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DE3038741C1 - Device for the electrokinetic separation of a liquid into a liquid and solid phase - Google Patents

Device for the electrokinetic separation of a liquid into a liquid and solid phase

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Publication number
DE3038741C1
DE3038741C1 DE3038741A DE3038741A DE3038741C1 DE 3038741 C1 DE3038741 C1 DE 3038741C1 DE 3038741 A DE3038741 A DE 3038741A DE 3038741 A DE3038741 A DE 3038741A DE 3038741 C1 DE3038741 C1 DE 3038741C1
Authority
DE
Germany
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liquid
solid phase
phase
housing
particles
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired
Application number
DE3038741A
Other languages
German (de)
Other versions
DE3038741T5 (en
Inventor
Stanislav Alechin
Vitold M. Bachir
Vladimir I. Klimenko
Eduard B. Kuznecov
Jurij G. Taškent Zadorošnij
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SRED AZ NI SKIJ I PRIRODNOGO G
Original Assignee
SRED AZ NI SKIJ I PRIRODNOGO G
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 SRED AZ NI SKIJ I PRIRODNOGO G filed Critical SRED AZ NI SKIJ I PRIRODNOGO G
Application granted granted Critical
Publication of DE3038741C1 publication Critical patent/DE3038741C1/en
Expired legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/42Electrodialysis; Electro-osmosis ; Electro-ultrafiltration; Membrane capacitive deionization
    • B01D61/56Electro-osmotic dewatering
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D57/00Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C
    • B01D57/02Separation, other than separation of solids, not fully covered by a single other group or subclass, e.g. B03C by electrophoresis
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK 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

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Description

ins Bohrloch eingeführt wird.is introduced into the borehole.

Technologisch kompliziert und folglich teuer ist die Herauslösung der festen Phase aus einem Teil der Bohr-Ioch-Spülflüssigkeit sowie die Durchführung dieses Vorganges in zwei Stufen, wobei zuerst größere Teilchen und dann kleinere abgetrennt werden.It is technologically complex and consequently expensive Dissolution of the solid phase from part of the drilling fluid as well as performing this process in two stages, with larger particles first and then cut off smaller ones.

Es ist eine Einrichtung zur elektrokinetischen Trennung der Bohrloch-Spülflüssigkeit in eine flüssige und eine feste Phase beschrieben, deren Gehäuse einen Eingang für die Bohrloch-Spülflüssigkeit sowie Ausgänge für ihre getrennten Phasen aufweist und Elektroden enthält, die an die Polklemmen einer Gleichstromquelle angeschlossen sind.It is a device for electrokinetic separation the borehole flushing fluid is described in a liquid and a solid phase, the housing of which has an input for the borehole flushing fluid and outputs for its separate phases and contains electrodes, which are connected to the pole terminals of a direct current source.

