CN106807028A - 一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置及方法。本发明属于油田环保技术领域。油基钻屑氧化及稳定化处理装置，输送机构上方出口与混合反应器相对设置，混合反应器连通臭氧发生器和药液仓，混合反应器设有搅拌机构，混合反应器下方有出料口。油基钻屑氧化及稳定化处理方法：(1)油基钻屑输送：油基钻屑经螺旋输送机输送投入混合反应器；(2)氧化和稳定处理：混合反应器中通入臭氧进行氧化，加入PH调节剂和稳定剂，在搅拌条件下，进行混合并发生反应；(3)出料：经过臭氧氧化和稳定处理后的物料，从混合反应器出料口排出。本发明具有结构简单，处理流程短，无二次污染，适用范围广，处理油类物质同时，实现了重金属的稳定化处理等优点。

Description

一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置及方法

技术领域

本发明属于油田环保技术领域，特别是涉及一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置及方法。

背景技术

油基钻井泥浆具有良好的井壁稳定性和页岩抑制性能，具有良好的润滑性和低的卡钻几率，且能够大大降低油气层损害程度，对设备腐蚀性低，抗污染能力强，稳定性好，且可回收和反复使用，被广泛用于高温高压深井、水平井、大斜度井、小经验钻井等。其主要针对复杂的页岩、盐层、硬石膏层、杂盐层等。油基钻井泥浆主要由粘土、有机物、石油烃类、重晶石以及重金属组成，具有pH高、色度高、盐度高、COD高、重金属含量超标等特性。使用油基泥浆钻井产生的油基钻井岩屑含有大量石油烃以及重金属等污染物，对环境危害巨大，需进行无害化处理。

目前，用于处理油基钻屑的方法主要有回注法、清洗法、溶剂萃取法、热脱附法等。其中回注法是将钻屑注入特定的地层，而钻屑中的基础油未被氧化，环境污染的风险依旧存在；清洗法、溶剂萃取法流程较长、对设备要求较高；热脱附法对工艺控制要求较严、成本较高。专利CN103240261B公开了一种利用钻井废液制备无害化岩屑的方法及岩屑的应用，通过分离、消油沉降、氧化沉降、氧化吸附四个步骤，钻井废液得到了无害化处理，所用的氧化吸附剂为H₂O₂与Fe²⁺、NaClO，从钻井废液中能分离出无害化钻屑。专利CN104402192A公开了一种废弃油基泥浆的处理方法及设备，其主要含有泥浆罐、辅助混配剂箱、搅拌混配装置、造型装置、焚烧系统等，废弃油基泥浆与煤粉、黏土等辅助混配剂混合后，经过搅拌并加热至50-80℃，制作成蜂窝煤状多孔物料，在850-1050℃下燃烧30-50分钟，得到蒸汽、烟气和渣料，实现油基钻井岩屑的处理。专利CN103015924B公开了一种钻井岩屑全自动清洗机及其清洗方法，其包括收砂腔、洗砂斗、送砂路、喷水口等，由电机带动细砂斗旋转，对岩屑进行清洗、脱水和甩砂，脱出的水经由废水容腔从其底部的排水口排出；甩出的砂经由收砂腔从其底部的落砂口排出收集。专利CN104876404A公开了一种清洗油基泥浆岩屑的清洗方法，通过向油基钻屑中添加表面活性剂OP，在机械搅拌作用下使其混合均匀，进行除杂制浆，再加入H₂O₂与FeSO₄对岩屑所含柴油以及其他杂质进行氧化去除。这些含油钻屑处理工艺存在以下问题：

1)处理过程往往仅针对石油类物质的去除，重金属超标情况依旧存在。

2)处理流程长，控制难度大，费用较高。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置及方法。

油基钻井岩屑氧化稳定化处理装置，包括：输送与搅拌单元，用于钻屑的输送，并将钻屑与后续的氧化药剂及稳定化药剂混合处理；氧化降解-稳定化单元，用于降解钻屑中的基油组份以及钻屑中的重金属稳定化处理。

输送与搅拌单元包含投料口、螺旋输送机、出料口电动液压推杆、称重传感器、出料皮带输送机、搅拌电机。投料口底部与螺旋输送机一端相连，螺旋输送机另一端与，混合反应器相连。其中混合反应器通过搅拌电机进行搅拌，通过出料口电动液压推杆控制混合反应器底部出料。混合反应器底部与出料皮带输送机相连。

