausreichendes Puffervolumen2. Field intermittent vehicle unloading a sufficient buffer volume
- 3. Ölhaltige sowie nichtölhaltige flüssige Bohrrückstände werden aus Gründen eventueller unterschiedlicher Entsorgung in zwei Hochtanks 18 und 20 getrennt gelagert3. Oil-containing and non-oil liquid drilling residues are stored separately for reasons of possible disposal in two high tanks 18 and 20
- 4. Homogenisierung und Vorbereitung des Trennungs-Prozesses in Feststoff und Flüssigkeit durch Einstellen des pH-Wertes auf etwa 7.4. Homogenization and preparation of the separation process in solid and liquid by adjusting of the pH to about 7.
Um die Homogensisierung zu gewährleisten und gleichzeitig eine Sedimentation der Feststoffe im Zwischenlager zu vermeiden, ist ein Umwälzen bzw. Umpumpen der flüssigen Bohrrückstände vorgesehen. Zweckmäßig wird eine Schneckenexzenterpumpe B mit ca. 20 m³/h Förderkapazität eingesetzt. Während des Umwälzens erfolgt die Vorbereitung des Trennprozesses Feststoff/Flüssigkeit durch Einstellen des pH-Wertes auf ca. 7. In diesem pH-Wert-Bereich liegt die Flockgrenze der feinen, hydratisierten Tonteilchen und die Stabilitätsgrenze der Azetatbindungen der organischen Substanzen. Der pH-Wert darf deshalb 6,5 nicht unterschreiten. Zur pH-Wert-Einstellung wird eine Dosierpumpe (Schlauchpumpe) ausreichender Kapazität für entsprechende Säure (HCl/CH₃-COOH) vorgesehen. Je größer das Zwischenlager, also das Puffervolumen ist, umso geringer ist die Gefahr der Überdosierung der Säure, und damit sinkt die Störanfälligkeit der gesamten Anlage.In order to ensure the homogenization and at the same time to avoid sedimentation of the solids in the interim storage facility, a circulation or pumping around of the liquid drilling residues is provided. Appropriately, a screw eccentric pump B with about 20 m³ / h delivery capacity is used. During the circulation, the preparation of the solid / liquid separation process is carried out by adjusting the pH to about 7. In this pH range lies the flock limit of the fine, hydrated clay particles and the stability limit of the acetate bindings of the organic substances. The pH must therefore not be lower than 6.5. For pH adjustment, a metering pump (peristaltic pump) of sufficient capacity for the corresponding acid (HCl / CH₃-COOH) is provided. The larger the intermediate storage, ie the buffer volume is, the lower the risk of overdosing of the acid, and thus reduces the susceptibility of the entire system.
Das Pumpaggregat B zum Umwälzen des Zwischenlagers übernimmt auch den Transport der zur Trennung vorbereiteten flüssigen Bohrrückstände in einen Absetz-(Hoch)tank 22. Die Ausrüstung dieses Tanks ist bereits für Stufe I (Fig. 2) beschrieben.The pump unit B for circulating the intermediate storage also takes over the transport of prepared for separation liquid drilling residues in a settling (high) tank 22nd The equipment of this tank is already described for Stage I ( Figure 2).
Bevor die flüssigen Bohrrückstände zur Sedimentation der Feststoffe in den Absetztank 22 gelangen, wird eine Verdünnung eingeleitet. Der hohe, trotz Homogenisierung schwankende, Feststoffgehalt läßt ein direktes Flocken nicht zu. Laborversuche ergaben eine breiige bis pastenförmige Substanz. Die flüssigen Bohrrückstände werden deshalb zunächst mit Schmutzwasser verdünnt. Dies geschieht durch Einleitung der vorbereiteten flüssigen Bohrrückstände in die Überführungsleitung des Schmutzwassers vom Schmutzwasser-Zwischenlager 24 in einen Absetztank 26. Dem Schmutzwasser wird über den Anschluß D so viel Flockmittel dosiert zugegeben, daß bei einem Mischungverhältnis von fünf Teilen Schmutzwasser und einem Teil flüssiger Bohrrückstände eine Flockung einsetzt. Zur Intensivierung des Mischvorganges kann nach Zusammenführung beider Flüssigkeiten ein Mischrohr installiert werden. Das Mischrohr darf die Flockenbildung aber nicht verzögern oder gar vorhandene Flocken zerstören.Before the liquid drilling residues for sedimentation of the solids reach the settling tank 22 , a dilution is initiated. The high, despite homogenization fluctuating, solids content does not allow a direct flocculation. Laboratory tests showed a pasty to pasty substance. The liquid drilling residues are therefore first diluted with dirty water. This is done by introducing the prepared liquid drilling residues in the transfer line of the dirty water from the dirty water storage 24 in a settling tank 26th The dirty water is dosed as much flocculant added via the connection D that flocculation begins at a mixing ratio of five parts of dirty water and a part of liquid drilling residues. To intensify the mixing process, a mixing tube can be installed after merging both fluids. However, the mixing tube must not delay flocculation or even destroy existing flocs.