Die an den Pluspol der Gleichstromquelle angeschlossene Elektrode enthält eine Kammer mit gelochter Wand, wobei die Kammer mit einem geschlossenen System für den Umlauf einer elektrisch leitenden Flüssigkeit verbunden ist. Das Gehäuse dient als zweite Elektrode und ist an den Minuspol der Gleichstromquelle angeschlossen. Beim Betrieb der Einrichtung wird die durch die Kammer fließende elektrisch leitende Flüssigkeit mit der festen Phase angereichert, während die außerhalb der Kammer stehende Bohrloch-Spülflüssigkeit diese Phase verliert. Nach mehrmaligem Durchpumpen der elektrisch leitenden Flüssigkeit durch die Kammer wird die Reinigung der Bohrloch-Spülflüssigkeit beendet. Die mit der festen Phase angereicherte elektrisch leitende Flüssigkeit wird darauf abgegossen und durch eine neue ersetzt. Ins Gehäuse der Einrichtung wird eine neue Portion der Spülflüssigkeit eingeführt, und der Reinigungsvorgang geht weiter (vgl. z. B. den nachveröffentlichten sowjetischen Urheberschein Nr. 662 688). Durch den zyklischen Umlauf der elektrisch leitenden Flüssigkeit wird die Menge der dieser Flüssigkeit zugeführten festen Phase aber begrenzt.The electrode connected to the positive pole of the direct current source contains a perforated chamber Wall, the chamber with a closed system for the circulation of an electrically conductive liquid connected is. The case serves as a second electrode and is connected to the negative pole of the DC power source connected. In operation of the device, the liquid flowing through the chamber becomes electrically conductive enriched with the solid phase, while the borehole flushing fluid standing outside the chamber loses this phase. After pumping the electrically conductive liquid through the chamber several times the cleaning of the borehole flushing fluid is ended. The electrically enriched with the solid phase conductive liquid is poured on it and replaced with a new one. A A new portion of the rinsing liquid is introduced and the cleaning process continues (see, for example, the subsequently published Soviet copyright certificate No. 662 688). Due to the cyclical circulation of the electrically conductive Liquid, the amount of solid phase supplied to this liquid is limited.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur elektrokinetischen Trennung einer Flüssigkeit in eine flüssige und eine feste Phase zu entwickeln, in der die Ausführung der an den Minuspol der Gleichstromquelle angeschlossenen Elektrode und der Aufbau des Gehäuses eine praktisch vollständige Trennung der mit chemischen Reagenzien angereicherten festen Phase zwecks ihrer weiteren Verwendung ermöglichen.The invention is based on the object of a device for the electrokinetic separation of a liquid to develop into a liquid and a solid phase, in which the execution of the to the negative pole of the direct current source connected electrode and the structure of the housing practically complete separation of the enable solid phase enriched with chemical reagents for their further use.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem in der Einrichtung zur Trennung der Flüssigkeit in eine feste und eine flüssige Phase, deren Gehäuse einen Eingang für die Flüssigkeit und Ausgänge für ihre abgetrennten Phasen aufweist und Elektroden enthält, von denen eine Elektrode an den Minuspol der Gleichstromquelle und die andere an ihren Pluspol angeschlossen sind, erfindungsgemäß die an den Minuspol angeschlossene Elektrode in der Art einer Schnecke mit einem zylindrischen und einem dahinter liegenden konischen Abschnitt ausgeführt ist, das Gehäuse als eine an den Pluspol angeschlossene Elektrode ausgebildet ist und entsprechend einen zylindrischen und einen konischen Abschnitt aufweist, wobei der Ausgang für die feste Phase der Flüssigkeit an der Stirnseite des konischen Gehäuseabschnitts liegt, und ein Sammelgefäß für die feste Phase der Flüssigkeit vorgesehen ist, das mit dem Ausgang für die feste Phase der Flüssigkeit kommuniziert.This object is achieved by in the device for separating the liquid into a solid and a liquid Phase, the housing of which has an inlet for the liquid and outlets for its separated phases and contains electrodes, one electrode connected to the negative pole of the DC power source and the other are connected to their positive pole, according to the invention, the electrode connected to the negative pole in the Type of a screw is designed with a cylindrical section and a conical section behind it, the housing is designed as an electrode connected to the positive pole and, accordingly, a cylindrical one and has a conical section, the exit for the solid phase of the liquid at the The end face of the conical housing section is located, and a collecting vessel for the solid phase of the liquid is provided which communicates with the outlet for the solid phase of the liquid.

Zweckmäßig wird das Sammelgefäß für die feste Phase in der Art von zwei koaxial angeordneten Behältern aus einem biegsamen gewellten Werkstoff ausgeführt, wobei der Innenbehälter aus einem netzartigen elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt wird, an den Minuspol der Gleichstromquelle angeschlossen wird und mit dem Ausgang im Gehäuse für die feste Phase kommunizieren soll, wobei der Außenbehälter aus dielektrischem Werkstoff mit Öffnungen zum Abguß der abgeschiedenen flüssigen Phase ausgeführt wird.The collecting vessel for the solid phase is expediently in the form of two coaxially arranged containers Made of a flexible corrugated material, the inner container being made of a reticulated electrical conductive material is produced, is connected to the negative pole of the direct current source and to communicate with the output in the housing for the solid phase, the outer container made of dielectric Material with openings for pouring off the deposited liquid phase is carried out.

Die biegsame gewellte Konstruktion des Sammelgefäßes für die feste Phase und sein veränderlicher Rauminhalt schließen die Bildung von Lufteinschlüssen aus. die den Durchfluß des elektrischen Stromes behindern.The flexible corrugated construction of the collecting vessel for the solid phase and its variable volume exclude the formation of air pockets. which impede the flow of electrical current.

Die Ausführung des Innenbehälters als Netzkatode verhindert außerdem das Haften von Tonteüchen anThe design of the inner container as a mesh cathode also prevents clay cloths from sticking to it

ίο den Wänden des Innenbehälters und das Verstopfen der Netzmaschen, wobei die Menge der abgetrennten flüssigen Phase (des Filtrats) zusätzlich vergrößert wird, d. h. die feste Phase der Flüssigkeit noch dicker wird.
Auch zweckmäßig wird der Ausgang für die flüssige Phase der Flüssigkeit am konischen Abschnitt des Gehäuses angeordnet und mit einer Netzzwischenwand versehen.
ίο the walls of the inner container and the clogging of the net mesh, whereby the amount of the separated liquid phase (the filtrate) is additionally increased, ie the solid phase of the liquid becomes even thicker.
The outlet for the liquid phase of the liquid is also expediently arranged on the conical section of the housing and provided with a mesh partition.

Eine derartige Anordnung des Ausganges für die flüssige Phase am konischen Gehäuseabschnitt gewährleistet eine effektivere Abscheidung des Filtrats und eine stärkere Verdickung der festen Phase der Flüssigkeit im Gehäuse der Einrichtung.Such an arrangement of the outlet for the liquid phase on the conical housing section is guaranteed a more effective separation of the filtrate and a stronger thickening of the solid phase of the liquid in the Housing of the facility.

