DE69926194T2

DE69926194T2 - Vakuumbehälter zur Behandlung des Bohrkleins von Öl- und Gasbohrlöchern/Vakuum

Info

Publication number: DE69926194T2
Application number: DE69926194T
Authority: DE
Inventors: Gary H. Lafayette Dietzen
Original assignee: MI LLC
Current assignee: MI LLC
Priority date: 1998-10-29
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2006-05-24
Also published as: DE69926194T8; CA2287606C; EP0997607A3; NO319329B1; NO995270L; US6179070B1; AU762623B2; ATE299985T1; DK0997607T3; EP0997607B1; DE69926194D1; EP0997607A2; NO995270D0; CA2287606A1; AU5709999A

Description

AUSGANGSSITUATION DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Bohren von Öl- und Gasbohrlöchern und insbesondere auf die Handhabung von Bohrgut (Bohrklein), das beim Bohren von Öl- und Gasbohrlöchern anfällt. Ganz besonders bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine verbesserte Vakuumtankvorrichtung für die Verwendung bei der Handhabung von Bohrgut, das bei der Exploration von Öl- und Gasbohrlöchern anfällt. Die Vakuumtankvorrichtung weist einen besonders konfigurierten Bunker auf, der mit einem Ablaufsammelrohr kommuniziert, welches das Einblasen von Luft ermöglicht während das Bohrgut aus dem Tank abläuft.
2. Allgemeiner Stand der Technik
Beim Bohren von Öl- und Gasbohrlöchern wird ein Bohrmeißel verwendet, um viele Tausende Fuß tief in die Erdkruste zu graben. Auf Bohrinseln wird typischerweise ein Bohrturm verwendet, der über die Bohrplattform hinausragt und der die Einzelrohre eines Bohrgestänges halten kann, die, eines nach dem anderen, beim Bohren an den Enden miteinander verbunden werden. Wenn der Bohrmeißel tiefer und tiefer in das Erdreich hineingetrieben wird, werden zusätzliche Einzelrohre zu dem immer länger werdenden „Strang" oder „Bohrstrang" hinzugefügt. Das Bohrgestänge oder der Bohrstrang setzt sich somit aus einer Vielzahl von Einzelrohren zusammen, von denen jedes eine sich im Inneren längs erstreckende Bohrung aufweist, durch welche flüssige Bohrspülung von der Bohrplattform durch den Bohrstrang hindurch und zu einem Bohrmeißel am unteren oder distalen Ende des Bohrstrangs geleitet wird.
Die Bohrspülung schmiert den Bohrmeißel und führt Bohrgut ab, das durch den Bohrmeißel erzeugt wird, wenn er in die Tiefe vordringt. Das Bohrgut wird in einem Rücklaufstrom der Bohrspülung durch den Ringraum, zurück zur Bohrplattform an die Erdoberfläche geleitet. Wenn die Bohrspülung die Erdoberfläche erreicht, ist sie mit kleinen Schieferton- und Gesteinsstücken kontaminiert, die in der Industrie als Bohrgut oder Bohrklein bekannt sind.
Bohrgut wurde früher von der wieder verwendbaren Bohrspülung mit Hilfe handelsüblicher Trennvorrichtungen abgetrennt, die unter der Bezeichnung „Schlammschüttelsiebe" bekannt sind. Andere Trennvorrichtungen für Feststoffe sind Sandseparatoren und Zentrifugen. Einige Schlammschüttelsiebe sind so ausgelegt, daß sie Grobmaterial aus der Bohrspülung ausfiltern, während andere Schlammschüttelsiebe für das Ausfiltern feinerer Teilchen aus der Bohrspülung ausgelegt sind. Nachdem das Bohrgut davon befreit wurde, wird die Bohrspülung zu einer Schlammgrube zurückgeführt, wo sie ergänzt und/oder behandelt werden kann, bevor sie über den Bohrstrang zurück zum Bohrmeißel geleitet wird, um den Prozeß erneut zu beginnen.
Die Entsorgung des abgetrennten Schiefertons und des Bohrgutes stellt ein komplexes Umweltproblem dar. Bohrgut enthält nicht nur die Spülungsreste, welche die Umwelt in der Umgebung kontaminieren würden, sondern es kann auch Öl enthalten, das besonders gefährlich für die Umwelt ist, insbesondere beim Bohren in maritimer Umgebung.
Im Golf von Mexiko gibt es zum Beispiel Hunderte Bohrplattformen, von denen aus im Meeresboden nach Öl und Gas gebohrt wird. Diese Bohrplattformen können bis in eine Wassertiefe von vielen hundert Fuß reichen. In einer derartigen maritimen Umgebung ist das Wasser in der Regel kristallklar und voller Leben, das nicht in der Lage ist, die Verkippung von Bohrgutabfall zu tolerieren, wenn dieser zum Beispiel eine Kombination aus Schieferton, Bohrspülung, Öl und ähnlichem enthält. Aus diesem Grunde besteht ein Bedarf an einer einfachen, jedoch praktikablen Lösung des Problems der Entsorgung von Bohrgut aus Öl- und Gasbohrlöchern in einer maritimen Offshore Umgebung und in anderen fragilen Umweltbereichen, in denen Öl- und Gasbohrungen anzutreffen sind.