Die geflockte Mischung gelangt über ein perforiertes Verteilerrohr (vgl. Rohr 14 nach Fig. 1) in den Absetztank 26. Sollte das Mischungsverhältnis Schmutzwasser/flüssige Bohrrückstände zeitweise nicht ganz korrekt sein, so sorgt das Tankvolumen für eine weitere Verdünnung und bessere Sedimentation der Feststoffe. Dieses Puffersystem hält die Störanfälligkeit der Anlage gering. Die Durchsatzkapazität pro Tag hängt vom Volumen des Absetztanks ab, dürfte aber bei der zwei- bis vierfachen Menge seines ²/₃ Volumens liegen. The flocculated mixture passes via a perforated distributor tube (see tube 14 according to FIG. 1) into the settling tank 26 . If the mixing ratio of dirty water / liquid drilling residues is temporarily not correct, the tank volume ensures further dilution and better sedimentation of the solids. This buffer system keeps the susceptibility of the system low. The throughput capacity per day depends on the volume of the settling tank, but should be at two to four times the amount of ² / ₃ volume.
Das aus den Absetztanks 22 und 26 überlaufende, von Feststoffen befreite Wasser wird im Falle des Ton-Salzwasserstranges, wie bei Stufe I beschrieben, in das Schmutzwasser-Zwischenlager rezirkuliert (Leitung K) oder der Überschuß ggf. über Vakuumfilter an die Kanalisation (Leitung K) abgegeben.The overflow from the settling tanks 22 and 26 , freed of solids water is recirculated in the case of clay-salt water strand, as described in step I, in the wastewater intermediate storage (line K) or the excess, if necessary via vacuum filter to the sewer (line K ) .
Der sedimentierte Feststoff aus den Absetztanks wird entsprechend Stufe I mittels Schneckenexzenterpumpe B′ kontinuierlich abgezogen und zur Entwässerung durch eine Zentrfuge F und eine Kammerfilterpresse (E und I) geführt. Die abgetrennte Flüssigkeit gelangt über das Rezirkulationssystem (Leitung C′ und C) in das Schmutzwasser-Zwischenlager 24.The sedimented solid from the settling tanks is continuously withdrawn according to stage I by means of screw eccentric pump B ' and led to drainage through a centrifuge F and a chamber filter press (E and I) . The separated liquid passes through the recirculation system (line C ' and C) in the wastewater intermediate storage 24th
Der Feststoff wird auf seinen Rest-Salzgehalt im Eluat untersucht und bei Bedarf einer Entsalzung unterzogen. Dazu wird er mit dem Wasser (Leitung H) aus dem Ton-Frischwasser-Prozeß in einem Mischaggregat G zu einer wäßrigen Schlämme aufbereitet. Der Salzgehalt des Feststoffes wird entsprechend der Wassermenge und deren Salzgehalt verdünnt. Ein weiterer Absetz- und Entwässerungsprozeß entsprechend Stufe I mit einem weiteren Absetztank 28 und einer Membranfilterpresse ergibt deponiefähiges oder wiederverwendbares Material. Das Wasser gelangt über das Rezirkulationssystem in das Schmutzwasser-Zwischenlager 24.The solid is analyzed for its residual salt content in the eluate and desalted if necessary. For this he is treated with the water (line H) from the clay-fresh water process in a mixing unit G to an aqueous slurry. The salt content of the solid is diluted according to the amount of water and its salt content. Another settling and dewatering process according to step I with a further settling tank 28 and a membrane filter press provides landfillable or reusable material. The water passes through the recirculation system in the wastewater intermediate storage 24th
Das geklärte Wasser aus dem Ton-Frischwasser-Prozeß wird, wie schon geschrieben, zur Verdünnung des Salzgehalts im Feststoff aus dem T.-S.-W.-Prozeß benötigt, oder es wird in das Schmutzwasser-Zwischenlager des Ton-Frischwasser-Prozeßstranges für weitere Verdünnungseinsätze an flüssigen Bohrrückständen rezirkuliert.The clarified water from the clay-freshwater process is, as already written, for dilution of the salt content required in the solid from the T.S.W. process, or it will into the dirty water storage facility of the clay freshwater process line for further dilution to liquid Drilling residues recirculated.