Es ist erwünscht, den zylindrischen Abschnitt des Gehäuses aus drei Teilen zusammenzubauen, wobei der mittlere Teil von den an den Seiten liegenden Teilen elektrisch isoliert wird und als Anode dient.It is desirable to assemble the cylindrical portion of the housing in three parts, the middle part is electrically isolated from the parts lying on the sides and serves as an anode.

Bei dieser Ausführung werden die Anodenzone und die Katodenzone im mittleren Teil des Gehäuses gebildet. Da die hochkolloidalen und negativ geladenen Teilchen an der Anode sedimentieren, erfolgt dabei die Absetzung des dickeren Anteils der Flüssigkeit im mittleren Gehäuseteil mit höherer Effektivität.In this embodiment, the anode zone and the cathode zone are formed in the middle part of the housing. Since the highly colloidal and negatively charged particles sediment on the anode, they are deposited the thicker portion of the liquid in the middle part of the housing with higher effectiveness.

Die Schneckenblätter und der konische Abschnitt der Schnecke sind aus dielektrischem Werkstoff und die Schneckenwelle aus elektrisch leitendem Werkstoff auszuführen. The screw blades and the conical section of the screw are made of dielectric material and the Execute worm shaft from electrically conductive material.

Eine derartige Ausführung der Schnecke ist für die Bildung eines gleichmäßigen elektrischen Feldes im Gehäuseinnenraum notwendig.Such a design of the screw is for the formation of a uniform electrical field in the interior of the housing necessary.

Unter dem Außenbehälter wird zweckmäßigerweise ein Sammelbehälter für die abgetrennte flüssige Phase eingebaut. Bei dieser Anordnung ist die wiederholte Benutzung des Filtrats möglich.
Somit gewährleistet die Einrichtung zur Trennung der festen Phase Flüssigkeit von ihrer flüssigen Phase (vom Filtrat) eine effektivere Verdickung der festen Phase.
A collecting container for the separated liquid phase is expediently installed under the outer container. With this arrangement, repeated use of the filtrate is possible.
Thus, the device for separating the solid phase liquid from its liquid phase (from the filtrate) ensures a more effective thickening of the solid phase.

Bedeutende technische Vorteile der vorgeschlagenen Einrichtung werden durch einfache technologische Vorgänge und wirtschaftliche Arbeitsgänge erreicht. Das einfache konstruktive Schema der Einrichtung garantiert ihren zuverlässigen Betrieb. Beim Betrieb der vorgeschlagenen Einrichtung wird eine wesentliche Einsparung von Tonrohstoffen und chemischen Reagenzien erreicht.Significant technical advantages of the proposed device are achieved through simple technological operations and economical operations achieved. The simple structural scheme of the facility guarantees their reliable operation. There is a substantial saving in the operation of the proposed device achieved by clay raw materials and chemical reagents.

Nachstehend wird ein konkretes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der die erfindungsgemäß ausgeführte Einrichtung zur elektrokinetischen Trennung einer Bohrloch-Spülflüssigkeit in eine feste und eine flüssige Phase schematisch im Längsschnitt dargestellt ist, wobei der Schneckenantrieb nicht gezeigt ist.A specific embodiment of the invention is described below with reference to the drawing, in which the device embodied according to the invention for the electrokinetic separation of a borehole flushing fluid in a solid and a liquid phase is shown schematically in longitudinal section, the Worm drive is not shown.

Die zur elektrokinetischen Trennung der Bohrloch-Spülflüssigkeit in feste und flüssige Phase bestimmte Einrichtung enthält ein Gehäuse 1 mit daran angeschlossenem Stutzen 2, der als Eingang für die Spülflüssigkeit dient, sowie mit einem Stutzen 3, der als Ausgang für die abgetrennte flüssige Phase der SpülflüssigkeitThe intended for the electrokinetic separation of the drilling fluid into the solid and liquid phase Device contains a housing 1 with a connecting piece 2 connected to it, which acts as an inlet for the rinsing liquid serves, as well as with a connector 3, which serves as an outlet for the separated liquid phase of the rinsing liquid