Traditionelle Methoden zur Entsorgung von Bohrgut waren und sind Verklappung, Kübelförderung, störanfällige Förderbänder, Schneckenförderer und Waschverfahren, die große Wassermengen erfordern. Der Zusatz von Wasser bringt weitere Probleme mit sich, wie zusätzliches Volumen und lose Ladung, Schmutz sowie Transportprobleme. Die Installation von Förderern macht eine umfassende Modifizierungen der Bohranlagenfläche erforderlich und schließt viele Stunden für die Installation und sehr hohe Kosten ein.
Die Firma Safeguard Disposal Systems, Inc., Lafayette, Louisiana, hat einen Entsorgungstank für Bohrgut produziert, auf den Markt gebracht und offiziell eingesetzt, der Lukenöffnungen aufweist, in welche Bohrgut aus Ölbohrlöchern eingebracht werden kann. Diese herkömmlichen Tanks weisen außerdem Befestigungsvorrichtungen auf, die das Anbringen von Hubseilen ermöglichen, damit sie zu Offshore Bohrplattformen und zurück transportiert und entleert werden können, wenn sie gefüllt sind. Weitere Beispiele dieser Tanks werden in einem oder mehreren der folgenden US-Patente offenbart: 5,564,509; 5,402,857; Des. 337,809 und Des. 296,027. Die US-Patente 5,564,509 und 5,402,857 sind durch Bezugnahme Teil des vorliegenden Patents.
WO 98/16717 offenbart eine Vakuumtankvorrichtung mit einem angepaßten Bunker; der Bunker umfaßt einen Bunkerinnenraum und eine Seitenwandung, die sich aus einer Vielzahl schräg abfallender Seitenwände zusammensetzt; jeder Seitenwandabschnitt weist einen oberen Endabschnitt und einen unteren Endabschnitt auf, der sich zu einem anderen unteren Endabschnitt eines anderen schräg abfallenden Seitenwandabschnitts erstreckt, ein Ablaufsammelrohr am Boden des Bunkers, das an die unteren Endabschnitte der schräg abfallenden Seitenwandabschnitte angrenzt und das eine Ablauföffnung zum Ablassen von Material aus dem Bunkerinnenraum einschließt, und eine obere Wandung des Bunkers, die einen ersten Lukendeckel aufweist.
GB 2 064 979 offenbart ein Staubextraktionssystem, bestehend aus Haubenabscheidern, einem Gebläse, das einen Luftstrom erzeugt, der Staub aus den Hauben durch Rohrleitungen zu einem gemeinsamen Rohrverzweiger transportiert. Der Staub wird aus dem Rohrverzweiger mit Hilfe eines Förderers entfernt, der den Staub zu einem zentralen Bunker transportiert.
WO 95/18705 offenbart ein Verfahren zum Mischen von Spülflüssigkeiten an einer Bohrlokation, bei dem abgedichtete Bunkeranordnungen, die loses Trockenmaterial enthalten, zur Bohrlokation transportiert werden. Das Trockenmaterial wird in den Bunkeranordnungen unter Druck in einem trockenen Zustand gehalten.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung stellt eine Vakuumtankvorrichtung bereit, umfassend:

a) ein Gestell, das eine Vielzahl von unteren Begrenzungsträgern, eine Vielzahl von oberen Begrenzungsträgern und eine Vielzahl von Eckwinkeln aufweist, die durch tragende Winkelpfosten verstärkt sind und die strukturell mit den unteren Begrenzungsträgern und den oberen Begrenzungsträgern verbunden sind; und
b) einen Bunker, der von dem Gestell im Inneren der Begrenzungsträger gehalten wird; der Bunker weist einen Bunkerinnenraum und mindestens ein Paar schräg abfallender Seitenwände mit oberen Endabschnitten auf, die mit dem Gestell an den oberen Begrenzungsträgern verbunden sind, und untere Endabschnitte, die in der Nähe des unteren Endes des Gestells aufeinander zulaufen;
c) ein Ablaufsammelrohr am Boden des Bunkers, angrenzend an die unteren Endabschnitte der schräg abfallenden Seitenwände, das eine Ablauföffnung zum Ablassen von Material aus dem Bunkerinnenraum umfaßt, wobei das Ablaufsammelrohr einander gegenüberliegende, offene Endabschnitte und einen Einlaß und einen Auslaß umfaßt, der Einlaß ein Anschlußstück aufweist, um daran eine Druckluftquelle anzuschließen und der Auslaß ein Anschlußstück aufweist, um daran eine Saugleitung anzuschließen; und
d) eine obere Wandung des Bunkers, die eine Vielzahl von Öffnungen und eine Vielzahl von Lukendeckeln zum Verschließen der Öffnungen aufweist.

Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Vakuumtankvorrichtung bereit, die verwendet werden kann, um Bohrgut an einer Öl- und Gasbohranlage durch einen offenen Lukendeckelteil am oberen Ende der Vorrichtung zu saugen, um anschließend dieses Bohrgut durch ein Ablaufsammelrohr mit Hilfe von Unterdruck, mit dem das Ablaufsammelrohr beaufschlagt wird, sowie mittels Druckluft, die in das Ablaufsammelrohr eingeblasen wird, zu entladen.
Ein angepaßter Bunker wird mit Hilfe des Gestells im Inneren der Begrenzungsträger gehalten. Der Bunker weist einen Bunkerinnenraum und Seitenwände auf, die aus einer Vielzahl schräg abfallender Seitenwandabschnitte zusammengesetzt sind, jeder schräg abfallende Seitenwandabschnitt hat einen oberen Endabschnitt, der mit dem Gestell über die oberen Begrenzungsträger verbunden ist, und einen unteren Endabschnitt, der sich zu einem anderen unteren Endabschnitt eines anderen schräg abfallenden Seitenwandabschnitts erstreckt. Die beiden unteren Endabschnitte der schräg abfallenden Wandabschnitte, die miteinander verbunden sind, treffen am Boden des Bunkers an einem Ablaufsammelrohr zusammen. Dieses Ablaufsammelrohr ist an die unteren Endabschnitte der schräg abfallenden Seitenwandabschnitte angepaßt und verfügt über einen Ablauf, um Material aus dem Bunkerinneren über das Ablaufsammelrohr zu entladen.
Die obere Wandung des Bunkers weist eine Vielzahl von Lukendeckeln einschließlich eines ersten Lukendeckels in der Nähe eines ersten Begrenzungsträgers und eines zweiten Lukendeckels in der Nähe eines anderen Begrenzungsträgers auf, der parallel zu dem ersten Begrenzungsträger verläuft.
Das Ablaufsammelrohr schließt einander gegenüberliegende offene Endabschnitte ein, welche die Anschlußstücke für das Führen des Flüssigkeitsstromes sind. Einer der Endabschnitte ist ein Lufteinlaß, an dem Luft in das Ablaufsammelrohr eingeblasen wird. Der andere Endabschnitt des Ablaufsammelrohres definiert ein Anschlußstück für den Anschluß einer Saugleitung. Ein zweiter Lufteinlaß kann an dem Ablauf-Anschlußstück vorgesehen werden, um das Räumen und den Materialtransport zu verbessern.
Diese beiden Anschlußstücke machen es möglich, Material schnell aus dem Bunker zu entladen, sogar wenn es sich um sehr feste Materialien, zum Beispiel körniges Bohrgut handelt, wie es beim Bohren von Öl- und Gasbohrlöchern anfällt. Dieses Bohrgut kann aus dem Tank schnell über das Ablaufsammelrohr entladen werden, indem in den ersten Endabschnitt des Ablaufsammelrohres Luft eingeblasen und am gegenüberliegenden Endabschnitt des Ablaufsammelrohres das Bohrgut abgesaugt wird.
Das Ablaufsammelrohr umfaßt somit vorzugsweise einen in Längsrichtung erweiterten Durchgangsabschnitt mit einer offenen Oberseite, die mit dem Inneren des Bunkers kommuniziert. Ein Paar einander gegenüberliegender Endabschnitte des Durchgangsabschnitts weisen Anschlußstücke zum Anschluß von Förderleitungen an das Ablaufsammelrohr auf.
Das Ablaufsammelrohr definiert auf diese Weise mit dem unteren Endabschnitt des Bunkers und den Anschlußstücken eine geschlossene Anordnung, so daß das Vakuum in der Vakuumtankvorrichtung aufrechterhalten werden kann, wenn das Ablaufsammelrohr nicht benutzt wird.
An beiden Endabschnitten des Ablaufsammelrohres sind vorzugsweise Ventile nahe an den beiden Anschlußstücken vorgesehen, so daß der Luftstrom in das Ablaufsammelrohr geregelt werden kann. Darüber hinaus kann auch die Entladung der Feststoffe aus dem Ablaufsammelrohr geregelt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eliminiert die gefährlichen und fahrlässigen Praktiken, das Gestell der Vakuumtankvorrichtung auf einer Bohrinsel anzuheben oder zu kippen, um den Inhalt des Tanks zu entleeren.
Die schräg abfallenden Wände des Bunkers machen es vollkommen unnötig, den Tank beim Entleeren zu kippen oder anzuheben. Der Bunker ist so konzipiert, daß er mit Hilfe eines Vakuums völlig von Material entleert werden kann, ohne ihn zu kippen oder anzuheben, wodurch ein Kran oder mehrere Kräne überflüssig werden.
