一種鑽井液泥漿篩分幹化處理方法及鑽井液泥漿篩分裝置與流程
2023-10-09 07:04:19
本發明涉及一種鑽井液泥漿篩分幹化處理方法及鑽井液泥漿篩分裝置，屬石油鑽井液固液分離、鑽屑幹化處理技術領域。
背景技術：
石油鑽井作業過程中，鑽井液經鑽井管柱水眼注入井筒內經鑽井管柱與井筒之間形成的環形空間返回至地面循環系統。鑽井液從井筒返出的過程中攜帶出鑽屑，鑽屑經振動篩、除砂器、離心機的被分離出來，被分離出來的鑽屑含有大量的鑽井液、地層氣等汙染成分。
目前，被分離出來的鑽屑通常都被集中排放在井場汙水池內，或將其固化，或將其填埋。隨著環境保護要求越來越嚴格，企業環境保護意識的增強，提出了鑽屑零排放或不落地的要求。國內外已經開始密閉收集和運輸鑽屑至集中處理工廠，對鑽屑進行無害化處理，同時近年來提出了鑽井現場鑽屑無害化處理的新概念。但是，處理成本普遍偏高，難以推廣。
另一方面，由於經過振動篩等設備分離出來的鑽屑中含有大量的液體;以及有害氣體和有機揮發性物質。不僅儲存和運輸量大，且儲存運輸過程中容易出現由於滲濾出來的液體落地、以及氣體和揮發性物質揮發造成的汙染，而且增加了集中處理的處理總量，致使無害化處理成本過高。
技術實現要素：
本發明的目的在於：提供一種可有效減少被分離後的鑽屑含液量，同時有效除去鑽屑中的有害氣體和有機揮發性物質的鑽井液泥漿篩分裝置及鑽井液泥漿篩分幹化處理方法。
為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：
一種鑽井液泥漿篩分幹化處理方法；其特徵在於：它包括以下步驟：
1）、首先將井筒返出的鑽井液泥漿從收集池內泵入至鑽井液泥漿篩分裝置的進料箱內，並通過進料箱的分液槽分流至篩網上，同時控制鑽井液泥漿在篩網上的厚度在10—30mm；
2）、控制篩網轉速在0.05~0.168m/s範圍，啟動振動電機，並控制其振動頻率在5000—7700hz範圍內，以使振動電機通過振動板帶動篩網振動；
3）、振動板帶動篩網振動的同時，啟動真空裝置，並控制真空度在20kpa—60kpa範圍，以使其通過真空箱作用至篩網上，從而對鑽井液泥漿中的水分、有害氣體和揮發性物質進行吸附，並對鑽井液泥漿實現幹化；
4）、真空裝置將鑽井液泥漿中的水分、有害氣體（等）和揮發性物質（石油烴化合物，苯系物（甲苯，乙苯，二甲苯）吸附至真空裝置內後，有害氣體和揮發性物質從液相中被分離出來，並經排氣口排出進行燃燒處理；所吸附的水分及部分細小粒徑的固相經回流管泵至收集池內進入下一工作循環；
5）、在真空裝置工作過程中，篩網上經幹化處理後的鑽井液泥漿（濾餅）隨篩網繼續前行，當鑽井液泥漿運動至上風刀位置處時，上風刀啟動工作，這一過程中，控制上風刀的工作角度在20°—45°範圍，並控制風刀的風速在510l/min—1650l/min範圍，以降低鑽井液泥漿的運行速度，使鑽井液泥漿在篩網上翻滾，從而對鑽井液泥漿（濾餅）再次進行吹掃幹化處理；