Der Feststoff aus dem Ton-Frischwasser-Prozeß gelangt nach seiner Entwässerung mittels Zentrifuge und Membranfilterpresse direkt zur vorgesehenen Deponie oder wird einer Weiterverwendung zugeführt. Das abgetrennte Wasser wird in das Schmutzwasser-Zwischenlager des T.-F.-W.-Prozeßstranges rezirkuliert.The solid from the clay-fresh water process passes after its dehydration by means of centrifuge and Membrane filter press directly to the designated landfill or will fed to a further use. The separated water becomes into the waste water storage facility of the T.F.W. process line recirculated.
Die zur Rezirkulation in die Schmutzwasser-Zwischenläger vorgesehenen Wässer werden in zwei 10-15 m³ Tanks aufgefangen und mit einer niveaugeschalteten Kreiselpumpe entweder in die Zwischenläger gepumpt oder zur Verwendung in einer folgenden Stufe III zur Verflüssigung von festen Bohrrückständen aus Ton-Salzwasser-Spülungen benutzt.The recirculation in the waste water interleaf intended waters are collected in two 10-15 m³ tanks and with a level-switched centrifugal pump either in the interleaves are pumped or used in a following Stage III for the liquefaction of solid drilling residues used from clay saltwater rinses.
Ölhaltige, flüssige Bohrrückstände werden, getrennt von den beschriebenen Prozeßsträngen, gelagert und nach dem Homogenisieren auf Feststoff- und Ölgehalt untersucht und zunächst zentrifugiert. Der ölhaltige Feststoff geht in die Sondermülldeponie bzw. zur Verbrennung.Oil containing, liquid drilling residues are separated from the described process strands, stored and after homogenization examined for solids and oil content and initially centrifuged. The oily solid goes into the Special waste landfill or incineration.
Das Zentrat, ebenfalls auf Feststoff- und Ölgehalt untersucht, wird - je nach Ergebnis - in größeren oder kleineren Mengen dem vorher beschriebenen Prozeß zugeführt oder ebenfalls als Sondermüll entsorgt.The centrate, also tested for solid and oil content, will - depending on the result - in larger or smaller Quantities supplied to the previously described process or also disposed of as hazardous waste.
Feste Bohrrückstände sind hauptsächlich erbohrte geologische Formationen und daran anhaftende Bohrspülung, die an der Bohrlokation mit Hilfe von Schüttelsieben aus der Bohrspülung entfernt werden. Das Verhältnis liegt bei ca. 75-85% Formation zu 25-15% Bohrspülung. Ferner werden zur Kontrolle der Formationsfeststoffe in Bohrspülungen neben Hydrozyklonen, die flüssige Bohrrückstände erzeugen, siehe Stufe II, auch Zentrifugen eingesetzt. Zentrifugen arbeiten wie Hydrozyklone nach dem Prinzip der Zentrifugalkräfte, nur wesentlich effektiver als Hydrozyklone. Dadurch kommt es zu einer weiteren Kategorie von festen Bohrrückständen, dem Feststoffauswurf von Zentrifugen. Das Verhältnis von erbohrter Formation zu Spülung ist ähnlich dem des abgesiebten Materials, aber von wesentlich feinerer Konsistenz.Solid drilling debris are mainly geological geological Formations and attached drilling fluid, the the drilling location with the help of shaking sieves from the drilling fluid be removed. The ratio is around 75-85% Formation to 25-15% drilling fluid. Furthermore, the Control of formation solids in drilling fluids next to hydrocyclones, generate the liquid drilling residues, see Stage II, also used centrifuges. Centrifuges work like hydrocyclones on the principle of centrifugal forces, only much more effective than hydrocyclones. This happens another category of solid drilling debris, the Solid ejection of centrifuges. The relationship of erupted Formation to rinse is similar to that of the screened material, but of much finer consistency.
Feste Bohrrückstände dürfen demnach nur aus erbohrter, geologischer Formation und Spülungsmaterial, wie es zur Herstellung von Bohrspülungen benötigt wird (siehe Seite 1), bestehen.Therefore, solid drilling residues may only be drilled out, geological formation and mud material, as it is for the production required by drilling fluids (see page 1).
Andere Abfälle, wie Papier, Holz oder Putzlappen, wie sie an Bohrlokationen vorkommen, gehören nicht zu den definierten, zu entsorgenden Stoffen.Other waste, such as paper, wood or cloths, such as they occur at drill locations are not among the defined, to be disposed of.
Die definierten, zu entsorgenden festen Bohrrückstände sind sehr stark durch den Spülungstyp geprägt, aus dem sie entfernt worden sind.The defined solid drilling residues to be disposed of are very strongly influenced by the type of conditioner from which they are made have been removed.
