CN108119075A - 一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于海上油气田环境保护领域，具体提供了一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，包括立式锤磨总成、电磁加热系统、密封与支撑系统三部分。含油钻屑由进料通道进入立式锤磨总成，传动轴带动径向锤磨叶片和轴向锤磨叶片旋转，使含油钻屑中的固相被不断锤磨、破碎，进而产生锤磨热并减小油液扩散距离，同时电磁加热系统使立式锤磨筒体升温，因此，在锤磨热和电磁加热的复合作用下，含油钻屑中的油液汽化分离，并且立式锤磨筒体外裹的保温层能够有效抑制热量散失。本发明很好地解决了其他结构存在的缺点和不足，具有占地面积小、处理效率高、能耗低的优点，实现了含油钻屑的高效、安全处理，满足海上油气田绿色开发的环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，属于海上油气田环境保护领域。
背景技术
随着海上油气田的深度开发，其对钻井液提出了更高更苛刻的要求，而油基钻井液因其良好的流变性、滤失控制性及润滑性，广泛应用于海上油气钻井过程的部分甚至全部井段，但也将伴随产生大量的含油钻屑。含油钻屑内含大量的废油、钻井液添加剂及其他有害物质，如处理不当将对海洋环境产生巨大的危害。我国含油钻屑处理装备及技术的研究水平已经成为制约我国海上油气田绿色开发的环保瓶颈之一。
目前，国内外对海洋油气开发过程产生的含油钻屑的处理一般采用“海上收集—船送—陆地集中处理”或回注地层的处理方法，然而，前者处理费用高昂，后者不仅浪费了大量的基油资源，而且技术难度大，成本高，并不适用于规模化推广应用。此外，受限于海上钻井平台的甲板面积，陆上含油钻屑处理采用的微生物处理、溶剂萃取、焚烧等处理方法，皆因需要较大的占地面积，而无法适用于海上工况。因此，发明一种经济有效的适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，更加满足海上处理的现场要求，对绿色开发海上油气、保护海洋环境及保证企业的可持续发展都有重要意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，以期解决含油钻屑的海上处理问题，满足对海上油气田环境保护的需要。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
本发明一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，包括立式锤磨总成、电磁加热系统、密封与支撑系统三部分。
所述立式锤磨总成包括轴向锤磨叶片、径向锤磨叶片、传动轴、立式锤磨筒体、端盖、扰流装置，轴向锤磨叶片以花键联接的方式安装在传动轴上，并通过限位螺钉使轴向锤磨叶片安装于传动轴底端；轴向锤磨叶片的轴向叶片基体为六叶片结构，轴向叶片基体上焊接锤磨体，锤磨体顶部堆焊有材料为硬质合金的叶片耐磨层；径向锤磨叶片为三叶片结构，通过花键联接的方式，以60°为安装偏角安装在传动轴上；根据含油钻屑处理量的需要，沿传动轴轴向排列6～8组径向锤磨叶片，并通过套筒固定径向锤磨叶片的轴向位置，防止径向锤磨叶片发生轴向窜动；立式锤磨筒体的内壁堆焊有材料为硬质合金的筒体耐磨层；立式锤磨筒体上端焊接进料通道，底端中心焊接排固通道，底端外缘开孔用以与现场的机架联接；端盖通过螺栓与立式锤磨筒体联接，端盖内安装扰流装置，扰流装置通过紧定螺钉安装在传动轴上。
所述电磁加热系统包括保温棉、电磁加热圈、电磁加热控制器，保温棉包裹立式锤磨筒体外壁并由钢带固定；电磁加热圈由4～8组构成，每组有4～12圈，根据不同组分的含油钻屑的热解析需要选择电磁加热圈的组数及圈数，并将电磁加热圈的导线接到电磁加热控制器的输入线上；电磁加热圈套装在保温棉上并扎带固定。
所述密封与支撑系统包括动密封、支撑体、支撑端盖、回转支承，动密封为填料式密封，通过螺栓安装在端盖上；支撑体右侧开口以通过排气通道，上部通过螺栓与支撑端盖联接，下部通过螺栓与端盖联接；回转支承内圈通过螺栓与传动轴联接，外圈通过螺栓与支撑端盖联接，使得传动轴的载荷可以通过回转支承传递到支撑端盖，进而通过支撑体、端盖、立式锤磨筒体传递到机架。
