CN105859108B - 立式油气田钻井废弃泥浆处理机组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，包括热风炉和油气田钻井废弃泥浆输送机构，热风炉底部设有出渣口，热风炉顶部由下至上依次连接有布袋除尘器、下蒸馏水收集池、一级冷却水池、上蒸馏水收集池和二级冷却水池，布袋除尘器内安装有除尘单元，除尘单元顶部设有导气管，导气管位于下蒸馏水收集池内，一级冷却水池顶部安装有一级冷却水管，一级冷却水管上部伸入上蒸馏水收集池内，一级冷却水管下端伸入下蒸馏水收集池内，二级冷却水池内安装有二级冷却水管，二级冷却水管下端伸入上蒸馏水收集池内，二级冷却水池顶部设有排气管道。本发明实现了随钻随固化及危险废弃物处理的减量化、无害化和资源化，消除了污染源。

Description

立式油气田钻井废弃泥浆处理机组

技术领域

本发明属于石油天然气勘探钻井污染治理技术领域，具体涉及一种立式油气田钻井废弃泥浆处理机组。

背景技术

油气田钻井废弃泥浆是一种含粘土、加重材料、各种化学泥浆处理剂和一定污油及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系，其含有的烃类、盐类、各种聚合物、磺酸盐、某些金属离子等对环境危害极大，若不进行处理，必将对油气田周围环境和地下水造成严重的污染。随着人们环保意识的加强，油气田钻井废弃泥浆对环境的危害和影响备受关注，许多国家都已将其列为环保的一个重要项目来研究。油气田钻井废弃泥浆治理的目的为：一是消除污染，保护环境；二是回收利用，化害为利。近年来，国内外已开展了不少的工作，并取得了一定成效，主要是采用化学絮凝方式、固化处理方式、填埋方式和废浆挤压甩干方式，这些方式均存在一定的缺点。

化学絮凝方式是将油气田钻井废弃泥浆经化学絮凝处理后达到环保要求可直接排放，或循环应用于配置泥浆，但一直以来缺少高效经济的絮凝剂，即使要处理达标，成本也高，处理难度也大。

固化处理方式是现今油气田生产企业广泛使用的一种方法，它是向油气田钻井废弃泥浆中加入以水泥为主体材料的固化剂，使其转化成类似土壤或胶结强度很大的固体，就地填埋或用作建筑材料等。从技术上来看，通过固化，泥浆中的污染物绝大部分被固定在处理团中，经由固化处理后的废弃泥浆基本能达到无害化的要求。但是从长远来看固化块对环境具有一定的安全隐患，固化处理也存在二次环境污染的风险。而且从对资源利用和可持续发展的角度来说，此处置方式不是环境最友好的处理方式，其将消耗大量的固化剂，并且固化体难以与接受体(土壤)发生作用，形成当地性质相当的土壤。