benutzt wird. Im Gehäuse 1 ist eine Schnecke 4 angeordnet, die einen zylindrischen Abschnitt 5 und eine dahinter liegenden konischen Abschnitt 6 aufweist Die Welle 7 der Schnecke 4 ist aus einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt und über einen Kollektor 7 a an den Minuspol einer Gleichstromquelle 8 angeschlossen. Die Blätter 9 der Schnecke 4 und ihr konischer Abschnitt 6 sind aus einem dielektrischen Werkstoff ausgeführt. Entsprechend weist das Gehäuse 1 einen aus drei miteinander verbundenen Teilen 10a, iOb und 10c gebildeten zylindrischen Abschnitt und einen konischen Abschnitt 11 auf. Der mittlere Teil IOb des zylindrischen Gehäuseabschnitts ist mittels dielektrischer Zwischenlagen 12 von den an den Seiten liegenden Teilen 10a und 10a isoliert. Dieser mittlere Teil 10ό ist an den Pluspol der Gleichstromquelle 8 angeschlossen.is used. A screw 4 is arranged in the housing 1 and has a cylindrical section 5 and a conical section 6 behind it. The blades 9 of the screw 4 and its conical section 6 are made of a dielectric material. Correspondingly, the housing 1 has a cylindrical section formed from three interconnected parts 10a, 10b and 10c and a conical section 11. The middle part IOb of the cylindrical housing section is insulated from the parts 10a and 10a lying on the sides by means of dielectric intermediate layers 12. This middle part 10ό is connected to the positive pole of the direct current source 8.

Der für die abgetrennte feste Phase der Spülflüssigkeit bestimmte Ausgang 13 liegt an der Stirnseite des konischen Abschnitts 11 des Gehäuses 1. An diese Stirnseite schließt sich ein mit dem Ausgang 13 kommunizierendes Sammelgefäß 14 für die feste Phase der Spülflüssigkeit an. Dieses Sammelgefäß 14 besteht aus einem Innenbehälter 15 und einem Außenbehälter 16, wobei diese Behälter 15 und 16 koaxial angeordnet sind. Sie sind aus einem biegsamen gewellten Werkstoff hergestellt und haben eine gemeinsame Grundplatte 17. Die Behälter 15 und 16 sind so befestigt, daß zwischen ihnen ein Ringspalt bleibt.The outlet 13 intended for the separated solid phase of the rinsing liquid is located on the end face of the conical section 11 of the housing 1. A communicating with the output 13 closes on this end face Collection vessel 14 for the solid phase of the rinsing liquid. This collecting vessel 14 consists of a Inner container 15 and an outer container 16, these containers 15 and 16 being arranged coaxially. she are made of a flexible corrugated material and have a common base plate 17. The Containers 15 and 16 are attached so that an annular gap remains between them.

Der Innenbehälter 15 ist aus einem netzartigen elektrisch leitenden Werkstoff hergestellt und an den Minuspol der Gleichstromquelle 8 angeschlossen, wobei er als Katode dient. Der Behälter 15 kommuniziert mit dem Ausgang 13 des Gehäuses 1.The inner container 15 is made of a net-like, electrically conductive material and is connected to the negative pole connected to the direct current source 8, wherein it serves as a cathode. The container 15 communicates with the outlet 13 of the housing 1.

Der mit der Grundplatte 17 verbundene Außenbehälter 16 ist aus einem dielektrischen Werkstoff ausgeführt und weist Öffnungen 18 zum Abguß der zusätzlich separierten flüssigen Phase auf. Zum Ansammeln dieser flüssigen Phase ist unter dem Außenbehälter 16 ein Sammelbehälter 19 aufgestellt, der mittels einer Rohrleitung 20 mit einem Behälter 21 für die Bohrloch-Spülflüssigkeit verbunden ist.The outer container 16 connected to the base plate 17 is made of a dielectric material and has openings 18 for pouring off the additionally separated liquid phase. To accumulate this liquid Phase, a collecting container 19 is set up under the outer container 16, which by means of a pipeline 20 is connected to a container 21 for the well drilling fluid.

Zur Verbindung des Sammelgefäßes 14 mit dem Gehäuse 1 sind an diesen Flansche 22 bzw. 23 vorgesehen, zwischen denen eine Zwischenlage 24 eingelegt wird. Diese Flansche sind mit Hilfe einer aus dielektrischen Werkstoff hergestellten Schelle 25 miteinander verbunden. To connect the collecting vessel 14 to the housing 1, flanges 22 and 23 are provided on these, between which an intermediate layer 24 is inserted. These flanges are made with the help of a dielectric Material produced clamp 25 connected together.

Der Stutzen 3 ist am konischen Abschnitt 11 des Gehäuses 1 befestigt, da die Abscheidung der flüssigen Phase in diesem Abschnitt durch die netzartige Zwischenwand 26 effektiver abläuft.The nozzle 3 is attached to the conical section 11 of the housing 1, as the separation of the liquid Phase runs more effectively in this section through the net-like partition wall 26.

Der Behälter 21 ist mittels einer Rohrleitung 27 mit dem Stutzen 3 und mit Hilfe einer anderen Rohrleitung 28 über eine Pumpe 29 mit dem Stutzen 2 verbunden.The container 21 is connected to the nozzle 3 by means of a pipeline 27 and by means of another pipeline 28 is connected to the connector 2 via a pump 29.

Die vorgeschlagene Einrichtung zur elektrokinetischen Trennung der Bohrloch-Spülflüssigkeit funktioniert wie folgt.The proposed device for the electrokinetic separation of the borehole flushing fluid works as follows.