本发明具有的有益效果是：(1)本发明一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，采用立式布置结构，极大减小了装置的占地面积，可以满足海洋钻井平台对装置占地面积的要求；(2)本发明所采用的锤磨与电磁加热复合的热解析方式，较单一的锤磨热解析方式而言，能耗低、振动小，较单一的电磁加热解析方式而言，含油钻屑受热更均匀、处理效率更高，实现了海上含油钻屑的高效、安全、绿色处理；(3)本发明所设计的立式锤磨总成结构，使得含油钻屑中的固相被不断锤磨、破碎，不仅减小了固相间隙中的油液扩散至固相表面的距离，而且固相摩擦产生的热量也是热解析过程的重要热源，从而达到了提高含油钻屑处理效率的目的；(4)本发明所采用的轴向锤磨叶片，使得位于立式锤磨筒体底部的难以处理的含油钻屑也能够被良好锤磨，提高了含油钻屑的处理效果；(5)本发明所使用的电磁加热系统，提高了装置的热效率和热利用率，降低了立式复合热解析装置的能耗。
附图说明：
图1为本发明一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构的主视图。
图2为本发明图1的A-A截面图。
图3为轴向锤磨叶片的轴测图。
图4为轴向锤磨叶片的主视图。
图5为轴向锤磨叶片的B-B截面图。
图6为电磁加热系统的连接示意图。
图中：1-进料通道；2-端盖；3-紧定螺钉；4-扰流装置；5-支撑端盖；6-回转支承；7-动密封；8-支撑体；9-排气通道；10-套筒；11-传动轴；12-轴向锤磨叶片；13-排固通道；14-限位螺钉；15-立式锤磨筒体；16-筒体耐磨层；17-径向锤磨叶片；18-叶片耐磨层；19-锤磨体；20-轴向叶片基体；21-保温棉；22-电磁加热圈；23-电磁加热控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本发明一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，包括电磁加热系统、立式锤磨总成、密封与支撑系统三部分。
所述立式锤磨总成包括轴向锤磨叶片12、径向锤磨叶片17、传动轴11、立式锤磨筒体15、端盖2、扰流装置4，轴向锤磨叶片12以花键联接的方式安装在传动轴11上，并通过限位螺钉14使轴向锤磨叶片12安装于传动轴11底端；轴向锤磨叶片12的轴向叶片基体20为六叶片结构，轴向叶片基体20上焊接锤磨体19，锤磨体19顶部堆焊有材料为硬质合金的叶片耐磨层18；径向锤磨叶片17为三叶片结构，通过花键联接的方式，以60°为安装偏角安装在传动轴11上；根据含油钻屑处理量的需要，沿传动轴11轴向排列6～8组径向锤磨叶片17，并通过套筒10固定径向锤磨叶片17的轴向位置，防止径向锤磨叶片17发生轴向窜动；立式锤磨筒体15的内壁堆焊有材料为硬质合金的筒体耐磨层16；立式锤磨筒体15上端焊接进料通道1，底端中心焊接排固通道13，底端外缘开孔用以与现场的机架联接；端盖2通过螺栓与立式锤磨筒体15联接，端盖2内安装扰流装置4，扰流装置4通过紧定螺钉3安装在传动轴11上。
所述电磁加热系统包括保温棉21、电磁加热圈22、电磁加热控制器23，保温棉21包裹立式锤磨筒体15外壁并由钢带固定；电磁加热圈22由4～8组构成，每组有4～12圈，根据不同组分的含油钻屑的热解析需要选择电磁加热圈22的组数及圈数，并将电磁加热圈22的导线接到电磁加热控制器23的输入线上；电磁加热圈22套装在保温棉21上并扎带固定。
所述密封与支撑系统包括动密封7、支撑体8、支撑端盖5、回转支承6，动密封7为填料式密封，通过螺栓安装在端盖2上；支撑体8右侧开口以通过排气通道9，上部通过螺栓与支撑端盖5联接，下部通过螺栓与端盖2联接；回转支承6内圈通过螺栓与传动轴11联接，外圈通过螺栓与支撑端盖5联接，使得传动轴11的载荷可以通过回转支承6传递到支撑端盖5，进而通过支撑体8、端盖2、立式锤磨筒体15传递到机架。
本发明一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构的工作过程如下：