填埋方式则会对地表水、地下水和受其辐射的土壤有很大的影响。

废浆挤压甩干方式将废弃泥浆经过设备挤压、甩干，尽可能使物料中的水分降到最低，该方式只是将废弃泥浆中水分减少，没有做到完全处理，并且处理后的物料对环境依然存在危害。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其能够科学有效地对钻井钻进过程中的废弃泥浆进行处理，实现了随钻随固化的创新模式，填补了国内在该方面的空白，并实现了危险废弃物处理的减量化、无害化和资源化，消除了污染源，有利于保护井场周边环境的土壤及地下水资源，再次有效地解决了常规处理方式存在的二次污染、成本高、操作复杂的难题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：包括为油气田钻井废弃泥浆干燥提供热源的热风炉和向热风炉内输送油气田钻井废弃泥浆的油气田钻井废弃泥浆输送机构，所述热风炉的底部设置有出渣口，所述热风炉的顶部由下至上依次密封连接有对燃烧生成的热气进行除尘的布袋除尘器、用于首次收集冷却产生的蒸馏水的下蒸馏水收集池、为热气首次冷却提供冷源的一级冷却水池、用于二次收集冷却产生的蒸馏水的上蒸馏水收集池和为热气二次冷却提供冷源的二级冷却水池，所述布袋除尘器内安装有多个除尘单元，每个所述除尘单元的顶部均设置有与其连通的导气管，所述导气管位于下蒸馏水收集池内，所述一级冷却水池的顶部安装有多根一级冷却水管，所述一级冷却水管的上部伸入上蒸馏水收集池内，所述一级冷却水管的下端伸入下蒸馏水收集池内，所述二级冷却水池的内安装有多根二级冷却水管，所述二级冷却水管的下端伸入上蒸馏水收集池内，所述二级冷却水池的顶部设置有与其内部相连通的排气管道。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述二级冷却水池的顶部安装有为一级冷却水池和二级冷却水池提供冷却水的冷却塔，所述冷却塔的下部设置有冷却塔出水口，所述冷却塔出水口通过冷却水进水管与位于一级冷却水池下部的一级冷却水池进水口和位于二级冷却水池下部的二级冷却水池进水口均连接。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述冷却塔的上部设置有冷却塔进水口，所述冷却塔进水口通过冷却水出水管与位于一级冷却水池上部的一级冷却水池出水口和位于二级冷却水池上部的二级冷却水池出水口均连接。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述上蒸馏水收集池上设置有上蒸馏水出水口，所述下蒸馏水收集池上设置有下蒸馏水出水口，所述上蒸馏水出水口和下蒸馏水出水口通过蒸馏水出水管相连接。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述泥浆输送机构包括油气田钻井废弃泥浆池、喷浆泵和喷浆头，所述喷浆泵的进口通过进浆管与油气田钻井废弃泥浆池连接，所述喷浆泵的出口通过出浆管与喷浆头连接，所述喷浆头位于热风炉的顶部中心处。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述热风炉的外壁上安装有煤斗，所述煤斗的下方设置有用于输送煤粉的煤粉输送机构，所述煤粉输送机构包括减速电机、第一链轮、第二链轮和煤粉输送带，所述第一链轮固定安装在减速电机的输出轴上，所述第一链轮和第二链轮通过煤粉输送带连接形成带传动，所述第二链轮通过轴转动安装在热风炉上，所述减速电机固定安装在热风炉上。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述热风炉上安装有向热风炉炉腔内鼓入空气的变频风机，所述出渣口处安装有刮板输送机。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：多个所述除尘单元均匀布设，多根所述一级冷却水管均匀布设，多根所述二级冷却水管均匀布设，所述一级冷却水管位于除尘单元的上方，所述二级冷却水管位于一级冷却水管的上方，所述一级冷却水管和除尘单元对应设置，所述二级冷却水管和一级冷却水管间隔设置。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：每个所述导气管的上方均设置有防护罩，所述防护罩位于下蒸馏水收集池内。

上述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述布袋除尘器上设置有用于测量其内部温度的温度探头。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明结构简单、设计合理且使用操作方便。

2、本发明能够科学有效地对钻井钻进过程中的废弃泥浆进行处理，实现了随钻随固化的创新模式，填补了国内在该方面的空白，并实现了危险废弃物处理的减量化、无害化和资源化，消除了污染源。

3、本发明有利于保护井场周边环境的土壤及地下水资源，再次有效地解决了常规处理方式存在的二次污染、成本高、操作复杂的难题。

4、本发明通过设置下蒸馏水收集池和上蒸馏水收集池，可实现对油气田钻井废弃泥浆处理过程中形成蒸馏水的回收利用，其回收效率为油气田钻井废弃泥浆中水的10％～20％，节约了井场用水成本。

5、本发明可使油气田钻井废弃泥浆在设备内部实现处理，热利用率较高，达到预期效果，降低了成本，提高了处理效率；本发明处理机组可设计为移动式，与井队配套使用，实现随钻泥浆不落地处理，而无需额外占地建厂。

6、本发明可彻底实现无害化处理，炉渣、物料彻底矿化外排，不会带来二次污染；设备适用性强，可依据需要设定实现炉内温度的调整，以满足不同类型油气田钻井废弃泥浆的处理。

下面通过附图和实施例，对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明:

1—刮板输送机； 2—出渣口； 3—煤床；

4—变频风机； 5-1—第一链轮； 5-2—第二链轮；

5-3—煤粉输送带； 5-4—减速电机； 5-5—轴；

6—热风炉； 6-1—煤斗； 7—喷浆泵；

7-1—进浆管； 7-2—出浆管； 8—油气田钻井废弃泥浆池；

9—喷浆头； 10—温度探头； 11—蒸馏水出水管；

12—布袋除尘器； 12-1—除尘单元； 13—防护罩；

14—下蒸馏水收集池； 14-1—导气管； 15—上蒸馏水收集池；

16—冷却水进水管； 17—冷却塔出水口； 18—冷却塔；

19—冷却塔进水口； 20—冷却水出水管； 21—二级冷却水管；

22—二级冷却水池； 23—螺栓； 24—一级冷却水池；

25—热风炉炉腔； 26—下蒸馏水出水口； 27—上蒸馏水出水口；

28—一级冷却水管； 29—排气管道。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括为油气田钻井废弃泥浆干燥提供热源的热风炉6和向热风炉6内输送油气田钻井废弃泥浆的油气田钻井废弃泥浆输送机构，所述热风炉6的底部设置有出渣口2，所述热风炉6的顶部由下至上依次密封连接有对燃烧生成的热气进行除尘的布袋除尘器12、用于首次收集冷却产生的蒸馏水的下蒸馏水收集池14、为热气首次冷却提供冷源的一级冷却水池24、用于二次收集冷却产生的蒸馏水的上蒸馏水收集池15和为热气二次冷却提供冷源的二级冷却水池22，所述布袋除尘器12内安装有多个除尘单元12-1，每个所述除尘单元12-1的顶部均设置有与其连通的导气管14-1，所述导气管14-1位于下蒸馏水收集池14内，所述一级冷却水池24的顶部安装有多根一级冷却水管28，所述一级冷却水管28的上部伸入上蒸馏水收集池15内，所述一级冷却水管28的下端伸入下蒸馏水收集池14内，所述二级冷却水池22的内安装有多根二级冷却水管21，所述二级冷却水管21的下端伸入上蒸馏水收集池15内，所述二级冷却水池22的顶部设置有与其内部相连通的排气管道29。

如图1所示，所述二级冷却水池22的顶部安装有为一级冷却水池24和二级冷却水池22提供冷却水的冷却塔18，所述冷却塔18的下部设置有冷却塔出水口17，所述冷却塔出水口17通过冷却水进水管16与位于一级冷却水池24下部的一级冷却水池进水口和位于二级冷却水池22下部的二级冷却水池进水口均连接。设置冷却塔18方便为一级冷却水池24和二级冷却水池22提供冷却水，冷却水通过冷却塔出水口17、冷却水进水管16向一级冷却水池24和二级冷却水池22供冷却水。实际制作时，热风炉6与布袋除尘器12之间、下蒸馏水收集池14与一级冷却水池24之间、上蒸馏水收集池15与二级冷却水池22之间、二级冷却水池22与冷却塔18之间均通过螺栓23连接。

如图1所示，所述冷却塔18的上部设置有冷却塔进水口19，所述冷却塔进水口19通过冷却水出水管20与位于一级冷却水池24上部的一级冷却水池出水口和位于二级冷却水池22上部的二级冷却水池出水口均连接。设置冷却塔进水口19和冷却水出水管20是使经换热后的冷却水再次在冷却塔18内冷却，以增加冷却效果。

如图1所示，所述上蒸馏水收集池15上设置有上蒸馏水出水口27，所述下蒸馏水收集池14上设置有下蒸馏水出水口26，所述上蒸馏水出水口27和下蒸馏水出水口26通过蒸馏水出水管11相连接；设置上蒸馏水出水口27、下蒸馏水出水口26、蒸馏水出水管11是将上蒸馏水收集池15和下蒸馏水收集池14内收集的蒸馏水排出去。

如图1所示，所述泥浆输送机构包括油气田钻井废弃泥浆池8、喷浆泵7和喷浆头9，所述喷浆泵7的进口通过进浆管7-1与油气田钻井废弃泥浆池8连接，所述喷浆泵7的出口通过出浆管7-2与喷浆头9连接，所述喷浆头9位于热风炉6的顶部中心处。工作时，由喷浆泵7抽吸油气田钻井废弃泥浆池8内的油气田钻井废弃泥浆，抽吸的油气田钻井废弃泥浆依次经进浆管7-1、喷浆泵7和出浆管7-2运送至喷浆头9，通过喷浆头9将油气田钻井废弃泥浆喷射至热风炉6内。喷浆泵7可与变频器联合实现，以实现对喷浆量的调节。