6）、經再次幹化處理的鑽井液泥漿（濾餅）隨篩網繼續前行並掉落於收集盒內收集併集中處理，卸載鑽井液泥漿（濾餅）後的篩網運行至下風刀位置處時；下風刀啟動工作，以對篩網網眼中殘留的泥漿進行清潔處理，保證篩網網眼的通透，這一過程中，控制下風刀的工作角度在5°—10°範圍，並控制風刀的風速在510l/min—1650l/min；
7）、網眼經清潔處理後的篩網繼續轉動運行，當清潔處理後的篩網運行至進料箱位置處時，進料箱內的鑽井液泥漿通過分液槽分流至清潔處理後的篩網上；即可進入下一工作循環。
步驟1）所述的鑽井液泥漿篩分裝置，包括機架、驅動滾筒、從動滾筒、驅動電機、篩網和真空箱；機架的一端裝有驅動滾筒，驅動滾筒一側的機架上裝有驅動電機，驅動電機通過減速器與驅動滾筒連接；機架的另一端通過張緊器裝有從動滾筒，驅動滾筒和從動滾筒上裝有篩網，驅動滾筒上方一側通過機架裝有上風刀，驅動滾筒下方一側通過機架裝有下風刀；從動滾筒上方通過機架裝有進料箱；驅動滾筒和從動滾筒之間的篩網下表面通過機架裝有真空箱，真空箱內裝有振動器，真空箱通過連通管與真空裝置連通，機架前端設置有收集盒。
所述的振動器由振動板和振動電機構成，所述的振動板為網格狀的矩形體，振動板的下表面固裝有振動電機。
所述的振動器通過振動板與篩網下表面滑動接觸連接。
所述的真空箱為四稜錐形體，真空箱的頂部呈敞口狀，真空箱的底部設置有連接管，真空箱的頂部設置有矩形密封條，真空箱通過密封條與篩網下表面滑動密封連接。
所述的真空箱頂部設置有矩形密封槽，密封槽內放置有密封水，真空箱與篩網下表面之間為水密封。
所述的篩網為環形篩網；篩網的兩側固裝有三角傳動帶。
所述的驅動滾筒和從動滾筒分別由滾筒軸、支撐筒和傳動皮帶輪構成，滾筒軸上固裝支撐筒，支撐筒兩側的滾筒軸上固裝有傳動皮帶輪，傳動皮帶輪的圓周上設置有皮帶槽，篩網與驅動滾筒和從動滾筒之間通過三角傳動帶與皮帶槽的配合相互連接。
所述的支撐筒圓周表面設置有橡膠防滑層，防滑層上設置有防滑紋。
所述的進料箱為矩形體，進料箱的頂部設置頂蓋，進料箱的一側設置有進料管，進料箱的另一側設置多個分液槽，進料管和分液槽分別與進料箱連通。
所述的張緊器由滑軌、安裝板和調整絲杆構成，滑軌上滑動安裝有安裝板，安裝板上設置有調整絲杆，調整絲杆通過絲杆螺母與機架連接。
所述的上風刀和下風刀分別由風刀體、安裝調節板、安裝杆和連接杆構成，安裝調節板呈對稱狀設置，安裝調節板上設置有安裝孔和多個角度調節孔；安裝調節板之間固裝有安裝杆，安裝杆上通過連接杆固裝有風刀體，風刀體與高壓氣源連通。
所述的角度調節孔呈扇形設置。
所述的風刀體為空心長條狀，其截面為錐形，風刀體的前端設置有氣流口。
所述的真空裝置為液環真空泵。
為表明本發明的泥漿幹化處理效果，申請人對鑽井液泥漿進行了試驗檢測，其結果如下：
本發明的有益效果在於：
該泥漿幹化處理方法是將鑽井液泥漿經進料箱的分液槽分料、真空箱吸附和風刀吹掃等步驟進行幹化處理；可有效減少被分離後的鑽屑含液量，同時有效除去鑽屑中的有害氣體和有機揮發性物質，方便鑽屑的收集、存儲和運輸。並且通過對風刀的出氣角度與氣量的調節，可以針對篩網上不同地方、不同種類的物料進行反吹，由此提高泥漿的幹化效果，對減少鑽屑對大氣的汙染和操作環境的有害性具有積極的意義。