Beim Ingangsetzen der Einrichtung werden die in der Zeichnung nicht gezeigten Antriebe der Schnecke 4 und der Pumpe 29 eingeschaltet. Die zur Trennung bestimmte Bohrloch-Spülflüssigkeit wird mit Hilfe der Pumpe 29 durch die Rohrleitung 28 und den Stutzen 2 in den Innenraum des Gehäuses 1 eingeführt, wo die Spülflüssigkeit der elektrischen Behandlung unterzogen wird. Bei dieser elektrischen Behandlung setzt sich die kolloidale tonhaltige Phase der Spülflüssigkeit am Gehäuseteil 106 ab, und die auf diese Weise behandelte Flüssigkeit fließt durch die netzartige Zwischenwand 26, den Stutzen 3 und die Rohrleitung 27 wieder in den Behälter 21. Die der Behandlung unterzogene Bohrloch-Spülflüssigkeit durchläuft mehrmals das elektrische Feld der Einrichtung und läßt an der Wand des Gehäuseteils tOb die tonhaltige Phase zurück. Anfänglich Jagern sich am Gehäuseteil IQb die kleinsten Teilchen der Kolloidphase der Spülflüssigkeit ab, die durch die sich drehende Schnecke 4 fortwährend von den Wänden entfernt, zum Gefäß 14 übertragen und weiter durch den Ausgang 13When the device is started, the drives, not shown in the drawing, of the screw 4 and the pump 29 are switched on. The borehole flushing fluid intended for separation is introduced with the aid of the pump 29 through the pipeline 28 and the nozzle 2 into the interior of the housing 1, where the flushing fluid is subjected to the electrical treatment. During this electrical treatment, the colloidal clay-containing phase of the flushing liquid is deposited on the housing part 106, and the liquid treated in this way flows through the net-like partition 26, the nozzle 3 and the pipeline 27 back into the container 21. Rinsing liquid passes through the electrical field of the device several times and leaves the clay-containing phase on the wall of the housing part tOb. Initially, the smallest particles of the colloid phase of the rinsing liquid are chased off on the housing part IQb and are continuously removed from the walls by the rotating screw 4, transferred to the vessel 14 and further through the outlet 13

ίο in den Innenbehälter 15 zum Ansammeln der festen Phase geschoben werden. Infolge der biegsamen gewellten Ausführung des Behälters 15 entsteht ein Gegendruck, der eine Verdichtung dieser Phase im Innenraum des Behälters 15 bewirkt. Unter Einwirkung des elektrischen Feldes erfolgt die zusätzliche Abscheidung der flüssigen Phase von dieser verdichteten tonhaltigen Phase. Der negativ geladene Behälter 15 stößt die negativ geladenen kolloidalen Tonteilchen ab, läßt aber das Filtrat frei durch. Das abgeschiedene Filtrat gelangt in den Ringspalt zwischen den Behältern 15 und 16, undίο in the inner container 15 to collect the solid Phase to be pushed. As a result of the flexible, corrugated design of the container 15, a counter pressure is created, which brings about a compression of this phase in the interior of the container 15. Under the influence of the Electric field, the additional separation of the liquid phase from this compacted clay-containing phase takes place Phase. The negatively charged container 15 repels the negatively charged colloidal clay particles, but leaves that Filtrate freely through. The separated filtrate reaches the annular gap between the containers 15 and 16, and

fließt durch die Öffnungen 18 in den Sammelbehälter 19 für die abgeschiedene flüssige Phase und weiter in den Behälter 21.flows through the openings 18 into the collecting container 19 for the separated liquid phase and further into the Container 21.

Durch Änderung der Durchlaufzahl für die durch das Gehäuse 1 gepumpte Spülflüssigkeit und durch Regelung der Stromstärke läßt sich im Gefäß 14 die Kolloidphase der Spülflüssigkeit von gleichem Feinheitsgrad ansammeln. Nach der Abscheidung der feineren Fraktion ersetzt man das Sammelgefäß für die feste Phase durch ein leeres, und bei Erhöhung der Stromstärke läßt man die zu behandelnde Bohrloch-Spülflüssigkeit mit einer bestimmten Zykluszahl das Gehäuse 1 zwecks Ansammlung der Fraktion mit größeren Teilchen durchlaufen usw.By changing the number of passes for the flushing liquid pumped through the housing 1 and by regulation the current intensity, the colloid phase of the rinsing liquid of the same degree of fineness can collect in the vessel 14. After the deposition of the finer Fraction, the collection vessel for the solid phase is replaced by an empty one, and when the current is increased the borehole drilling fluid to be treated is left in the housing 1 with a certain number of cycles to collect the fraction with larger particles, etc.

Das für die feste Phase vorgesehene Sammelgefäß 14 kann nachträglich zur Aufbewahrung und zum Transport des abgetrennten pastenförmigen Tons an den Ort seiner wiederholten Verwendung benutzt werden. Der Anschluß der Schnecke 4 und des Behälters 15 an den Minuspol der Gleichstromquelle 8 verhindert das Ankleben von Tonteilchen an diesen Bauteilen.The collecting vessel 14 provided for the solid phase can subsequently be used for storage and transport of the separated pasty clay can be used at the place of its repeated use. Of the Connection of the screw 4 and the container 15 to the negative pole of the direct current source 8 prevents sticking of clay particles on these components.