氧化降解-稳定化单元包含臭氧发生器、排气口、药液仓、混合反应器。其中臭氧发生器产生的臭氧进入混合反应器底部；药液仓内的pH调节剂和稳定剂从混合反应器侧壁加入，混合反应器顶部设有排气口，用于混合反应器内的气体排放。

油基钻井岩屑氧化稳定化处理过程：主要利用氧化-稳定化耦合工艺处理油基钻井岩屑，降低钻井岩屑的含油率以及重金属的浸出性能。油基钻井岩屑从投料口进入氧化及稳定化处理装置，经螺旋输送机驱动，经传送带输送至高度约5米的混合反应器内，通过称重传感器测量加入混合反应器内的物料重量，重量信号传递至电器柜，通过电器柜控制投料口、螺旋输送机的开启状态。当加入油基钻井岩屑进入混合反应器后，电器柜启动臭氧发生器以及药液仓，将臭氧以及药液仓内的pH调节剂和稳定剂加入混合反应器，搅拌电机使油基钻井岩屑与药剂混合并发生反应，依据油基钻屑含油率以及可浸出重金属含量，臭氧通入15-30min，臭氧浓度50g/m³，pH调节剂和稳定剂加入量为钻井岩屑的1％-8％，混合搅拌时间为15-40min。停止通入臭氧后，继续搅拌10min，以促进重金属稳定化。搅拌结束后，混合反应器内的气体经排气口排出。排气结束后，在出料口电动液压推杆的作用下，出料口打开，物料从混合反应器底部，经出料皮带输送机排出，实现油基钻井岩屑基油组份的去除以及重金属稳定化处理。

本发明的目的之一是提供一种具有构造简单，操作方便，控制准确，成本低廉，处理流程短，处理效率高，无二次污染，适用范围广等特点的油基钻屑氧化及稳定化处理装置。

本发明油基钻屑氧化及稳定化处理装置所采取的技术方案是：

一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置，其特点是：油基钻屑氧化及稳定化处理装置包括输送机构、混合反应器、臭氧发生器和药液仓，输送机构上方出口与混合反应器相对设置，混合反应器连通臭氧发生器和药液仓，混合反应器设有搅拌机构，混合反应器下方有出料口。

本发明油基钻屑氧化及稳定化处理装置还可以采用如下技术方案：

所述的油基钻屑氧化及稳定化处理装置，其特点是：螺旋输送机构设有投料口，投料口的底部连接有螺旋输送机下方，混合反应器侧壁与臭氧发生器和药液仓相连接，混合反应器上方设有排气口，搅拌机构由搅拌电机驱动，下方出料口设有电动液压推杆，混合反应器底部设有出料皮带输送机。

所述的油基钻屑氧化及稳定化处理装置，其特点是：混合反应器、臭氧发生器、电动液压推杆、搅拌电机、药液仓固定在架体上，架体底部设有称重传感器。

本发明的目的之二是提供一种具有处理流程短，无二次污染，控制准确，成本低廉，适用范围广，在处理油基钻井岩屑中的油类物质的同时，实现了重金属的稳定化处理等特点的油基钻屑氧化及稳定化处理方法。

本发明油基钻屑氧化及稳定化处理方法所采取的技术方案是：

一种油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特征是：油基钻屑氧化及稳定化处理方法包括以下工艺过程，

(1)油基钻屑输送

油基钻屑经螺旋输送机输送投入混合反应器；

(2)氧化和稳定处理

混合反应器中通入臭氧进行氧化，加入PH调节剂和稳定剂，在搅拌条件下，进行混合并发生反应，实现重金属稳定化；

(3)出料

经过臭氧氧化和稳定处理后的物料，从混合反应器出料口排出。

本发明油基钻屑氧化及稳定化处理方法还可以采用如下技术方案：

所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特点是：PH调节剂和稳定剂为石灰、草木灰、熟石灰、活性炭或沸石中的一种或几种。

所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特点是：油基钻屑输送进入混合反应器后进行称重，或者输送前进行称重，按照油基钻屑重量进行臭氧氧化和加入PH调节剂和稳定剂。

所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特点是：氧化和稳定处理时，通过臭氧发生器产生臭氧，通过入臭氧时间为15-30min，通过搅拌电机驱动使油基钻屑与pH调节剂和稳定剂混合搅拌15-40min，混合搅拌转速为20-50r/min，促进基油组份的去除与重金属的稳定化。