Dies macht auch die Sicherheitsbedenken überflüssig, die mit dem Kippen oder Anheben hinsichtlich Verschütten oder Verschmutzung verbunden sind.
Herkömmliche Tanks müssen angehoben oder gekippt werden, was schwere Doppelscheibenhebekräne erforderlich macht, weil die beladenen Tanks mehr als 10 Tonnen wiegen können.
Aus diesem Grunde kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch an einem Ort entleert werden, wo keine Kräne zur Verfügung stehen.
Mehrere dieser Tanks können von mehreren Bohrinseln zu einer zentral gelegenen Verarbeitungsstelle transportiert werden. Dies ist sehr hilfreich, weil es auf Bohranlagen in der Regel sehr beengt zugeht. Der Einsatz eines Hubkrans in einer derart beengten Umgebung sollte aufgegeben werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Aufriß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2 ist eine Schnittansicht entlang der Linien 2-2 in 1;
3 ist eine Draufsicht auf das bevorzugte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung entlang der Linien 3-3 in 1;
4 ist ein Aufriß des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung von vorn, entlang der Linien 4-4 in 1;
5 ist eine Teilansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und stellt den Ablaufsammelrohrabschnitt desselben dar, entlang der Linien 5-5 in 1;
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linien 6-6 in 3;
7 ist eine perspektivische Teilansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und stellt den Lukendeckel und die Öffnung im geöffneten Zustand dar, so daß Vakuumschläuche angeschlossen werden können;
8 ist eine Teilschnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung von vorn und stellt deren Drucklufteinlaß dar;
9 ist eine Teilschnittansicht des bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung von vorn und stellt die Ablaufrohrleitung für das Entfernen des Materials aus dem Tank dar; und
10 ist eine Teilschnittansicht und stellt einen vergrößerten Teil der Ablaufrohrleitung für das Entfernen des Materials aus dem Tank dar.
Wesen, Ziele und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnungen besser ersichtlich, auf denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und auf denen folgendes dargestellt ist:
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die 1-4 zeigen das bevorzugte Ausführungsbeispiel der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung, das auf den 1 bis 4 generell durch das Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist. Die Vakuumtankvorrichtung 10 wird durch ein Gestell 11 strukturell abgestützt. Das Gestell 11 trägt einen Bunker 35, der aus einer Vielzahl von Bunkerwänden 12, 13, 14, 15 zusammengesetzt ist. Ein Vibrationsmotor 80 kann an einer Wand oder an mehreren Wänden 12 bis 15 angebracht werden, um das Absetzen des Materials im Inneren 38 des Bunkers 35 zu verbessern. Der Bunker 35 schließt auch eine obere Platte 16 ein, die einen großen Lukendeckel 17 und einen kleinen Lukendeckel 18 trägt. Jeder der beiden Lukendeckel 17, 18 deckt eine entsprechend große Öffnung 36 und eine kleine Öffnung 37 ab. Der große Lukendeckel 17 wird vorzugsweise verwendet, um Material aus dem Inneren 38 des Bunkers 35 abzukippen, falls dies erwünscht ist.
Die obere Platte 16 dichtet den Bunker 35 an dessen oberem Endbereich so ab, daß das Innere 38 des Bunkers 35 mit einem Vakuum beaufschlagt werden kann.
Ein Auslaß-Anschlußstück 19 trägt eine Berstscheibe 20. Das Auslaß-Anschlußstück 19 kann ein Paar mit Zwischenraum angeordneter Anschlußstücke 21, 22 einschließen, wie dies auf 7 dargestellt ist. Das Auslaß-Anschlußstück 19 ist an der Vakuumtankauslaßöffnung 23 montiert. Ein zusätzliches Anschlußstück ist am Rohrkrümmer 24 vorgesehen, das mit der Öffnung 26 in der oberen Platte 16 kommuniziert. Der Rohrkrümmer 24 trägt einen Kugelhahn 25, der geöffnet und geschlossen werden kann. Wenn der Bunker 35 mit einem Vakuum beaufschlagt wird, verhindert die Berstscheibe 20 das Bersten des Bunkers.
Jeder Lukendeckel 17, 18 ist mit Hilfe von Scharnieren 27, beziehungsweise 28 an der oberen Platte 16 montiert. Eine entsprechende Verriegelung 29, 30 kann für jedes Scharnier 17, 18 in Form eines mit Nocken versehenen Rundstabes vorgesehen werden, zum Beispiel so, wie die Rundstäbe 39, 40, die auf 3 dargestellt sind. Alternativ können Ringmuttern und Bolzen verwendet werden, um die Lukendeckel 17, 18 zu verschließen.