Somit gewährleistet die Einrichtung zur elektrokinetischen Trennung der Bohrloch-Spülflüssigkeit in feste und flüssige Phase eine effektive Abscheidung der durch chemische Reagenzien angereicherten hochkolloidalen Phase und die Bildung einer Paste daraus, die wieder verwendet werden kann.The device thus ensures the electrokinetic separation of the borehole flushing fluid into solid ones and liquid phase an effective separation of the highly colloidal enriched by chemical reagents Phase and the formation of a paste from it that can be used again.

Der ökonomische Nutzen der vorgeschlagenen Einrichtung zur Trennung der Bohrloch-Spülflüssigkeit inThe economic benefits of the proposed device for separating the well drilling fluid in

so feste und flüssige Phase ergibt sich aus der Senkung der Aufwendungen für chemische Reagenzien zwecks Zubereitung der Bohrloch-Spülflüssigkeit und Erhaltung ihrer Eigenschaften, aus ihrer längeren Lebensdauer und aus der Erhöhung des Bohrfortschritts infolge der Verbesserung der Qualität der aus der Paste zubereiteten Bohrloch-Spülflüssigkeit.such solid and liquid phase results from the reduction in the cost of chemical reagents for the purpose of preparation the borehole flushing fluid and preservation of its properties, from its longer service life and from the increase in drilling progress due to the improvement in the quality of those prepared from the paste Borehole flushing fluid.

Die vorgeschlagene Erfindung kann besonders zweckmäßig beim Niederbringen von Erdöl-, Gas- und Untersuchungsbohrlöchern benutzt werden. Die Erfindung kann auch in der chemischen Industrie, in der Baustoffindustrie sowie in anderen Industriezweigen angewandt werden, in denen die Abscheidung der festen Phase aus Suspensionen erforderlich ist.The proposed invention can be particularly useful when bringing down petroleum, gas and Exploration wells are used. The invention can also be used in the chemical industry, in the building materials industry as well as in other branches of industry in which the deposition of the solid Phase from suspensions is required.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