所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特点是：混合反应器侧壁装有电器柜、臭氧发生器、药液仓，混合反应器出料口有电动液压推杆，出料口下方配有出料皮带输送机，电器柜控制螺旋输送机加入混合反应器内的油基钻屑重量，电器柜控制混合反应器搅拌电机、臭氧发生器、药液仓、出料口电动液压推杆、出料皮带输送机的启动与停机。

本发明具有的优点和积极效果是：

油基钻屑氧化及稳定化处理装置及方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有的显著特点：

1、在处理油基钻井岩屑中的油类物质的同时，实现了重金属的稳定化处理。

2、适合各类油基钻井岩屑的处理，实现油类物质去除率＞90％，处理流程短、无二次污染。

附图说明

图1是本发明油基钻屑氧化及稳定化处理装置结构示意图；

图2是图1的右视结构示意图。

图中，1-投料口，2-螺旋输送机，3-臭氧发生器，4-排气口，5-电器柜，6-出料口电动液压推杆，7-称重传感器，8-出料皮带输送机，9-搅拌电机，10-架体，11-药液仓，12-混合反应器。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅附图1和图2。

实施例1

一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置，包括螺旋输送机、混合反应器、臭氧发生器和药液仓。螺旋输送机设有投料口，投料口的底部连接有螺旋输送机下方，螺旋输送机上方出口与混合反应器相对设置；混合反应器侧壁与臭氧发生器和药液仓相连接，混合反应器顶部设有钻井岩屑进料口以及排气口，混合反应器侧壁设有药剂加入口，混合反应器底部设有臭氧加入口。混合反应器内设有搅拌桨，所述搅拌桨连接于搅拌电机的输出轴上，搅拌电机置于混合反应器外部。混合反应器、臭氧发生器、电动液压推杆、搅拌电机、药液仓固定在架体上，架体底部设有称重传感器。混合反应器下方出料口设有电动液压推杆，混合反应器底部设有出料皮带输送机。

实施例2

一种油基钻屑氧化及稳定化处理方法，采用的混合反应器侧壁装有电器柜、臭氧发生器、药液仓，混合反应器出料口有电动液压推杆，出料口下方配有出料皮带输送机，电器柜控制螺旋输送机加入混合反应器内的油基钻屑重量，电器柜控制混合反应器搅拌电机、臭氧发生器、药液仓、出料口电动液压推杆、出料皮带输送机的启动与停机。

油基钻屑氧化及稳定化处理，包括以下工艺过程：

(1)油基钻屑输送

油基钻屑经螺旋输送机输送投入混合反应器；油基钻屑输送进入混合反应器后进行称重；

(2)氧化和稳定处理

按照油基钻屑重量进行臭氧氧化和加入PH调节剂和稳定剂。混合反应器中通入臭氧进行氧化，加入PH调节剂和稳定剂，在搅拌条件下，进行混合并发生反应，实现重金属稳定化；PH调节剂和稳定剂为石灰、草木灰、熟石灰、活性炭或沸石中的一种或几种。

氧化和稳定处理时，通过臭氧发生器产生臭氧，通过入臭氧时间为15-30min，通过搅拌电机驱动使油基钻屑与pH调节剂和稳定剂混合搅拌15-40min，混合搅拌转速为20-50r/min，促进重金属稳定化。

(3)出料

经过臭氧氧化和稳定处理后的物料，从混合反应器出料口排出。

本实施例的具体实施过程：

如图1所示，油基钻屑氧化及稳定化处理装置包括：输送与搅拌单元，用于钻屑的输送，并将钻屑与后续的氧化药剂及稳定化药剂混合处理；氧化降解-稳定化单元，用于降解钻屑中的基油组份以及钻屑中的重金属稳定化处理。

输送与搅拌单元包含投料口、螺旋输送机、出料口电动液压推杆、称重传感器、出料皮带输送机、搅拌电机。投料口底部与螺旋输送机一端相连，螺旋输送机另一端与，混合反应器相连。其中混合反应器通过搅拌电机进行搅拌，通过出料口电动液压推杆控制混合反应器底部出料。混合反应器、臭氧发生器、排气口、电器柜、出料口电动液压推杆、搅拌电机、药液仓固定在架体上，架体底部设有称重传感器。混合反应器底部与出料皮带输送机相连。

氧化降解-稳定化单元包含臭氧发生器、排气口、药液仓、混合反应器。其中臭氧发生器产生的臭氧进入混合反应器底部；药液仓内的pH调节剂和稳定剂从混合反应器侧壁加入，混合反应器顶部设有排气口，用于混合反应器内的气体排放。