Das Gestell 11 setzt sich aus einer Vielzahl von unteren Begrenzungsträgern 31, tragenden Winkelpfosten 32 und oberen Begrenzungsträgern 33 zusammen, wie dies auf den 1–4 dargestellt ist. Die entsprechenden Begrenzungsträger 31, 33 und die tragenden Winkelpfosten 32 bilden eine rechtwinklige, blockähnliche Begrenzung, die den Bunker 35 beim Transport schützt. Die unteren Begrenzungsträger 31 können zusätzlich mit einer Platte zum Aufschieben versehen sein, falls dies gewünscht wird.
Linke und rechte Buchsen 41, 42 bilden Aufnahmen für die Zinken von Gabelstaplern an jedem Begrenzungsträger 31, so daß die Vakuumtankvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung mit Hilfe eines Gabelstaplers angehoben und transportiert werden kann, falls dies gewünscht wird.
Jeder Winkelpfosten 32 belegt einen Eckwinkel des Gestells 11, wie dies auf 1–4 dargestellt ist. Am oberen Endteil eines jeden Winkelpfostens 32 ist ein Führungsbolzen 34 vorgesehen, wie dies auf 1–4 und 7 dargestellt ist. Eine entsprechend geformte Buchse unter jedem Winkelpfosten 32 an einem unteren Begrenzungsträger 31 nimmt einen Führungsbolzen 34 auf, wenn eine Vakuumtankvorrichtung 10 auf eine andere Vakuumtankvorrichtung 10 gestapelt wird. Aufhängeösen 79 und Anschlaggeschirre können an der Vakuumtankvorrichtung 10 angebracht sein, um das Anheben der Vakuumtankvorrichtung 10 mit Hilfe eines Krans beim Transport zur Bohranlage und von dieser zurück zu ermöglichen. Das Gestell 11 kann außerdem zusätzliche horizontale Zwischenträger 43 und senkrechte Träger 44 einschließen, die eine Trennfläche zwischen ausgewählten unteren Begrenzungsträgern 31, Winkelpfosten 32 und oberen Begrenzungsträgern 33 definieren. Die Zwischenträger 43 verlaufen im allgemeinen parallel zu den oberen Begrenzungsträgern 33 und unterhalb von diesen. Jeder Zwischenträger 43 erstreckt sich zwischen zwei Winkelpfosten 32 und verbindet diese, wie dies auf den 1, 2 und 4 dargestellt ist.
Aus der Vielzahl der Bunkerwände 12, 13, 14, 15 konvergieren mindestens zwei dieser Wände 12 und 13, (und vorzugsweise alle vier Wände 12–15), um eine Verbindung mit dem Ablaufsammelrohr 50 zu bilden. Aussteifungen 77 können an die Wände 12, 13, 14, 15 geschweißt sein, um diese zu verstärken. Die Wände 12, 13, 14, 15 schließen jeweils schräg abfallende Abschnitte zwischen den Begrenzungsträgern 31 und 43 ein. Der Bunker 35 ist auf diese Art und Weise so angepaßt, daß er unter Verwendung einer Vakuumquelle das vollständige Entleeren von Bohrgut und ähnlichem Material möglich macht und dies, ohne daß der Tank angehoben oder gekippt werden muß. Die vorliegende Erfindung eliminiert die Notwendigkeit, Material in das Ablaufsammelrohr 50 manuell zu schaufeln oder zu schaben. Jede Bunkerwand 12, 13, 14, 15 weist einen vertikalen Abschnitt zwischen den Begrenzungsträgern 43 und 32 auf. Das Ablaufsammelrohr 50 ist so gestaltet, daß es das Ausleeren des im Bunker 35 enthaltenen Materials erleichtert, wie dies auf den 1, 2, 4, 5, 8, 9 und 10 dargestellt ist. Das Ablaufsammelrohr schließt einen Durchgangsabschnitt 46 ein, der mit der unteren Kante 47 der Wand 12 des Bunkers 35 und mit der unteren Kante 48 der Wand 13 des Bunkers 35 verbunden ist, wie dies insbesondere auf den 4 und 5 dargestellt ist.
Der Durchgangsabschnitt weist einen transversal verlaufenden, u-förmigen Querschnitt auf. Die oberen Kanten 49, 51 des Durchgangsabschnitts 49 sind mit den unteren Kanten 47, 48 der Seitenwände 12, 13 des Bunkers 35 verbunden (zum Beispiel verschweißt). An der Wand 15 des Bunkers 35 ist ein Einlaß-Anschlußstück 52 vorgesehen, um unter Druck Luft einzublasen. Das Anschlußstück 52 kann ein zylindrisch geformtes Bauteil sein, das eine in Längsrichtung verlaufende Bohrung aufweist, deren zentrale Längsachse mit der zentralen Längsachse 54 des Durchgangsabschnittes 49 fluchtet. Ventil 55 kann an der Einlaßseite 56 des Anschlußstücks 52 angeordnet sein, um den Durchfluß über Anschlußstück 52 in den Durchgangsabschnitt 49 zu unterbrechen. Stromaufwärts vom Ventil 55 befindet sich ein Schnellkupplungsbauteil, das den schnellen Anschluß eines Luftschlauches an die aus Anschlußstück 52, Ventil 55 und Schnellkupplungsbauteil 57 gebildete Anordnung ermöglicht. Auf diese Art und Weise kann Preßluft in das Ablaufsammelrohr 50 eingeblasen werden, um die Bewegung des Materialflusses, der unter der Wirkung der Schwerkraft aus dem Bunkerinneren 38 in einen Ablaufschlauch 81 und dann in einen zweiten Behälter 82 fließt, zu unterstützen. Ein derartiger zweiter Behälter 82 kann ein Sammel- und Entsorgungsbehälter für Bohrgut sein, wie er in den früheren US-Patenten 5,564,509 und 5,402,857 des Erfinders beschrieben und dargestellt ist. Dieser Strom von Preßluft und Material wird durch die Pfeile 58 auf den 1 und 8–10 gekennzeichnet.
