一種全井段鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備的製作方法
2023-05-17 17:40:01
本發明涉及石油鑽井裝備領域，尤其是一種對石油鑽井全井段產生的鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備。
背景技術：
在石油鑽井過程中產生大量的鑽井廢棄物（包括廢棄鑽井液及巖屑）露天堆放在鑽井液池中，會造成廢棄物的滲漏和溢出，對周圍環境的土壤、大氣、地表水和地下水造成嚴重汙染，隨著史上最嚴環保法的實施，對環境保護的要求越來越高。因此，鑽井過程中需要去掉大循環池，實現廢棄鑽井液及鑽屑不落地鑽井。
在石油鑽井時，根據井身結構，把石油鑽井分為鑽導眼階段、清水鑽進階段、鑽井液鑽進階段不同的鑽進階段。每個鑽進階段由於地層不同，鑽井液性能不同，產生的鑽屑性能不同，回收的鑽井液性能也不同。另外，完鑽後固控系統中的廢棄鑽井液也需要進行不落地處理。因此需要對石油鑽井全井段產生的鑽屑及廢棄鑽井液進行分階段不落地處理。
其中清水鑽進階段，機械鑽速快、泵排量大、井底上返的鑽屑量大、巖屑細小、固液分離難度大。目前鑽井時，都需要挖一個大循環池來慢慢自然沉澱，固相沉降到循環池底部，上部清液採用一臺漂浮式潛水泵直接將清液抽到鑽井泵吸入罐，繼續參加循環。
歐美國家石油鑽井沒有清水鑽進階段，石油鑽井全井段產生的鑽屑多採用固-液分離技術、乾物填埋、液相經處理達標後外排或回用方法解決鑽井液不落地問題。
目前，國內廢棄鑽井物處理大多數仍然採用大鑽井液池現場固化處理方法。該方法具有材料運輸量少、施工速度快、施工成本低，是當前各大油田廢棄鑽井液處理採用最多的方法之一。
在不改變現有鑽井工藝、鑽井液體系和井隊原有的固控系統情況下對石油鑽井全井段產生的鑽屑進行不落地現場固液分離處理，並回收可重複利用的鑽井液，是做到廢棄鑽井液及鑽屑不落地處理的關鍵。國內各油田都在進行研究，也進行了石油鑽進階段性現場試驗，形成不落地相關裝置。這些裝置不能對清水鑽進階段的鑽屑進行快速沉降處理，因此不是真正意義上的石油鑽井全井段不落地處理。
例如：中國專利申請號「201410555964」的發明專利公開了「鑽井廢棄鑽井液不落地無害化處理系統及其處理方法」，該處理系統包括可拆卸鑽井液收集池、車載式鑽井液處理裝置、處理場防滲地面層，無害化固相臨時堆放場和可拆卸已處理鑽井液回用池，解決鑽井廢棄鑽井液汙染問題。申請號「201310136116」的發明專利公開了「撬裝式油田鑽井泥漿不落地無害化處理裝置」，包括振動篩、加熱器、離心機、初級製漿撬、精細製漿撬、加藥罐及水處理系統，主要解決現有的鑽井鑽井液處理裝置對鑽井液，尤其是油基鑽井液處理效果不理想、自動化程度低的問題。申請號「201310574028.1」的發明專利公開了「一種廢棄鑽井液處理裝置」，是採用高效振動篩、離心機、電化學處理裝置對廢棄鑽井液中的有效液相成分與廢棄的固相成分相分離。申請號「200920091118.4」公開了「廢棄鑽井液隨鑽處理成套設備」，技術方案是先採用複合絮凝處理含有巖屑的廢棄水基鑽井液，再經過壓濾機乾燥巖屑，對壓濾機的汙水進行精細過濾深度處理。複合絮凝破壞了水基鑽井液的性能，不能回收水基鑽井液。申請號「200710179773.0」的發明專利公開了「一種廢棄鑽井液無害處理的方法」，技術方案採用了對廢棄鑽井液先複合絮凝，再經過真空吸附把水體從鑽井液中脫離出來。然後採用複合過濾、微孔過濾後分離得到無害化泥餅和油狀物，對油狀物進行除油複合過濾和反滲透處理，得到可重複利用的淡水。以上專利公開雖然固液分離工藝不同，但是均不能對石油鑽井全井段產生的鑽屑進行現場不落地固液分離處理。