油基钻屑氧化及稳定化处理过程：主要利用氧化-稳定化耦合方法处理油基钻井岩屑，降低钻井岩屑的含油率以及重金属的浸出性能。油基钻井岩屑从投料口进入氧化及稳定化处理装置，经螺旋输送机驱动，经传送带输送至高度约5米的混合反应器内，通过称重传感器测量加入混合反应器内的物料重量200kg，重量信号传递至电器柜，通过电器柜控制投料口、螺旋输送机的开启状态。当加入油基钻井岩屑进入混合反应器后，电器柜启动臭氧发生器以及药液仓，将臭氧以及药液仓内的pH调节剂和稳定剂加入混合反应器，搅拌电机使油基钻井岩屑与pH调节剂和稳定剂混合并发生反应。依据油基钻屑含油率以及可浸出重金属含量，臭氧通入15-30min，流量10L/min，臭氧浓度50g/m³，pH调节剂和稳定剂8-40kg，混合搅拌转速为20-50r/min，搅拌时间为15-40min。停止通入臭氧后，继续搅拌10min，以促进重金属稳定化。搅拌结束后，混合反应器内的气体经排气口排出。排气结束后，在出料口电动液压推杆的作用下，出料口打开，物料从混合反应器底部，经出料皮带输送机排出。通过本系统能实现油基钻井岩屑基油组份的去除率＞90％，处理后的岩屑含油率＜1％，重金属浸出液浓度满足《污水综合排放标准》(GB8978-1996)1-2级标准，实现油基钻井岩屑基油组份的去除与重金属的稳定化处理。

本实施例具有所述的结构简单，操作方便，控制准确，成本低廉，处理流程短，处理效率高，无二次污染，适用范围广，在处理油基钻井岩屑中的油类物质的同时，实现了重金属的稳定化处理等积极效果。

Claims (8)

1.一种油基钻屑氧化及稳定化处理装置，其特征是：油基钻屑氧化及稳定化处理装置包括输送机构、混合反应器、臭氧发生器和药液仓，输送机构上方出口与混合反应器相对设置，混合反应器连通臭氧发生器和药液仓，混合反应器设有搅拌机构，混合反应器下方有出料口。

2.根据权利要求1所述的油基钻屑氧化及稳定化处理装置，其特征是：螺旋输送机构设有投料口，投料口的底部连接有螺旋输送机下方，混合反应器侧壁与臭氧发生器和药液仓相连接，混合反应器上方设有排气口，搅拌机构由搅拌电机驱动，下方出料口设有电动液压推杆，混合反应器底部设有出料皮带输送机。

3.根据权利要求1或2所述的油基钻屑氧化及稳定化处理装置，其特征是：混合反应器、臭氧发生器、电动液压推杆、搅拌电机、药液仓固定在架体上，架体底部设有称重传感器。

4.一种油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特征是：油基钻屑氧化及稳定化处理方法包括以下工艺过程，

(1)油基钻屑输送

油基钻屑经螺旋输送机输送投入混合反应器；

(2)氧化和稳定处理

混合反应器中通入臭氧进行氧化，加入PH调节剂和稳定剂，在搅拌条件下，进行混合并发生反应，实现重金属稳定化；

(3)出料

经过臭氧氧化和稳定处理后的物料，从混合反应器出料口排出。

5.根据权利要求4所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特征是：PH调节剂和稳定剂为石灰、草木灰、熟石灰、活性炭或沸石中的一种或几种。

6.根据权利要求4所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特征是：油基钻屑输送进入混合反应器后进行称重，或者输送前进行称重，按照油基钻屑重量进行臭氧氧化和加入PH调节剂和稳定剂。

7.根据权利要求4、5或6所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特征是：氧化和稳定处理时，通过臭氧发生器产生臭氧，通过入臭氧时间为15-30min，通过搅拌电机驱动使油基钻屑与pH调节剂和稳定剂混合搅拌15-40min，混合搅拌转速为20-50r/min，促进基油组份的去除与重金属的稳定化。

8.根据权利要求7所述的油基钻屑氧化及稳定化处理方法，其特征是：混合反应器侧壁装有电器柜、臭氧发生器、药液仓，混合反应器出料口有电动液压推杆，出料口下方配有出料皮带输送机，电器柜控制螺旋输送机加入混合反应器内的油基钻屑重量，电器柜控制混合反应器搅拌电机、臭氧发生器、药液仓、出料口电动液压推杆、出料皮带输送机的启动与停机。