CN106968629B - 一种全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备。包括振动干燥装置、钻屑快速沉降装置、脱液干燥装置、离心机收集罐、螺旋输送机、控制系统和管汇。本发明的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备在不改变现有钻井工艺和井队原有的固控系统情况下，对石油钻井全井段产生的钻屑和废弃钻井液进行不落地现场固液分离处理，回收可重复利用的钻井液。其有益效果是：1、能够对石油钻井全井段产生的钻屑和废弃钻井液进行不落地现场固液分离处理；2、回收的钻井液没有改变原有钻井液性能；3、彻底去掉大循环池；4、清水钻进阶段对钻屑进行清污分开处理，达到减量化处理目标，降低后期岩屑无害化处理难度。

Description

一种全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备

技术领域

本发明涉及石油钻井装备领域，尤其是一种对石油钻井全井段产生的钻屑及废弃钻井液不落地处理装备。

背景技术

在石油钻井过程中产生大量的钻井废弃物（包括废弃钻井液及岩屑）露天堆放在钻井液池中，会造成废弃物的渗漏和溢出，对周围环境的土壤、大气、地表水和地下水造成严重污染，随着史上最严环保法的实施，对环境保护的要求越来越高。因此，钻井过程中需要去掉大循环池，实现废弃钻井液及钻屑不落地钻井。

在石油钻井时，根据井身结构，把石油钻井分为钻导眼阶段、清水钻进阶段、钻井液钻进阶段不同的钻进阶段。每个钻进阶段由于地层不同，钻井液性能不同，产生的钻屑性能不同，回收的钻井液性能也不同。另外，完钻后固控系统中的废弃钻井液也需要进行不落地处理。因此需要对石油钻井全井段产生的钻屑及废弃钻井液进行分阶段不落地处理。

其中清水钻进阶段，机械钻速快、泵排量大、井底上返的钻屑量大、岩屑细小、固液分离难度大。目前钻井时，都需要挖一个大循环池来慢慢自然沉淀，固相沉降到循环池底部，上部清液采用一台漂浮式潜水泵直接将清液抽到钻井泵吸入罐，继续参加循环。

欧美国家石油钻井没有清水钻进阶段，石油钻井全井段产生的钻屑多采用固-液分离技术、干物填埋、液相经处理达标后外排或回用方法解决钻井液不落地问题。

目前，国内废弃钻井物处理大多数仍然采用大钻井液池现场固化处理方法。该方法具有材料运输量少、施工速度快、施工成本低，是当前各大油田废弃钻井液处理采用最多的方法之一。

在不改变现有钻井工艺、钻井液体系和井队原有的固控系统情况下对石油钻井全井段产生的钻屑进行不落地现场固液分离处理，并回收可重复利用的钻井液，是做到废弃钻井液及钻屑不落地处理的关键。国内各油田都在进行研究，也进行了石油钻进阶段性现场试验，形成不落地相关装置。这些装置不能对清水钻进阶段的钻屑进行快速沉降处理，因此不是真正意义上的石油钻井全井段不落地处理。

例如：中国专利申请号“201410555964” 的发明专利公开了“钻井废弃钻井液不落地无害化处理系统及其处理方法”，该处理系统包括可拆卸钻井液收集池、车载式钻井液处理装置、处理场防渗地面层，无害化固相临时堆放场和可拆卸已处理钻井液回用池，解决钻井废弃钻井液污染问题。申请号“201310136116”的发明专利公开了“撬装式油田钻井泥浆不落地无害化处理装置”，包括振动筛、加热器、离心机、初级制浆撬、精细制浆撬、加药罐及水处理系统，主要解决现有的钻井钻井液处理装置对钻井液，尤其是油基钻井液处理效果不理想、自动化程度低的问题。申请号“201310574028.1”的发明专利公开了“一种废弃钻井液处理装置”，是采用高效振动筛、离心机、电化学处理装置对废弃钻井液中的有效液相成分与废弃的固相成分相分离。申请号“200920091118.4”公开了“废弃钻井液随钻处理成套设备”，技术方案是先采用复合絮凝处理含有岩屑的废弃水基钻井液，再经过压滤机干燥岩屑，对压滤机的污水进行精细过滤深度处理。复合絮凝破坏了水基钻井液的性能，不能回收水基钻井液。申请号“200710179773.0”的发明专利公开了“一种废弃钻井液无害处理的方法”，技术方案采用了对废弃钻井液先复合絮凝，再经过真空吸附把水体从钻井液中脱离出来。然后采用复合过滤、微孔过滤后分离得到无害化泥饼和油状物，对油状物进行除油复合过滤和反渗透处理，得到可重复利用的淡水。以上专利公开虽然固液分离工艺不同，但是均不能对石油钻井全井段产生的钻屑进行现场不落地固液分离处理。