Die Auslaßseite oder Ablaßseite des Ablaufsammelrohres ist auf den 1, 2 und 9 dargestellt. Ein Auslaßanschluß stück 59 ist mit der Trennfläche der Wand 14 und dem Kanalabschnitt 49 verbunden. Das Auslaßanschlußstück 59 kann ein Paar Rohrabschnitte 60, 61 einschließen, die einen Winkel von etwa 45 Grad bilden, wie dies auf 9 dargestellt ist. Ein Reinigungsstopfen 62 kann am Anschlußstück 59 angebracht sein.
Auf 9 ist ein Ventil, zum Beispiel ein Kugelhahn 63 oder eine Ventilklappe vorgesehen, um den Materialfluß aus dem Kanalabschnitt 49, aus dem Bunker 35 heraus, zu unterbrechen, wenn der Bunker mit einem Vakuum beaufschlagt wird. Der Kugelhahn 63 kann zwischen den Anschlußstücken 64 und 65 montiert sein. Ein Abstandsring 66 mit einer am Ende offenen Bohrung 70 kann am Anschlußstück 65 angebracht sein, um Material aus dem Bunkerinneren 38 über das Anschlußstück 59 zu einer Saugschlauchleitung 78 zu transportieren. Der Stopfen 71 am Abstandsring 66 kann verwendet werden, um eine Luftleitung an den Abstandsring 66 anzuschließen, als zusätzliches Mittel, um Material in den Ablaufschlauch 80 zu transportieren, das aus dem Bunker 35 über das Ablaufsammelrohr 50 entfernt wird. Der Abstandsring weist einen Abschnitt 67 mit größerem Durchmesser, einen Übergangsabschnitt 68 und einen Abschnitt 69 mit kleinerem Durchmesser auf.
Wenn die Vakuumtankvorrichtung 10 als Vakuumbehälter für das Sammeln von Bohrgut als Teil eines Systems zum Sammeln von Bohrgut aus Öl- und Gasbohrungen verwendet werden soll, wird das Ablaufsammelrohr 50 geschlossen, indem die Kugelhähne 55 und 63 geschlossen werden. Das Bohrgut kann dann in das Innere 38 des Bunkers 35 über eine der Öffnungen 36, 37 in der oberen Platte 16 gesaugt werden. Dies kann zum Beispiel unter Verwendung einer Platte 72 erreicht werden, die an einer ausgewählten Öffnung 36 oder 37 in der obere Platte des Bunkers 35 angebracht wird, wie dies auf 7 dargestellt ist.
Die Platte 72 hat Anschlußstücke 73, 74 um entsprechende Einlaß- und Auslaßschläuche 75, 76 schnell mit der Platte 72 zu verbinden und anzuschließen, wenn der Bunker 35 mit einem Vakuum beaufschlagt wird. Der Einlaßschlauch 75 ist ein Saugschlauch zum Aufnehmen von Bohrgut. Der Auslaßschlauch 76 stellt die Verbindung mit einer Vakuumquelle her. Eine derartige Anordnung zum Einsaugen von Bohrgut in einen Sammelbehälter wird in den früheren US-Patenten 5,402,857 und 5,564,509 des Erfinders dargestellt und beschrieben, die beide hiermit durch Bezugnahme Teil der vorliegenden Erfindung sind.
Bei der Verwendung der Vakuumtankvorrichtung 10 wird das Bohrgut (nicht dargestellt), zu einem Bohrgutempfangsbereich (nicht dargestellt) transportiert, nachdem es von der Bohrlochflüssigkeit abgetrennt wurde, damit die Flüssigkeit erneut verwendet werden kann.