含油钻屑由进料通道进入立式锤磨总成，径向锤磨叶片和轴向锤磨叶片在传动轴的带动下以500～700r/min的转速旋转，一方面，大部分含油钻屑在离心力的作用下，被运移至由立式锤磨筒体和径向锤磨叶片顶部构成的径向锤磨区域，另一方面，小部分含油钻屑在重力的作用下，被运移至由立式锤磨筒体和轴向锤磨叶片顶部构成的轴向锤磨区域；含油钻屑在锤磨力的作用下，其中的固相被不断搅拌、锤磨、破碎，粒径不断减小，并且固相之间相互摩擦生热，同时，电磁加热控制器控制高速变化的高频高压电流流过电磁加热圈以产生高速变化的交变磁场，使得立式锤磨筒体内的载流子高速无规则运动，载流子相互碰撞、摩擦而产生热能并使立式锤磨筒体升温，进而将热能传导至含油钻屑，并且立式锤磨筒体外裹的保温层能够有效抑制立式锤磨筒体内的热量散失；在锤磨热和电磁加热两种热量的复合作用下，含油钻屑中的油液达到沸点而汽化，并形成气相的蒸汽流，实现油液从含油钻屑中热解析分离；由于蒸汽流的质量与密度均远小于固相，使得蒸汽流所受离心力较小，进而集聚于立式锤磨筒体的中心，并流入端盖内腔，而安装于内腔的扰流器将加速蒸汽流从排气通道排出，同时动密封可以有效防止工作过程中蒸汽流的漏失；固相在重力和固相间挤压力的作用下仅能通过排固通道排出。
Claims (2)
1.一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，包括立式锤磨总成、电磁加热系统、密封与支撑系统三部分，其特征在于：所述立式锤磨总成包括轴向锤磨叶片(12)、径向锤磨叶片(17)、传动轴(11)、立式锤磨筒体(15)、端盖(2)、扰流装置(4)，轴向锤磨叶片(12)以花键联接的方式安装在传动轴(11)上，并通过限位螺钉(14)使轴向锤磨叶片(12)安装于传动轴(11)底端；轴向锤磨叶片(12)的轴向叶片基体(20)为六叶片结构，轴向叶片基体(20)上焊接锤磨体(19)，锤磨体(19)顶部堆焊有材料为硬质合金的叶片耐磨层(18)；径向锤磨叶片(17)为三叶片结构，通过花键联接的方式，以60°为安装偏角安装在传动轴(11)上；根据含油钻屑处理量的需要，沿传动轴(11)轴向排列6～8组径向锤磨叶片(17)，并通过套筒(10)固定径向锤磨叶片(17)的轴向位置，防止径向锤磨叶片(17)发生轴向窜动；立式锤磨筒体(15)的内壁堆焊有材料为硬质合金的筒体耐磨层(16)；立式锤磨筒体(15)上端焊接进料通道(1)，底端中心焊接排固通道(13)，底端外缘开孔用以与现场的机架联接；端盖(2)通过螺栓与立式锤磨筒体(15)联接，端盖(2)内安装扰流装置(4)，扰流装置(4)通过紧定螺钉(3)安装在传动轴(11)上；所述电磁加热系统包括保温棉(21)、电磁加热圈(22)、电磁加热控制器(23)，保温棉(21)包裹立式锤磨筒体(15)外壁并由钢带固定；电磁加热圈(22)由4～8组构成，每组有4～12圈，根据不同组分的含油钻屑的热解析需要选择电磁加热圈(22)的组数及圈数，并将电磁加热圈(22)的导线接到电磁加热控制器(23)的输入线上；电磁加热圈(22)套装在保温棉(21)上并扎带固定；所述密封与支撑系统包括动密封(7)、支撑体(8)、支撑端盖(5)、回转支承(6)，动密封(7)为填料式密封，通过螺栓安装在端盖(2)上；支撑体(8)右侧开口以通过排气通道(9)，上部通过螺栓与支撑端盖(5)联接，下部通过螺栓与端盖(2)联接；回转支承(6)内圈通过螺栓与传动轴(11)联接，外圈通过螺栓与支撑端盖(5)联接，使得传动轴(11)的载荷可以通过回转支承(6)传递到支撑端盖(5)，进而通过支撑体(8)、端盖(2)、立式锤磨筒体(15)传递到机架。
2.根据权利要求1所述的一种适用于海洋油气开发含油钻屑处理的立式布置结构，其特征在于：传动轴(11)带动径向锤磨叶片(17)和轴向锤磨叶片(12)旋转，使得含油钻屑中的固相被不断锤磨、破碎，进而产生锤磨热并减小油液扩散距离；电磁加热控制器(23)控制高速变化的高频高压电流流过电磁加热圈(22)以产生高速变化的交变磁场，使得立式锤磨筒体(15)内的载流子高速无规则运动，载流子相互碰撞、摩擦而产生热能并使立式锤磨筒体(15)升温，进而将热能传导至含油钻屑；在锤磨热和电磁加热两种热量的复合作用下，含油钻屑中的油液汽化分离，并且立式锤磨筒体(15)外裹的保温层能够有效抑制立式锤磨筒体(15)内的热量散失。
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