综上所述，针对石油钻井过程中产生大量的钻屑及废弃钻井液目前还缺乏简便易行、成本较低的全井段钻屑及废弃钻井液现场不落地处理技术与装备，以解决钻井全井段钻屑现场不落地处理和回收钻井液的问题，去掉大循环池，真正实现绿色钻井。

发明内容

本发明为解决现有石油钻井全井段存在的上述技术问题，采用一种全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，在不改变现有钻井工艺和井队原有的固控系统情况下对石油钻井全井段产生的钻屑和废弃钻井液进行不落地固液分离处理，同时回收可重复利用的钻井液。

为解决上述问题，本发明的技术解决方案是：

一种全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，包括振动干燥装置43、钻屑快速沉降装置37、脱液干燥装置39、离心机收集罐35和连接管汇，所述的振动干燥装置43包括振动筛收集槽1、振动筛收集罐2、干燥筛4和泵A3、泵B5、控制系统A6，其中，振动筛收集罐2分成液相仓7和固相仓8，振动筛收集槽1放置固相仓8上，干燥筛4放置在液相仓7上，干燥筛4的固相出料口通入固相仓8，泵A3设置在固相仓8内，泵B5设置在液相仓7内；所述的钻屑快速沉降装置37包括泥仓9、沉降罐体10、进液仓11、螺旋输送机A12、出液仓14和泵C15、控制系统B13，其中，进液仓11、沉降罐体10和出液仓14之间相互联通，其底部都通过漏斗与螺旋输送机A12联通，螺旋输送机A12的出料口与泥仓9联通，泥仓9上设有泵C15；所述的脱液干燥装置39包括接渣斗17、脱液机18、进料斗19和控制系统C20，其中，进料斗19和接渣斗17分别连接在脱液机18上、下；所述的离心机收集罐35包括收集槽24、泵D25、罐体27和控制系统D28，其中，收集槽24一端接入罐体27，泵D25设置在罐体27上；所述管汇包括：连接于井队缓冲罐31和钻屑快速沉降装置37的进液仓11之间的管件A32，连接于井队固控系统29和钻屑快速沉降装置37的出液仓14之间的管件B33，连接于离心机收集罐35的泵D25和振动干燥装置43的固相仓8之间的管件C36，连接于钻屑快速沉降装置37的泵C15和振动干燥装置43的干燥筛4之间的管件D38，连接于振动干燥装置43的干燥筛4和脱液干燥装置39之间的脱液机18之间的管件E40，连接于振动干燥装置43的泵A3和脱液干燥装置39的进料斗19之间的管件F41，连接于井队固控系统29和振动干燥装置43的泵B5之间的管件G42，连接于振动干燥装置43的泵B5和钻屑快速沉降装置37的进液仓11之间的管件，连接于振动干燥装置43的液相仓7与井队固控系统29的管件。