綜上所述，針對石油鑽井過程中產生大量的鑽屑及廢棄鑽井液目前還缺乏簡便易行、成本較低的全井段鑽屑及廢棄鑽井液現場不落地處理技術與裝備，以解決鑽井全井段鑽屑現場不落地處理和回收鑽井液的問題，去掉大循環池，真正實現綠色鑽井。
技術實現要素：
本發明為解決現有石油鑽井全井段存在的上述技術問題，採用一種全井段鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備，在不改變現有鑽井工藝和井隊原有的固控系統情況下對石油鑽井全井段產生的鑽屑和廢棄鑽井液進行不落地固液分離處理，同時回收可重複利用的鑽井液。
為解決上述問題，本發明的技術解決方案是：
一種全井段鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備，包括振動乾燥裝置43、鑽屑快速沉降裝置37、脫液乾燥裝置39、離心機收集罐35和連接管匯，所述的振動乾燥裝置43包括振動篩收集槽1、振動篩收集罐2、乾燥篩4和泵a3、泵b5、控制系統a6，其中，振動篩收集罐2分成液相倉7和固相倉8，振動篩收集槽1放置固相倉8上，乾燥篩4放置在液相倉7上，乾燥篩4的固相出料口通入固相倉8，泵a3設置在固相倉8內，泵b5設置在液相倉7內；所述的鑽屑快速沉降裝置37包括泥倉9、沉降罐體10、進液倉11、螺旋輸送機a12、出液倉14和泵c15、控制系統b13，其中，進液倉11、沉降罐體10和出液倉14之間相互聯通，其底部都通過漏鬥與螺旋輸送機a12聯通，螺旋輸送機a12的出料口與泥倉9聯通，泥倉9上設有泵c15；所述的脫液乾燥裝置39包括接渣鬥17、脫液機18、進料鬥19和控制系統c20，其中，進料鬥19和接渣鬥17分別連接在脫液機18上、下；所述的離心機收集罐35包括收集槽24、泵d25、罐體27和控制系統d28，其中，收集槽24一端接入罐體27，泵d25設置在罐體27上；所述管匯包括：連接於井隊緩衝罐31和鑽屑快速沉降裝置37的進液倉11之間的管件a32，連接於井隊固控系統29和鑽屑快速沉降裝置37的出液倉14之間的管件b33，連接於離心機收集罐35的泵d25和振動乾燥裝置43的固相倉8之間的管件c36，連接於鑽屑快速沉降裝置37的泵c15和振動乾燥裝置43的乾燥篩4之間的管件d38，連接于振動乾燥裝置43的乾燥篩4和脫液乾燥裝置39之間的脫液機18之間的管件e40，連接于振動乾燥裝置43的泵a3和脫液乾燥裝置39的進料鬥19之間的管件f41，連接於井隊固控系統29和振動乾燥裝置43的泵b5之間的管件g42，連接于振動乾燥裝置43的泵b5和鑽屑快速沉降裝置37的進液倉11之間的管件，連接于振動乾燥裝置43的液相倉7與井隊固控系統29的管件。
上述方案進一步包括：
所述離心機收集罐35的罐體27內裝有攪拌器26；所述的脫液乾燥裝置39還包括螺旋輸送機b21，螺旋輸送機c21的進料口設在接渣鬥17的正下方。
所述的脫液乾燥裝置39脫液機18下方設置底座16，螺旋輸送機b21由支腿22傾斜支撐；所述的離心機收集罐35收集槽24由支撐架23傾斜支撐。
所述的控制系統a6、控制系統b13、控制系統c20、控制系統d28均為變頻控制系統。
所述的控制系統a6、控制系統b13、控制系統c20、控制系統d28由單片機集中控制。
本發明的全井段鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備在不改變現有鑽井工藝和井隊原有的固控系統情況下，對石油鑽井全井段產生的鑽屑和廢棄鑽井液進行不落地現場固液分離處理，回收可重複利用的鑽井液。