Bevor diese festen Bohrrückstände deponiert werden, wird ihnen, falls notwendig, das Salz entzogen. Dazu wird wie folgt verfahren:Before these solid drilling debris are deposited, will if necessary, remove the salt from them. This will be like follows procedure:
Die eingehenden, mit baggerfähigem Bohrrückstand beladenen Kippfahrzeuge (-lastwagen) fahren an die Mischaggregate G′ mit mindestens 25 m³ Aufnahmevolumen heran. Die Fracht wird in den Mischaggregaten mit rezirkuliertem Wasser (Leitung K) aus den Rezirkulationssystemen aufgenommen und in einen gut pumpfähigen Zustand verdünnt. Nach Beendigung dieses Prozesses wird die hergestellte Schlämme in die Zwischenlager 18, 20 für flüssige Bohrrückstände des jeweiligen Auf bereitungsstranges beispielsweise mittels Schneckenexzenterpumpe B′ überführt.The incoming dump trucks loaded with dredging equipment (trucks) drive to the mixing units G ' with a volume of at least 25 m³. The cargo is taken in the mixing units with recirculated water (line K) from the recirculation systems and diluted in a good pumpable state. After completion of this process, the sludge produced in the interim storage 18 , 20 for liquid drilling residues of the respective preparation strand on, for example by means of screw eccentric pump B ' transferred.
Im Zwischenlager wird entsprechend den Stufen I und II homogenisiert und der pH-Wert eingestellt, so daß auf die dortige Beschreibung verwiesen werden soll.In the interim storage is according to stages I and II homogenized and the pH adjusted so that on the there description should be referenced.
Von großer Wichtigkeit für die Effizienz der gesamten Anlage ist das Rezirkulationssystem. Die Bedeutung liegt darin, immer genügend Wasser für Verdünnungsprozesse in den Stufen II und III zur Verfügung zu haben, ohne daß Verdünnungswasser aus anderen Quellen (beispielsweise Brunnen, Vorfluter, Flüsse) entnommen werden muß.Of great importance to the efficiency of the whole Plant is the recirculation system. The meaning lies in it, always enough water for dilution processes in the Levels II and III are available without dilution water from other sources (for example wells, receiving waters, Rivers) must be removed.
Claims (15)
- 1. Zwischenlagerung und Homogenisierung der Suspensionen (Schmutzwässer, wasserbasische Bohrspülungen, flüssige und feste Bohrrückstände),
- 2. Destabilisierung der Mineralien und organische Substanzen enthaltenden Suspensionen durch Einstellung des pH-Wertes.
- 3. Umwälzen der pH-Wert-eingestellten Suspensionen, um eine Sedimentation zu verhindern,
- 4. Versetzen der aus dem Zwischenlager abgepumpten Suspensionen mit Flockungsmitteln,
- 5. Ausflocken und Absetzenlassen der Feststoffanteile der Suspensionen,
- 6. Trennung von Wasser und Feststoff,
- 7. Abziehen der sedimentierten Feststoffe zur Weiterverwendung oder zur Deponie, ggf. nach vorheriger Konzentration,
- 8. Abgabe des Wassers an eine Kläranlage und/oder Rezirkulation des Wassers für Verdünnungszwecke in den Prozeßablauf (in die Zwischenlager).
- 1. Interim storage and homogenisation of the suspensions (waste water, water-based drilling fluids, liquid and solid drilling residues),
- 2. Destabilization of minerals and organic substances containing suspensions by adjusting the pH.
- 3. circulating the pH-adjusted suspensions to prevent sedimentation,
- 4. displacing the suspensions pumped out of the intermediate storage with flocculants,
- 5. flocculating and settling the solids of the suspensions,
- 6. separation of water and solid,
- 7. removal of the sedimented solids for further use or for landfill, possibly after prior concentration,
- 8. Delivery of water to a treatment plant and / or recirculation of the water for dilution purposes in the process (in the interim storage).
- 6.1 Aufbereitung mit Wasser zu einer wäßrigen Schlämme zur Entsalzung der Feststoffe,
- 6.2 Versetzen der Schlämme mit Flockungsmittel,
- 6.3 Ausflocken und Absetzenlassen der Feststoffanteile.
- 6.1 treatment with water to an aqueous sludge for desalting the solids,
- 6.2 mixing the sludge with flocculant,
- 6.3 flocculation and settling of the solids.
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1994
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| Broschüre der Fa. Drillsafe GmbH: Spülungstechnik-Problemlösungen, Nordhorn, Januar 1983 * |
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