1 2 der Tiefbohrung mehrere wichtige Theologische Eigen- Patentansprüche: schäften dieser Flüssigkeit. Das Verfahren zur Zubereitung einer Bohrloch-Spülflüssigkeit stellt daher einen1 2 the deep drilling several important theological claims: shafts this fluid. The method of preparing a well drilling fluid therefore provides one 1. Einrichtung zur elektrokinetischen Trennung Vorgang dar, bei dem Tonsuspensionen erhalten werder Flüssigkeit in eine feste und eine flüssige Phase, 5 den und ihr Gehalt an Kolloidteilchen der festen Phase deren Gehäuse einen Eingang für die Flüssigkeit und einen Grad erreicht, der die geforderten rheologischen Ausgänge für ihre abgetrennten Phasen aufweist Eigenschaften der Spülflüssigkeit ergibt. Der Dispergie- und Elektroden enthält, von denen eine Elektrode an rungs- oder Zerkleinerungsgrad der Tonteilchen fester den Minuspol einer Gleichstromquelle und die ande- Phase bestimmt bei diesem Vorgang die Qualität der re an ihren Pluspol angeschlossen sind, dadurch io erhaltenen Tontrübe. Die Verringerung der Gesamtgekennzeichnet, daß die an den Minuspol der menge der festen Phase in der Spülflüssigkeit unter Bei-Gleichstromquelle (8) angeschlossene Elektrode in behaltung ihrer rheologischen Eigenschaften erhöht der Art einer Schnecke (4) mit einem zylindrischen den mechanischen Bohrfortschritt. Dazu muß aber der Abschnitt (5) und einem dahinter liegenden koni- Dispergierungsgrad erhöht werden.1. Device for electrokinetic separation is a process in which clay suspensions are obtained Liquid into a solid and a liquid phase, and their content of colloid particles in the solid phase the housing of which has an inlet for the liquid and a level that meets the rheological requirements Outlets for their separated phases has properties of the rinsing liquid results. The dispersive and contains electrodes, one of which is an electrode at the degree of reduction or comminution of the clay particles the negative pole of a direct current source and the other phase determines the quality of the re are connected to their positive pole, thereby preserving the clay pulp. The reduction in the overall characterized that connected to the negative pole of the amount of solid phase in the rinsing liquid under a direct current source (8) the connected electrode is increased while maintaining its rheological properties the type of a worm (4) with a cylindrical the mechanical drilling progress. But for this the Section (5) and an underlying coni-degree of dispersion can be increased. sehen Abschnitt (6) ausgeführt ist, das Gehäuse (t) 15 Die Bohrloch-Spülflüssigkeit wird aus Tonpulver von als eine an den Pluspol der Gleichstromquelle (8) hoher Qualität mit Zusätzen von teueren chemischen angeschlossene Elektrode ausgebildet ist und ent- Reagenzien zur Änderung und Stabilisierung ihrer vorsprechend einen zylindrischen Abschnitt (10a, 106, gegebenen Eigenschaften zubereitet. Nach Beendigung iOc) und einen konischen Abschnitt (11) aufweist, der Bohrarbeit wird die ganze Menge der Spülflüssigwobei der Ausgang (13) für die feste Phase der Flüs- 20 keit in die Kippe weggegossen, weil der Transport diesigkeit an der Stirnseite des konischen Abschnitts ser Flüssigkeit mit 85 bis 90% Wassergehalt zu einem (11) des Gehäuses (1) liegt, und ein Sammelgefäß (14) anderen Bohrloch zu teuer ist. Daher bietet sich ein für die feste Phase der Flüssigkeit vorgesehen ist, das Problem dar, den wertvolleren hochkolloidalen Anteil mit dem Ausgang (13) für die feste Phase der Flüssig- der Bohrloch-Spülflüssigkeit, der die Grundlage ihrer keit im Gehäuse (1) kommuniziert. 25 Struktur bildet, von ihr abzutrennen und anzusammeln,see section (6) is executed, the housing (t) 15 The borehole flushing fluid is formed from clay powder of high quality as an electrode connected to the positive pole of the direct current source (8) with additions of expensive chemical and de- reagents for changing and Stabilization of its previously prepared a cylindrical section (10a, 106, given properties. After completion iOc) and a conical section (11), the drilling work is the whole amount of the flushing liquid with the outlet (13) for the solid phase of the liquid poured away in the dump because the transport haziness on the face of the conical section of water with 85 to 90% water content is to one (11) of the housing (1), and a collecting vessel (14) other borehole is too expensive. Therefore, a problem that is provided for the solid phase of the liquid presents itself, the more valuable, highly colloidal fraction with the outlet (13) for the solid phase of the liquid, the borehole flushing liquid, which communicates the basis of its speed in the housing (1) . 25 forms structure, detach from it and accumulate, 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- um so mehr, als diese Fraktion durch die in die Spülflüszeichnet, daß das Sammelgefäß (14) für die feste sigkeit eingeführten chemische Reagenzien angerei-Phase in der Art von zwei koaxial angeordneten chert ist.2. Device according to claim 1, characterized by the fact that this fraction is characterized by the in the rinsing fluid, that the collecting vessel (14) for the solid fluid introduced chemical reagents anerei phase is in the manner of two coaxially arranged chert. Behältern (15, 16) aus einem biegsamen gewellten Gegenwärtig wird die Bohrloch-Spülflüssigkeit nurContainers (15, 16) made of a flexible corrugated At present, the well drilling fluid is only Werkstoff ausgeführt ist, wobei der Innenbehälter 30 beim Bohren gereinigt. Zu diesem Zweck gibt es ver-Material is executed, the inner container 30 cleaned during drilling. For this purpose there are (15) aus einem netzartigen elektrisch leitenden schiedene Einrichtungen.