附圖說明
圖1為本發明鑽井液泥漿篩分裝置的結構示意圖；
圖2為鑽井液泥漿篩分裝置的俯視結構示意圖；
圖3為鑽井液泥漿篩分裝置的篩網的結構示意圖；
圖4為鑽井液泥漿篩分裝置的進料箱的結構示意圖；
圖5為鑽井液泥漿篩分裝置的風刀的結構示意圖；
圖6為鑽井液泥漿篩分裝置的滾筒的結構示意圖；
圖7為鑽井液泥漿篩分裝置的真空箱的結構示意圖；
圖8為鑽井液泥漿篩分裝置的振動器的結構示意圖；
圖9為鑽井液泥漿篩分裝置的張緊器的結構示意圖。
圖中：1、機架，2、驅動滾筒，3、從動滾筒，4、驅動電機，5、篩網，6、真空箱，7、張緊器，8、滾筒軸，9、支撐筒，10、傳動皮帶輪，11、上風刀，12、下風刀，13、風刀體，14、安裝調節板，15、安裝杆，16、連接杆，17、安裝孔，18、氣流口，19、進料箱，20、進料管，21、分液槽，22、連接管，23、振動板，24、振動電機，25、滑軌，26、安裝板，27、調整絲杆，28、收集盒，29、角度調節孔。
具體實施方式
鑽井液泥漿篩分裝置包括機架1、驅動滾筒2、從動滾筒3、驅動電機4、篩網5和真空箱6；機架1的一端裝有驅動滾筒2，驅動滾筒2一側的機架1上設置有收集盒28。驅動滾筒2另一側的機架1上裝有驅動電機4，驅動電機4通過減速器與驅動滾筒2連接；機架1的另一端通過張緊器7裝有從動滾筒3，張緊器7由滑軌25、安裝板26和調整絲杆27構成，滑軌上滑動安裝有安裝板26，安裝板26上設置有調整絲杆27，調整絲杆27通過絲杆螺母與機架1連接。驅動滾筒2和從動滾筒3上裝有篩網5。
驅動滾筒2和從動滾筒3分別由滾筒軸8、支撐筒9和傳動皮帶輪10構成，滾筒軸8上固裝有支撐筒9，支撐筒9的圓周表面設置有橡膠防滑層，防滑層上設置有防滑紋。支撐筒9兩側的滾筒軸8上固裝有傳動皮帶輪10，傳動皮帶輪10的圓周上設置有皮帶槽，篩網5為環形篩網；篩網5的兩側固裝有三角傳動帶。篩網5與驅動滾筒2和從動滾筒3之間通過三角傳動帶與皮帶槽的配合相互連接。
驅動滾筒2上方一側通過機架1裝有上風刀11，驅動滾筒2下方一側通過機架1裝有下風刀12。上風刀11和下風刀12分別由風刀體13、安裝調節板14、安裝杆15和連接杆16構成，安裝調節板14呈對稱狀設置，安裝調節板14上設置有安裝孔17和多個角度調節孔18，角度調節孔18呈扇形設置。安裝調節板14之間固裝有安裝杆15，安裝杆15上通過連接杆15固裝有風刀體13，風刀體13為空心長條狀，其截面為錐形，風刀體13的前端設置有氣流口18，風刀體13通過連通管與高壓氣源連通。角度調節孔18的目的是調節安裝調節板14的角度，進而調節風刀體13的工作角度。
從動滾筒3上方通過機架1裝有進料箱19；進料箱19為矩形體，進料箱19的頂部設置頂蓋，進料箱19的一側設置有進料管20，進料箱19的另一側設置多個分液槽21，進料管20和分液槽21分別與進料箱19連通。分液槽21的目的是使鑽井液泥漿均勻流出，防止鑽井液泥漿在篩網5上呈縱向堆積。