Ein Einlaßendbereich (nicht dargestellt) des Einlaßschlauches 75 ist am Bohrgutempfangsbereich so angeordnet, daß das Bohrgut aufgesaugt wird und zum Bunker 35 transportiert wird, wenn im Bunker 35 ein Vakuum erzeugt wird, zum Beispiel indem der Auslaßschlauch 76 mit einer Vakuumquelle, zum Beispiel mit einem Gebläse, verbunden wird, wobei das Lufteinlaßventil 52 und das Bohrgutauslaßventil 59 geschlossen sind. Flüssigkeiten und Feststoffe können daran gehindert werden, in das Gebläse oder in eine ähnliche Energiequelle einzudringen, indem ein Trennbehälter in mindestens einer der Vakuumleitungen, zum Beispiel im Auslaßschlauch 76 angeordnet wird.
In diesem Ausführungsbeispiel liegt die Strömungsgeschwindigkeit in der Vakuumleitung 75 im Bereich von 100 bis 300 Fuß pro Sekunde, wobei der Vakuumdruck zwischen etwa 16 bis 25 Zoll Quecksilbersäule beträgt. Dies sind Beispiele für typische Werte der Strömungsgeschwindigkeit und des Vakuumdruckes und es ist einleuchtend, daß diese Werte verändert werden können, gemäß der Anforderungen für optimale Gebrauchstauglichkeit der Erfindung in einem vorgegebenen Anwendungsfall.
Das Bohrgut wird aus dem Bunker 35 abgelassen und über die Leitung 81 zum Behälter 82 übertragen, wenn das Auslaßventil 59 geöffnet ist. Um die Übertragung zu unterstützen, kann das Lufteinlaßventil 52 geöffnet werden, um eine Druckluftquelle mit dem stromaufwärts liegenden Ende der Rohrverzweigung 50 zu verbinden. Auf diese Art und Weise wird das Bohrgut zu dem stromabwärts liegenden Ende der Rohrverzweigung 50 verschoben, wo das Auslaßventil 59 angeschlossen ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Ablassen des Bohrgutes aus dem Bunker 35 durch einen Unterdruck in der Leitung 81 unterstützt werden, indem eine Luftleitung an den Abstandsring 66 angeschlossen wird.
Wie nunmehr leicht einzusehen ist, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren für den Einsatz bei der Handhabung von bei Bohrarbeiten anfallendem Bohrgut bereit, womit die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme vermieden oder reduziert werden. Es ist jedoch einleuchtend, daß die oben angegebenen Ausführungsbeispiele lediglich Beispiele darstellen und der Schutzbereich der Erfindung nur von den nachfolgenden Ansprüchen bestimmt wird.
Die folgende Tabelle listet die Bauteilnummern (Bezugszeichen) und die hier und in den angefügten Zeichnungen verwendeten Benennungen auf. BAUTEILLISTE

Claims

Vakuumtankvorrichtung (10), bestehend aus: a) einem Gestell (11), das eine Vielzahl von unteren Begrenzungsträgern (31), eine Vielzahl von oberen Begrenzungsträgern (33) und eine Vielzahl von Eckwinkeln aufweist, die durch tragende Winkelpfosten (32) verstärkt und die strukturell mit den unteren Begrenzungsträgern (31) und den oberen Begrenzungsträgern (33) verbunden sind; und b) einem Bunker (35), der von dem Gestell (11) im Inneren der Begrenzungsträger (31, 33) gehalten wird, der Bunker (35) weist einen Bunkerinnenraum (38) und mindestens ein Paar schräg abfallender Seitenwände (12, 13) mit oberen Endabschnitten auf, die mit dem Gestell (11) an den oberen Begrenzungsträgern (33) verbunden sind, und untere Endabschnitte (47, 48), die in der Nähe des unteren Endes des Gestells (11) aufeinander zulaufen; c) einem Ablaufsammelrohr (50) am Boden des Bunkers (35), angrenzend an die unteren Endabschnitte (47, 48) der schräg abfallenden Seitenwände (12, 13), das eine Ablauföffnung zum Ablassen von Material aus dem Bunkerinnenraum (38) einschließt, wobei das Ablaufsammelrohr (50) einander gegenüberliegende, offene Endabschnitte und einen Einlaß und einen Auslaß umfaßt, der Einlaß ein Anschlußstück (52) aufweist, um daran eine Druckluftquelle anzuschließen und der Auslaß ein Anschlußstück (59) aufweist, um daran eine Saugleitung anzuschließen; d) einer oberen Wandung des Bunkers, die eine Vielzahl von Öffnungen und eine Vielzahl von Lukendeckeln zum Verschließen der Öffnungen aufweist.
Vakuumtankvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die unteren Endabschnitte (47, 48) der schräg abfallenden Seitenwände (12, 13) mit den entsprechenden Seitenabschnitten (49, 51) des Ablaufsammelrohres (50) verbunden sind.
Vakuumtankvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ablaufsammelrohr (50) an der Oberseite eine Öffnung aufweist, über die es mit dem Bunkerinnenraum (38) in Verbindung steht.
Vakuumtankvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Ablaufsammelrohr (50) umfaßt: a) einen in Längsrichtung erweiterten Durchgangsabschnitt (46), mit einer offenen Oberseite und einem im allgemeinen transversal verlaufenden, u-förmigen Querschnitt; b) ein Paar einander gegenüberliegender Endabschnitte des Durchgangsabschnittes (46), an denen sich die Anschlußstücke (52, 59) befinden, um Förderleitungen an das Ablaufsammelrohr (50) anzuschließen; und c) eine geschlossene Struktur, welche durch die Anschlußstücke (52, 59), die angeschlossenen Schläuche, den Durchgangsabschnitt (46) und die unteren Endabschnitte (47, 48) der schräg abfallenden Seitenwände (12, 13) definiert wird.
Vakuumtankvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bunker (35) eine geschlossene Struktur ist, die in der Lage ist, ein Vakuum aufrechtzuerhalten.
Vakuumtankvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gestell (11) eine Vielzahl von Führungsbolzen (34) an den oberen Begrenzungsträgern (33) und eine Vielzahl von Buchsen an den unteren Begrenzungsträgern (31) aufweist, um zu ermöglichen, daß eine der Vakuumtankvorrichtungen (10) auf eine andere Vakuumtankvorrichtung (10) gestapelt werden kann, indem die Führungsbolzen (34) der einen Vakuumtankvorrichtung (10) in die Buchsen der anderen Vakuumtankvorrichtung (10) paßgerecht eingeschoben werden.
Vakuumtankvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Druckluftquelle, um Luft in das Einlaßanschlußstück (52) des Ablaufsammelrohres (50) zu injizieren.
Vakuumtankvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend eine Vakuumquelle, um den Bunker (35) über das Auslaßanschlußstück (59) des Ablaufsammelrohres (50) zu evakuieren.
Verfahren zum Entfernen von Bohrgut von einer Öl- und Gasbohrplattform, auf der zum Schürfen eines Bohrlochs ein Bohrmeißel, der von einem Bohrgestänge gehalten wird und eine Bohrlochflüssigkeit eingesetzt werden, bestehend aus folgenden Schritten: a) Separieren des Bohrgutes von der Bohrlochflüssigkeit, auf der Bohrplattform, so daß die Spülflüssigkeiten im Verlaufe der Bohrarbeiten wieder in das Bohrloch zurückgeführt (recycelt) werden können; b) Übertragen des separierten Bohrgutes zu einem Bohrgutempfangsbereich; c) Ansaugen des separierten Bohrgutes mit Hilfe einer ersten Vakuumleitung, die einen Einlaßendabschnitt aufweist, der an dem Bohrgutempfangsbereich positioniert werden kann; d) Übertragen des Bohrgutes durch die Saugleitung in einen Behälter (10), in dem sich die Vakuumtankvorrichtung nach Anspruch 1 befindet, der einen Feststoffauslaßschieber (63) aufweist, mit dem der Strom von Feststoffen aus dem Behälter (10) unterbunden werden kann, wenn im Innenraum (38) des Behälters ein Vakuum vorhanden ist; und e) Erzeugen eines Vakuums im Behälterinnenraum (38), mit Hilfe einer Vakuumquelle, die mit dem Behälterinnenraum (38) strömungstechnisch über eine zweite Vakuumleitung verbunden ist; und f) Separieren der Flüssigkeiten und Feststoffe aus zumindest einer der Vakuumleitungen, bevor die genannten Flüssigkeiten und Feststoffe in die Vakuumquelle eintreten können; und g) Entfernen des Bohrgutes aus dem Behälter (10) durch Ablassen des Bohrgutes aus dem Behälterinnenraum (38), durch den Feststoffauslaßschieber (63), über das Ablaufsammelrohr (50), wobei der Behälter (10) ein Lufteinlaßventil (55) aufweist, zum Verbinden einer Druckluftquelle mit dem Einlaß des Ablaufsammelrohres (50), um das Ablassen der Feststoffe aus dem Behälter (10) zu unterstützen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Bohrgut vom Ablaufsammelrohr (50) in einen zweiten Behälter abgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Strömungsgeschwindigkeit in der ersten Vakuumleitung etwa 30,5 m/s bis 31,5 m/s (100–300 Fuß pro Sekunde) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, weiter umfassend den Schritt des Injizierens von Luft in das Ablaufsammelrohr (50).
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der im Schritt „e" im Behälter (10) erzeugte Vakuumdruck zwischen etwa 54 Pa bis 85 Pa (16 bis 25 Zoll Quecksilbersäule) beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei beide Anschlußstücke (52, 59) des Ablaufsammelrohres (50) mit Ventilen versehen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, weiter umfassend Ventile (55, 63) an beiden Anschlußstücken (52, 59) des Ablaufsammelrohres (50), zum Schließen des Ablaufsammelrohres (50), wenn der Behälter geschlossen ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, weiter umfassend den Schritt des Anordnens eines Trennbehälters zwischen der Vakuumquelle und dem ersten Behälter (10), in der zweiten Vakuumleitung.