(15) from a reticulated electrically conductive different facilities. Werkstoff hergestellt ist, am Minuspol der Gleich- In solchen bekannten Einrichtungen wie Vibratorsieb, stromquelle (8) liegt und mit dem Ausgang (13) für Hydrozyklon und Zentrifuge werden von der Spülflüsdie feste Phase im Gehäuse (1) kommuniziert, wobei sigkeit nur größere losgebohrte Gesteinsteile der Außenbehälter (16) aus dielektrischem Werk- 35 (Schlamm) abgeschieden, während hochkolloidale Teilstoff ausgeführt ist und Öffnungen zum Abguß der chen der festen Phase in der Flüssigkeit bleiben, wobei abgeschiedenen flüssigen Phase aufweist. im Ergebnis dieser Aufbereitung die Eigenschaften derMaterial is made, at the negative pole of the same In such known devices as vibrator sieve, power source (8) and with the output (13) for hydrocyclone and centrifuge are from the rinsing solid phase in the housing (1) communicates, with sigkeit only larger loose rock fragments the outer container (16) is deposited from dielectric material 35 (sludge), while highly colloidal component material is carried out and openings for pouring off the surfaces of the solid phase remain in the liquid, with Has deposited liquid phase. as a result of this processing the properties of the 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Spülflüssigkeit schlechter werden. Man ist dabei gezeichnet, daß der Ausgang (3) für die flüssige Phase zwungen, einen Teil der Flüssigkeit wegzugießen, und am konischen Abschnitt (11) des Gehäuses (1) liegt 40 den anderen Teil mit Wasser zu verdünnen und mit und mit einer Netzzwischenwand (26) versehen ist. chemischen Reagenzien anzureichern, um die für das3. Device according to claim 1, thereby marked rinsing liquid are worse. One is drawn that the outlet (3) for the liquid phase forced to pour away part of the liquid, and on the conical section (11) of the housing (1) is 40 to dilute the other part with water and with and is provided with a mesh partition wall (26). to enrich chemical reagents in order to obtain the 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Bohren erforderlichen optimalen rheologischen Eigenzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt des Gehäu- schäften der Spülflüssigkeit zu erhalten. Nach Abschluß ses aus drei Teilen (10a, 106, iOc) besteht, wobei der der Bohrung wird die Spülflüssigkeit in der Regel wegmittlere Teil (iOb) von den an den Seiten liegenden 45 gegossen.4. Device according to claim 1, characterized in that the drilling required optimum rheological characteristic is such that the cylindrical section of the housing is to receive the flushing liquid. After completion ses consists of three parts (10a, 106, iOc) , with the hole, the flushing liquid is usually poured away from the middle part (iOb) from the 45 lying on the sides. Teilen (10a, 10c) elektrisch isoliert ist und als Anode Die obigen Betrachtungen lassen erkennen, daß dieParts (10a, 10c) is electrically isolated and as an anode. The above considerations indicate that the dient. Abscheidung von Kolloidteilchen der festen Phase vonserves. Separation of colloidal particles from the solid phase 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- der Bohrloch-Spülflüssigkeit eine wesentliche Bedeuzeichnet, daß die Blätter (9) der Schnecke (4) und ihr tung für das wirtschaftliche Tiefbohren hat.
konischer Abschnitt (6) aus dielektrischem Werk- 50 Es ist eine Einrichtung zur Abscheidung, der stabilen stoff und die Schneckenwelle (7) aus elektrisch lei- lehmigen kolloidalen Phase von der Bohrloch-Spülflüstendem Werkstoff ausgeführt sind. sigkeit bekannt, bei deren Anwendung die aus dem
5. Device according to claim 1, characterized in that the borehole flushing fluid has an essential meaning that the blades (9) of the screw (4) and their device have for economic deep drilling.
Conical section (6) made of dielectric material. It is a device for separating the stable material and the screw shaft (7) from electrically conductive, loamy colloidal phase of the borehole-flushing material. known, when they are used, the
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Bohrloch heraustretende schlammhaltige Spülflüssigzeichnet, daß unter dem Außenbehälter (16) ein keit vorher mit Wasser verdünnt wird, worauf die Her-Sammelbehälter (19) für die abgetrennte flüssige 55 auslösung größerer Schlammteilchen aus der Flüssig-Phase aufgestellt ist. keit erfolgt. In der verdünnten und also gereinigten6. Device according to claim 2, characterized in the borehole emerging muddy flushing fluid, that under the outer container (16) a speed is previously diluted with water, whereupon the Her-collecting container (19) for the separated liquid 55 release of larger sludge particles from the liquid phase is set up. takes place. In the diluted and therefore purified Spülflüssigkeit bleiben kleine ungeladene losgebohrteIrrigation fluid remains small, uncharged, drilled loose . Gesteinsteilchen sowie negativ geladene kolloidale. Rock particles as well as negatively charged colloidal ones Tonteilchen. Von dieser KoHoidlösung werden dann ne-60 gativ geladene Tonteilchen abgeschieden, wobei sie sichClay particles. From this KoHoid solution then ne-60 negatively charged clay particles are deposited, whereby they Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen zur an einer drehbaren Anode ablagern, worauf man sieThe invention relates to devices for depositing on a rotatable anode, whereupon they are .elektrokinetischen Trennung einer Flüssigkeit in eine mittels eines Abstreifers entfernt. Die sich ablagernden.electrokinetic separation of a liquid into one removed by means of a scraper. The deposited flüssige und eine feste Phase. negativ geladenen Teilchen reißen einen Teil der unge-liquid and a solid phase. negatively charged particles tear part of the un- Diesbezüglich stellt beispielsweise eine Bohrloch- ladenen Teilchen mit sich, die an der drehbaren AnodeIn this regard, a borehole load, for example, brings with it particles that stick to the rotatable anode Spülflüssigkeit ein heterogenes flüssiges System dar, 65 auch abgesetzt werden (vgl. das CS-Patentl 09 992).Rinsing liquid represents a heterogeneous liquid system, 65 can also be deposited (cf. CS patent 09 992). welches unbedingt auch Kolloidteilchen der festen Pha- Mit der beschriebenen Einrichtung wird aber nur einwhich absolutely also colloid particles of the solid phase se enthalten soll. Das Vorhandensein dieser Teilchen in Teil der Bohrloch-Spülflüssigkeit behandelt, währendse should contain. The presence of these particles in part of the well drilling fluid is treated while der Spülflüssigkeit bedingt in Hinseht auf die Qualität der andere, bedeutend größere Teil ohne AufbereitungIn terms of quality, the rinsing liquid depends on the other, significantly larger part without treatment
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