驅動滾筒2和從動滾筒3之間的篩網5下表面通過機架1裝有真空箱6，真空箱6為四稜錐形體，真空箱6的頂部呈敞口狀，真空箱6的底部設置有連接管22，真空箱6的頂部設置有矩形密封條，真空箱6通過密封條與篩網5下表面滑動密封連接。作為改進，亦可在真空箱6頂部設置矩形密封槽，密封槽內放置有密封水，真空箱6與篩網5下表面之間水密封。真空箱6通過連接管22與真空裝置連通；真空裝置為液環真空泵。
真空箱6內裝有振動器，振動器由振動板23和振動電機24構成，振動板23為網格狀的矩形體，振動板23的下表面固裝有振動電機24。振動器通過振動板23與篩網下5表面滑動接觸連接。
鑽井液泥漿篩分幹化處理方法為：
首先將井筒返出的鑽井液泥漿從收集池內泵入至鑽井液泥漿篩分裝置的進料箱19內，並通過進料箱19的分液槽21分流至篩網5上。鑽井液泥漿由進料箱19的分液槽21分流至篩網5上的過程中，通過分液槽21上的調節閘板，控制鑽井液泥漿的出料量，進而控制鑽井液泥漿在篩網5上的攤鋪厚度在10—30mm。
鑽井液泥漿由進料箱19的出液槽21分流至篩網5上的過程中，同時控制篩網5轉速在0.05~0.168m/s範圍，並啟動振動電機24，控制其振動頻率在5000—7700hz範圍內，以使振動電機24通過振動板23帶動篩網5振動。
振動板23帶動篩網5振動的同時，啟動真空裝置，並控制真空度在20kpa—60kpa範圍，以使其通過真空箱6作用至篩網5上，從而對鑽井液泥漿中的水分、有害氣體和揮發性物質進行吸附，並對鑽井液泥漿實現幹化；真空裝置將鑽井液泥漿中的水分、有害氣體（等）和揮發性物質（石油烴化合物，苯系物（甲苯，乙苯，二甲苯）吸附至真空裝置內後，有害氣體和揮發性物質從液相中被分離出來；並經排氣口排出進行燃燒處理；所吸附的水分及部分細小粒徑的固相經回流管泵至收集池內進入下一工作循環；
在真空裝置工作過程中，篩網5上經幹化處理後的鑽井液泥漿（濾餅）隨篩網5繼續前行，當鑽井液泥漿運動至上風刀11位置處時，上風刀12啟動工作，這一過程中，控制上風刀11的工作角度在20°—45°範圍，並控制風刀的風速在510l/min—1650l/min範圍，以降低鑽井液泥漿的運行速度，並使鑽井液泥漿在篩網5上翻滾，從而對鑽井液泥漿（濾餅）再次進行吹掃幹化處理；
經再次幹化處理的鑽井液泥漿（濾餅）隨篩網5繼續前行並掉落於收集盒28內收集併集中處理，卸載鑽井液泥漿（濾餅）後的篩網5運行至下風刀12位置處時；下風刀12啟動工作，對篩網5網眼中殘留的泥漿進行清潔處理，以保證篩網5網眼的通透，這一過程中，控制下風刀12的工作角度在5°—10°範圍，並控制風刀的風速在510l/min—1650l/min；網眼經清潔處理後的篩網5繼續轉動運行，當清潔處理後的篩網5運行至進料箱19位置處時，進料箱19內的鑽井液泥漿通過出液槽21分流至清潔處理後的篩網5上；由此進入下一工作循環。該方法通過調節真空箱內的真空度，可實現對不同泥漿、汙泥的有效處理。通過對上風刀的出氣角度與氣量的調節，可以針對帶式篩網上不同地方、不同種類的物料進行反吹，提高泥漿的幹化效果，並通過下風刀可很好地清理篩網上堵塞、粘附的物料，保持篩網的清潔。對減少鑽屑對大氣的汙染和操作環境的有害性具有積極的意義。