與現有技術相比，其有益效果是：1、能夠對石油鑽井全井段產生的鑽屑和廢棄鑽井液進行不落地現場固液分離處理；2、回收的鑽井液沒有改變原有鑽井液性能；3、徹底去掉大循環池；4、清水鑽進階段對鑽屑進行清汙分開處理，達到減量化處理目標，降低後期巖屑無害化處理難度。
附圖說明
圖1為本發明的全井段鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備連接示意圖；為
圖2為圖1中鑽屑快速沉降裝置俯視圖
圖3為圖2的主視圖；
圖4為圖1中脫液乾燥裝置示意圖；
圖5為圖1中離心機收集罐示意圖；
圖6為圖1中振動乾燥裝置示意圖；
圖7為本發明的裝備在鑽導眼及鑽井液鑽進階段不落地工藝流程圖；
圖8為本發明的裝備在清水鑽進階段工藝流程圖；
圖9為本發明的裝備在完鑽後處理階段工藝流程圖。
附圖標記：1-振動篩收集槽、2-振動篩收集罐、3-泵a、4-乾燥篩、5-泵b、6-控制系統a、7-液相倉、8-固相倉、9-泥倉、10-沉降罐體、11-進液倉、12-螺旋輸送機a、13-控制系統b、14-出液倉、15-泵c、16-底座、17-接渣鬥、18-脫液機、19-進料鬥、20-控制系統c、21-螺旋輸送機b、22-支腿、23-支撐架、24-收集槽、25-泵d、26-攪拌器、27-罐體、28-控制系統d、29-井隊固控系統、30-井隊振動篩、31-井隊緩衝罐、32-管匯、33-管匯、34-井隊除砂器（包括除泥器、離心機）、35-離心機收集罐、36-管件、37-鑽屑快速沉降裝置、38-管件、39-脫液乾燥裝置、40-管件、41-管件、42-管件、43-振動乾燥裝置。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步的詳細說明。
參見圖1，本發明的全井段鑽屑及廢棄鑽井液不落地處理裝備，包括振動乾燥裝置43、鑽屑快速沉降裝置37、脫液乾燥裝置39、離心機收集罐35和連接管匯。
參見圖2和3，鑽屑快速沉降裝置37包括泥倉9、沉降罐體10、進液倉11、螺旋輸送機a12、出液倉14和泵c15、控制系統b13，其中，進液倉11、沉降罐體10和出液倉14之間相互聯通，其底部都通過漏鬥與螺旋輸送機a12聯通，螺旋輸送機a12的出料口與泥倉9聯通，泥倉9上設有泵c15。
參見圖4，所述的脫液乾燥裝置39包括接渣鬥17、脫液機18、進料鬥19和控制系統c20，其中，進料鬥19和接渣鬥17分別連接在脫液機18上、下。
參見圖5，離心機收集罐35包括收集槽24、泵d25、罐體27和控制系統d28，其中，收集槽24一端接入罐體27，泵d25設置在罐體27上。
參見圖6，振動乾燥裝置43包括振動篩收集槽1、振動篩收集罐2、乾燥篩4和泵a3、泵b5、控制系統a6，其中，振動篩收集罐2分成液相倉7和固相倉8，振動篩收集槽1放置固相倉8上，乾燥篩4放置在液相倉7上，乾燥篩4的固相出料口通入固相倉8，泵a3設置在固相倉8內，泵b5設置在液相倉7內。
參見圖1，管匯包括：連接於井隊緩衝罐31和鑽屑快速沉降裝置37的進液倉11之間的管件a32，連接於井隊固控系統29和鑽屑快速沉降裝置37的出液倉14之間的管件b33，連接於離心機收集罐35的泵d25和振動乾燥裝置43的固相倉8之間的管件c36，連接於鑽屑快速沉降裝置37的泵c15和振動乾燥裝置43的乾燥篩4之間的管件d38，連接于振動乾燥裝置43的乾燥篩4和脫液乾燥裝置39之間的脫液機18之間的管件e40，連接于振動乾燥裝置43的泵a3和脫液乾燥裝置39的進料鬥19之間的管件f41，連接於井隊固控系統29和振動乾燥裝置43的泵b5之間的管件g42，連接于振動乾燥裝置43的泵b5和鑽屑快速沉降裝置37的進液倉11之間的管件，連接于振動乾燥裝置43的液相倉7與井隊固控系統29的管件。