上述方案进一步包括：

所述离心机收集罐35的罐体27内装有搅拌器26；所述的脱液干燥装置39还包括螺旋输送机B21，螺旋输送机C21的进料口设在接渣斗17的正下方。

所述的脱液干燥装置39脱液机18下方设置底座16，螺旋输送机B21由支腿22倾斜支撑；所述的离心机收集罐35收集槽24由支撑架23倾斜支撑。

所述的控制系统A6、控制系统B13、控制系统C20、控制系统D28均为变频控制系统。

所述的控制系统A6、控制系统B13、控制系统C20、控制系统D28由单片机集中控制。

本发明的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备在不改变现有钻井工艺和井队原有的固控系统情况下，对石油钻井全井段产生的钻屑和废弃钻井液进行不落地现场固液分离处理，回收可重复利用的钻井液。

与现有技术相比，其有益效果是：1、能够对石油钻井全井段产生的钻屑和废弃钻井液进行不落地现场固液分离处理；2、回收的钻井液没有改变原有钻井液性能；3、彻底去掉大循环池；4、清水钻进阶段对钻屑进行清污分开处理，达到减量化处理目标，降低后期岩屑无害化处理难度。

附图说明

图1为本发明的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备连接示意图；为

图2为图1中钻屑快速沉降装置俯视图

图3为图2的主视图；

图4为图1中脱液干燥装置示意图；

图5为图1中离心机收集罐示意图；

图6为图1中振动干燥装置示意图；

图7为本发明的装备在钻导眼及钻井液钻进阶段不落地工艺流程图；

图8为本发明的装备在清水钻进阶段工艺流程图；

图9为本发明的装备在完钻后处理阶段工艺流程图。

附图标记：1-振动筛收集槽、2-振动筛收集罐、3-泵A、4-干燥筛、5-泵B、6-控制系统A、7-液相仓、8-固相仓、9-泥仓、10-沉降罐体、11-进液仓、12-螺旋输送机A、13-控制系统B、14-出液仓、15-泵C、16-底座、17-接渣斗、18-脱液机、19-进料斗、20-控制系统C、21-螺旋输送机B、22-支腿、23-支撑架、24-收集槽、25-泵D、26-搅拌器、27-罐体、28-控制系统D、29-井队固控系统、30-井队振动筛、31-井队缓冲罐、32-管汇、33-管汇、34-井队除砂器（包括除泥器、离心机）、35-离心机收集罐、36-管件、37-钻屑快速沉降装置、38-管件、39-脱液干燥装置、40-管件、41-管件、42-管件、43-振动干燥装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，本发明的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，包括振动干燥装置43、钻屑快速沉降装置37、脱液干燥装置39、离心机收集罐35和连接管汇。

参见图2和3，钻屑快速沉降装置37包括泥仓9、沉降罐体10、进液仓11、螺旋输送机A12、出液仓14和泵C15、控制系统B13，其中，进液仓11、沉降罐体10和出液仓14之间相互联通，其底部都通过漏斗与螺旋输送机A12联通，螺旋输送机A12的出料口与泥仓9联通，泥仓9上设有泵C15。

参见图4，所述的脱液干燥装置39包括接渣斗17、脱液机18、进料斗19和控制系统C20，其中，进料斗19和接渣斗17分别连接在脱液机18上、下。

参见图5，离心机收集罐35包括收集槽24、泵D25、罐体27和控制系统D28，其中，收集槽24一端接入罐体27，泵D25设置在罐体27上。

参见图6，振动干燥装置43包括振动筛收集槽1、振动筛收集罐2、干燥筛4和泵A3、泵B5、控制系统A6，其中，振动筛收集罐2分成液相仓7和固相仓8，振动筛收集槽1放置固相仓8上，干燥筛4放置在液相仓7上，干燥筛4的固相出料口通入固相仓8，泵A3设置在固相仓8内，泵B5设置在液相仓7内。