如图1所示，所述热风炉6的外壁上安装有煤斗6-1，所述煤斗6-1的下方设置有用于输送煤粉的煤粉输送机构，所述煤粉输送机构包括减速电机5-4、第一链轮5-1、第二链轮5-2和煤粉输送带5-3，所述第一链轮5-1固定安装在减速电机5-4的输出轴上，所述第一链轮5-1和第二链轮5-2通过煤粉输送带5-3连接形成带传动，所述第二链轮5-2通过轴5-5转动安装在热风炉6上，所述减速电机5-4固定安装在热风炉6上。工作时，减速电机5-4带动第一链轮5-1旋转，由于第一链轮5-1和第二链轮5-2通过煤粉输送带5-3连接形成带传动，因此煤粉输送带5-3转动，煤斗6-1出料口下落的煤粉落在煤粉输送带5-3上，在煤粉输送带5-3的作用下煤粉向后运动，落在煤粉输送带5-3上煤粉堆积形成煤床3。减速电机5-4可与变频器联合实现，以实现对煤粉输送带5-3转速的调节。

如图1所示，所述热风炉6上安装有向热风炉炉腔25内鼓入空气的变频风机4，利于煤粉燃烧；所述出渣口2处安装有刮板输送机1，用于输送煤渣和油气田钻井废弃泥浆干燥形成的陶瓷颗粒。

本实施例中，多个所述除尘单元12-1均匀布设，多根所述一级冷却水管28均匀布设，多根所述二级冷却水管21均匀布设，所述一级冷却水管28位于除尘单元12-1的上方，所述二级冷却水管21位于一级冷却水管28的上方，所述一级冷却水管28和除尘单元12-1对应设置，所述二级冷却水管21和一级冷却水管28间隔设置。除尘单元12-1为除尘布袋。

如图1所示，每个所述导气管14-1的上方均设置有防护罩13，以防止一级冷却水管28内的蒸馏水进入导气管14-1内，所述防护罩13位于下蒸馏水收集池14内。

如图1所示，所述布袋除尘器12上设置有用于测量其内部温度的温度探头10。

本发明的工作原理为：由热风炉6提供整个系统所需要的热源，先启动热风炉6，使热风炉炉腔25内的温度达到预设定的温度范围值。热风炉6内的热气在上升的过程中，喷浆泵7启动，在喷浆泵7的作用下，油气田钻井废弃泥浆池8内的油气田钻井废弃泥浆依次通过进浆管7-1、出浆管7-2后被运送至喷浆头9处，然后经过喷浆头9喷射进入热风炉炉腔25内。潮湿的油气田钻井废弃泥浆在下落的过程中充分与热风炉6内的高温气体进行接触并瞬间干燥成颗粒状物质，颗粒状物质在热风炉炉腔25内做自由落体运动。被热风干燥完全的颗粒状物质在接触到热风炉6内的高温火焰时被灼烧成为陶瓷颗粒降落到煤床3上，未被干燥完全的颗粒状物质在与火焰接触后慢慢干燥转变为陶瓷颗粒。降落在煤床3上的陶瓷颗粒与燃烧后的煤渣随着煤床3向后移动，煤床3在减速电机5-4的控制下匀速向后移动；陶瓷颗粒和煤渣经过出渣口2，然后进入到刮板输送机1上被排出。

与此同时，灼烧油气田钻井废弃泥浆产生的热气沿热风炉炉腔25向上运动，热气进入布袋除尘器12内进行除尘处理。被布袋除尘器12处理后的气体沿导气管14-1上升进入下蒸馏水收集池14内，然后进入一级冷却水池24中的一级冷却水管28内进行冷却，冷却产生的蒸馏水沿一级冷却水管28的内壁下落进入到下蒸馏水收集池14内收集，下蒸馏水收集池14内的蒸馏水从下蒸馏水出水口26进入蒸馏水出水管11后排出。

热蒸汽继续上升进入二级冷却水池22中的二级冷却水管21内再次进行冷却，同时，蒸馏水沿二级冷却水管21的内壁下落进入到上蒸馏水收集池15内收集，上蒸馏水收集池15内的蒸馏水从上蒸馏水出水口27进入蒸馏水出水管11后排出，最后残余的气体经排气管道29排出。