上述實施例進一步包括：
所述離心機收集罐35的罐體27內裝有攪拌器26；所述的脫液乾燥裝置39還包括螺旋輸送機b21，螺旋輸送機c21的進料口設在接渣鬥17的正下方。
所述的脫液乾燥裝置39脫液機18下方設置底座16，螺旋輸送機b21由支腿22傾斜支撐；所述的離心機收集罐35收集槽24由支撐架23傾斜支撐。
所述的控制系統a6、控制系統b13、控制系統c20、控制系統d28均為變頻控制系統。
所述的控制系統a6、控制系統b13、控制系統c20、控制系統d28由單片機集中控制。
本發明工作流程是對石油鑽井全井段產生的鑽屑及廢棄鑽井液進行分階段不落地處理。
參見圖7，鑽導眼階段：此階段石油鑽井，井底上返的固液混合物經過井隊振動篩30分離出來的鑽屑通過振動乾燥裝置43中的振動篩收集槽1進入到振動篩收集罐2的固相倉8，井隊除砂器、除泥器、離心機34分離出來的鑽屑通過離心機收集罐35中的收集槽24進入到罐體27中，並由泵d25泵入振動篩收集罐2中的固相倉8。泵a3把振動篩收集罐2的固相倉8的鑽屑泵入到脫液乾燥裝置39中的進料鬥19後,由脫液機18進行脫液乾燥，排出的液相進入乾燥篩4進行初步脫液乾燥，排出的固相形成泥餅用螺旋輸送機b21輸走。乾燥篩4通過的液相進入振動篩收集罐2中的液相倉7，這些可以回收的鑽井液用泵b5輸送到井隊固控系統29循環利用，乾燥篩4篩出的固相進入振動篩收集罐2的固相倉8。控制系統a6控制泵3、泵5、乾燥篩4及控制整個裝備的總電源。控制系統c20控制脫液機18、螺旋輸送機21。
參見圖8，清水鑽進階段：此階段石油鑽井，井底上返的固液混合物通過井隊緩衝罐31進入鑽屑快速沉降裝置37。首先固液混合物從進液倉11進入沉降罐體10中進行快速沉降、固液分離，上部分離出的清水通過出液倉14直接進入井隊固控系統29進行清水鑽進；下部分分離出來的汙泥由螺旋輸送機a13輸送到泥倉9中由泵c15泵入振動乾燥裝置43中的乾燥篩4進行脫液乾燥處理，乾燥篩4通過的液相進入振動篩收集罐2中的液相倉7，並由泵b5泵入鑽屑快速沉降裝置37再次進行沉降，篩出的固相進入振動篩收集罐2的固相倉8，再由泵a3泵入到脫液乾燥裝置37中的進料鬥19後由脫液機18進行脫液乾燥，排出的液相進入乾燥篩4進行脫液乾燥，排出的固相形成泥餅用螺旋輸送機21輸走。控制系統b13控制泵c15、螺旋輸送機a12。鑽屑快速沉降裝置37可以採用兩臺串聯使用，提高固液分離效。
鑽井液鑽進階段：鑽井液鑽進階段工藝方案與鑽導眼鑽進階段相同。
參見圖9，完鑽後處理階段：完鑽後儲存在井隊循環罐中鑽井液，先用井隊除砂器、除泥器、離心機34進行固液分離，分離出來的液相就是回收的鑽井液，可以儲存到井隊的儲備罐，留著下口井使用。分離出來的固相通過離心機收集罐35中的收集槽24進入到罐體27中，泵d25把罐體27中的鑽屑泵入振動篩收集罐2中的固相倉8，由泵a3泵入到進料鬥19後由脫液機18進行脫液乾燥，排出的液相進入乾燥篩4進行脫液乾燥，排出的固相形成泥餅用螺旋輸送機b21輸走。乾燥篩4通過的液相採用泵b5輸送到井隊儲備罐中，篩出的固相進入振動篩收集罐2的固相倉8，由泵a3泵入到進料鬥19後由脫液機18進行脫液乾燥。螺旋輸送機b21輸出的固相泥餅，可直接用車運離井場。