参见图1，管汇包括：连接于井队缓冲罐31和钻屑快速沉降装置37的进液仓11之间的管件A32，连接于井队固控系统29和钻屑快速沉降装置37的出液仓14之间的管件B33，连接于离心机收集罐35的泵D25和振动干燥装置43的固相仓8之间的管件C36，连接于钻屑快速沉降装置37的泵C15和振动干燥装置43的干燥筛4之间的管件D38，连接于振动干燥装置43的干燥筛4和脱液干燥装置39之间的脱液机18之间的管件E40，连接于振动干燥装置43的泵A3和脱液干燥装置39的进料斗19之间的管件F41，连接于井队固控系统29和振动干燥装置43的泵B5之间的管件G42，连接于振动干燥装置43的泵B5和钻屑快速沉降装置37的进液仓11之间的管件，连接于振动干燥装置43的液相仓7与井队固控系统29的管件。

上述实施例进一步包括：

所述离心机收集罐35的罐体27内装有搅拌器26；所述的脱液干燥装置39还包括螺旋输送机B21，螺旋输送机C21的进料口设在接渣斗17的正下方。

所述的脱液干燥装置39脱液机18下方设置底座16，螺旋输送机B21由支腿22倾斜支撑；所述的离心机收集罐35收集槽24由支撑架23倾斜支撑。

所述的控制系统A6、控制系统B13、控制系统C20、控制系统D28均为变频控制系统。

所述的控制系统A6、控制系统B13、控制系统C20、控制系统D28由单片机集中控制。

本发明工作流程是对石油钻井全井段产生的钻屑及废弃钻井液进行分阶段不落地处理。

参见图7，钻导眼阶段：此阶段石油钻井，井底上返的固液混合物经过井队振动筛30分离出来的钻屑通过振动干燥装置43中的振动筛收集槽1进入到振动筛收集罐2的固相仓8，井队除砂器、除泥器、离心机34分离出来的钻屑通过离心机收集罐35中的收集槽24进入到罐体27中，并由泵D25泵入振动筛收集罐2中的固相仓8。泵A3把振动筛收集罐2的固相仓8的钻屑泵入到脱液干燥装置39中的进料斗19后,由脱液机18进行脱液干燥，排出的液相进入干燥筛4进行初步脱液干燥，排出的固相形成泥饼用螺旋输送机B21输走。干燥筛4通过的液相进入振动筛收集罐2中的液相仓7，这些可以回收的钻井液用泵B5输送到井队固控系统29循环利用，干燥筛4筛出的固相进入振动筛收集罐2的固相仓8。控制系统A6控制泵3、泵5、干燥筛4及控制整个装备的总电源。控制系统C20控制脱液机18、螺旋输送机21。

参见图8，清水钻进阶段：此阶段石油钻井，井底上返的固液混合物通过井队缓冲罐31进入钻屑快速沉降装置37。首先固液混合物从进液仓11进入沉降罐体10中进行快速沉降、固液分离，上部分离出的清水通过出液仓14直接进入井队固控系统29进行清水钻进；下部分分离出来的污泥由螺旋输送机A13输送到泥仓9中由泵C15泵入振动干燥装置43中的干燥筛4 进行脱液干燥处理，干燥筛4通过的液相进入振动筛收集罐2中的液相仓7，并由泵B5泵入钻屑快速沉降装置37再次进行沉降，筛出的固相进入振动筛收集罐2的固相仓8，再由泵A3泵入到脱液干燥装置37中的进料斗19后由脱液机18进行脱液干燥，排出的液相进入干燥筛4进行脱液干燥，排出的固相形成泥饼用螺旋输送机21输走。控制系统B13控制泵C15、螺旋输送机A12。钻屑快速沉降装置37可以采用两台串联使用，提高固液分离效。

钻井液钻进阶段：钻井液钻进阶段工艺方案与钻导眼钻进阶段相同。

参见图9，完钻后处理阶段：完钻后储存在井队循环罐中钻井液，先用井队除砂器、除泥器、离心机34进行固液分离，分离出来的液相就是回收的钻井液，可以储存到井队的储备罐，留着下口井使用。分离出来的固相通过离心机收集罐35中的收集槽24进入到罐体27中，泵D25把罐体27中的钻屑泵入振动筛收集罐2中的固相仓8，由泵A3泵入到进料斗19后由脱液机18进行脱液干燥，排出的液相进入干燥筛4进行脱液干燥，排出的固相形成泥饼用螺旋输送机B21输走。干燥筛4通过的液相采用泵B5输送到井队储备罐中，筛出的固相进入振动筛收集罐2的固相仓8，由泵A3泵入到进料斗19后由脱液机18进行脱液干燥。螺旋输送机B21输出的固相泥饼，可直接用车运离井场。