上述过程中，冷却塔18也开始运行。冷却塔18中经过冷却的水从冷却塔出水口17进入冷却水进水管16中，经过冷却水进水管16分别运送至一级冷却水池24和二级冷却水池22内。一级冷却水池24内的凉水与一级冷却水管28接触，二级冷却水池22内的凉水与二级冷却水管21接触，以此降低一级冷却水管28和二级冷却水管21的温度，促使冷却水管更好的冷却经过冷却水管内的热气，提高冷却水管冷却产生蒸馏水的效率；然后，经过热交换的冷却水依次经过冷却水出水管20和冷却塔进水口19再次进入冷却塔18内冷却。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：包括为油气田钻井废弃泥浆干燥提供热源的热风炉(6)和向热风炉(6)内输送油气田钻井废弃泥浆的油气田钻井废弃泥浆输送机构，所述热风炉(6)的底部设置有出渣口(2)，所述热风炉(6)的顶部由下至上依次密封连接有对燃烧生成的热气进行除尘的布袋除尘器(12)、用于首次收集冷却产生的蒸馏水的下蒸馏水收集池(14)、为热气首次冷却提供冷源的一级冷却水池(24)、用于二次收集冷却产生的蒸馏水的上蒸馏水收集池(15)和为热气二次冷却提供冷源的二级冷却水池(22)，所述布袋除尘器(12)内安装有多个除尘单元(12-1)，每个所述除尘单元(12-1)的顶部均设置有与其连通的导气管(14-1)，所述导气管(14-1)位于下蒸馏水收集池(14)内，所述一级冷却水池(24)的顶部安装有多根一级冷却水管(28)，所述一级冷却水管(28)的上部伸入上蒸馏水收集池(15)内，所述一级冷却水管(28)的下端伸入下蒸馏水收集池(14)内，所述二级冷却水池(22)的内安装有多根二级冷却水管(21)，所述二级冷却水管(21)的下端伸入上蒸馏水收集池(15)内，所述二级冷却水池(22)的顶部设置有与其内部相连通的排气管道(29)。

2.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述二级冷却水池(22)的顶部安装有为一级冷却水池(24)和二级冷却水池(22)提供冷却水的冷却塔(18)，所述冷却塔(18)的下部设置有冷却塔出水口(17)，所述冷却塔出水口(17)通过冷却水进水管(16)与位于一级冷却水池(24)下部的一级冷却水池进水口和位于二级冷却水池(22)下部的二级冷却水池进水口均连接。

3.按照权利要求2所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述冷却塔(18)的上部设置有冷却塔进水口(19)，所述冷却塔进水口(19)通过冷却水出水管(20)与位于一级冷却水池(24)上部的一级冷却水池出水口和位于二级冷却水池(22)上部的二级冷却水池出水口均连接。

4.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述上蒸馏水收集池(15)上设置有上蒸馏水出水口(27)，所述下蒸馏水收集池(14)上设置有下蒸馏水出水口(26)，所述上蒸馏水出水口(27)和下蒸馏水出水口(26)通过蒸馏水出水管(11)相连接。

5.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述泥浆输送机构包括油气田钻井废弃泥浆池(8)、喷浆泵(7)和喷浆头(9)，所述喷浆泵(7)的进口通过进浆管(7-1)与油气田钻井废弃泥浆池(8)连接，所述喷浆泵(7)的出口通过出浆管(7-2)与喷浆头(9)连接，所述喷浆头(9)位于热风炉(6)的顶部中心处。

6.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述热风炉(6)的外壁上安装有煤斗(6-1)，所述煤斗(6-1)的下方设置有用于输送煤粉的煤粉输送机构，所述煤粉输送机构包括减速电机(5-4)、第一链轮(5-1)、第二链轮(5-2)和煤粉输送带(5-3)，所述第一链轮(5-1)固定安装在减速电机(5-4)的输出轴上，所述第一链轮(5-1)和第二链轮(5-2)通过煤粉输送带(5-3)连接形成带传动，所述第二链轮(5-2)通过轴(5-5)转动安装在热风炉(6)上，所述减速电机(5-4)固定安装在热风炉(6)上。

7.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述热风炉(6)上安装有向热风炉炉腔(25)内鼓入空气的变频风机(4)，所述出渣口(2)处安装有刮板输送机(1)。

8.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：多个所述除尘单元(12-1)均匀布设，多根所述一级冷却水管(28)均匀布设，多根所述二级冷却水管(21)均匀布设，所述一级冷却水管(28)位于除尘单元(12-1)的上方，所述二级冷却水管(21)位于一级冷却水管(28)的上方，所述一级冷却水管(28)和除尘单元(12-1)对应设置，所述二级冷却水管(21)和一级冷却水管(28)间隔设置。

9.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：每个所述导气管(14-1)的上方均设置有防护罩(13)，所述防护罩(13)位于下蒸馏水收集池(14)内。

10.按照权利要求1所述的立式油气田钻井废弃泥浆处理机组，其特征在于：所述布袋除尘器(12)上设置有用于测量其内部温度的温度探头(10)。