Claims (5)

1.一种全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，包括振动干燥装置（43）、钻屑快速沉降装置（37）、脱液干燥装置（39）、离心机收集罐（35）和连接管汇，其特征在于：所述的振动干燥装置（43）包括振动筛收集槽（1）、振动筛收集罐（2）、干燥筛（4）和泵A（3）、泵B（5）、控制系统A（6），其中，振动筛收集罐（2）分成液相仓（7）和固相仓（8），振动筛收集槽（1）放置固相仓（8）上，干燥筛（4）放置在液相仓（7）上，干燥筛（4）的固相出料口通入固相仓（8），泵A（3）设置在固相仓（8）内，泵B（5）设置在液相仓（7）内；所述的钻屑快速沉降装置（37）包括泥仓（9）、沉降罐体（10）、进液仓（11）、螺旋输送机A（12）、出液仓（14）和泵C（15）、控制系统B（13），其中，进液仓（11）、沉降罐体（10）和出液仓（14）之间相互联通，其底部都通过漏斗与螺旋输送机A（12）联通，螺旋输送机A（12）的出料口与泥仓（9）联通，泥仓（9）上设有泵C（15）；所述的脱液干燥装置（39）包括接渣斗（17）、脱液机（18）、进料斗（19）和控制系统C（20），其中，进料斗（19）和接渣斗（17）分别连接在脱液机（18）上、下；所述的离心机收集罐（35）包括收集槽（24）、泵D（25）、罐体（27）和控制系统D（28），其中，收集槽（24）一端接入罐体（27），泵D（25）设置在罐体（27）上；所述管汇包括：连接于井队缓冲罐（31）和钻屑快速沉降装置（37）的进液仓（11）之间的管件A（32），连接于井队固控系统（29）和钻屑快速沉降装置（37）的出液仓（14）之间的管件B（33），连接于离心机收集罐（35）的泵D（25）和振动干燥装置（43）的固相仓（8）之间的管件C（36），连接于钻屑快速沉降装置（37）的泵C（15）和振动干燥装置（43）的干燥筛（4）之间的管件D（38），连接于振动干燥装置（43）的干燥筛（4）和脱液干燥装置（39）之间的脱液机（18）之间的管件E（40），连接于振动干燥装置（43）的泵A（3）和脱液干燥装置（39）的进料斗（19）之间的管件F（41），连接于井队固控系统（29）和振动干燥装置（43）的泵B（5）之间的管件G（42），连接于振动干燥装置（43）的泵B（5）和钻屑快速沉降装置（37）的进液仓（11）之间的管件，连接于振动干燥装置（43）的液相仓（7）与井队固控系统（29）的管件。

2.根据权利要求1所述的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，其特征在于：所述离心机收集罐（35）的罐体（27）内装有搅拌器（26）；所述的脱液干燥装置（39）还包括螺旋输送机B（21），螺旋输送机B（21）的进料口设在接渣斗（17）的正下方。

3.根据权利要求2所述的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，其特征在于：所述的脱液干燥装置（39）脱液机（18）下方设置底座（16），螺旋输送机B（21）由支腿（22）倾斜支撑；所述的离心机收集罐（35）收集槽（24）由支撑架（23）倾斜支撑。

4.根据权利要求1或2、3所述的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，其特征在于：所述的控制系统A（6）、控制系统B（13）、控制系统C（20）、控制系统D（28）均为变频控制系统。

5.根据权利要求4所述的全井段钻屑及废弃钻井液不落地处理装备，其特征在于：所述的控制系统A（6）、控制系统B（13）、控制系统C（20）、控制系统D（28）由单片机集中控制。