CN111249776A - 钻井泥浆一体化多级分离装置 - Google Patents

Abstract

一种钻井泥浆一体化多级分离装置。主要目的在于提供一种装置，可以快速有效的对钻井泥浆进行固液分离、填埋以及回收石油类有机成分。其特征在于：包括分离间、存储间、工作间以及工具间，分离间内工作部件为二级液液旋流器；分离间具有油相水相混合腔、一级混合入口腔、固相腔、油相腔、二级混合入口腔和水相固相混合腔六个腔室；存储间内具有油相收集管、水相收集管、加热棒、油相排出管、水相排出管、底部水相收集管以及液位传感器；工作间内设置有工作电机、工作柱塞泵和加热炉，工作电机作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源，驱动工作柱塞泵工作；工作柱塞泵通过油相收集管对存储间内的油相进行收集，并将油相由油相排出管连接的油相出料口排出。

Description

钻井泥浆一体化多级分离装置

技术领域

本发明涉及一种钻井泥浆处理设备。

背景技术

在油气田勘探开发钻井过程中，必然会产生大量的钻井废弃泥浆。钻井废弃泥浆中包含污水、黏土、加重材料、各种化学试剂、污油以及钻屑的多项胶体及悬浮液等，主要包括液相、固相以及化学处理试剂三个部分所构成的，若不对这些废弃泥浆进行处理加工，势必会对外部环境造成较大的污染及危害。大多数油田将钻井生产过程中产生的废弃钻井液挖池存放，待钻井完井工作结束后对废弃物存储池中的废弃液进行直接固化处理。这种固化处理方法化学药剂消耗量大，效果不理想，自动化程度低，成本高，无法彻底达到无害化处理的结果，不能完全消除污染隐患。在近几年的调查研究中发现，我国每年的钻井行业中的钻井废弃泥浆的总量在6000万吨以上，污染物总量约1000万吨。目前也有一些钻井泥浆处理装置，但这些装置在实现相间分离时效率低下，分离不彻底，且大多数只能对这些废弃泥浆进行常规的固化处理，常规的固化处理不能消除废液中磷、氨、氮、砷、铬、汞等物质的，这些物质对于土地的污染性非常严重和不可逆转，而且浪费了大量的电力和人力消耗。在现有分离装置中因旋流分离器结构简单、分离效率高、设备体积小、运行费用低、使用方便灵活等优点在现场得到广泛应用推广。随着新环保法的实施，要求井队加强对环境的污染治理工作的力度，各开发区块逐渐或已经禁止泥浆坑的挖掘，都需要废弃泥浆的不落地实时处理。但目前还没有一种装置可快速有效的对钻井泥浆进行固液分离、填埋。

发明内容

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种机动性能好、不毁坏耕地、撬装式灵活性高的钻井泥浆一体化多级分离装置，该装置可快速有效的对钻井泥浆进行固液分离、填埋，并回收石油类有机成分，减少对土地的污染，实现安全环保处理；可根据钻井作业不同阶段的钻井泥浆来液量不同调节装置处理量，达到最佳分离性能，并且该装置可节约电力和人力消耗，提高经济性。

本发明的技术方案是：该种钻井泥浆一体化多级分离装置包括分离间、存储间、工作间以及工具间，其中：

在分离间右侧上端设置有进料口，在分离间右侧下端设置有固相出料口，以实现泥浆混合液进入装置并将分离后的固相杂质排出装置；在分离间外壁焊接有固定扶梯；为控制进料口进液量，在进料口后端装配有控制球阀，进料口与3个并联的控制球阀相连，以实现控制泥浆进液量，满足不同工况下的进液量需求；分离间内主要工作部件为一级固液旋流器和二级液液旋流器；分离间具有油相水相混合腔、一级混合入口腔、固相腔、油相腔、二级混合入口腔和水相固相混合腔六个腔室；水相固相混合腔壁面上设置有水相排孔；泥浆混合液由进料口进入分离间后，首先进入一级混合入口腔，然后进入一级固液旋流器；经过一级固液旋流器的旋流分离作用，泥浆混合液中密度较小的油相和水相被举升至油相水相混合腔，而泥浆混合液中密度较大的泥砂等固相物质由一级固液旋流器的底部出口排放至固相腔内；经过一级固液旋流器旋流分离后的油相水相混合液在油箱水箱混合腔内，然后通过混合腔与入口腔连接管进入二级混合入口腔内，并进入二级液液旋流器内进行二级油水两相分离；经过一级固液旋流器旋流分离后排放在固相腔的固相物质，通过固相腔与混合腔连接管进入水相固相混合腔；进入二级液液旋流器内的油水混合液，通过二级液液旋流器的旋流分离作用，密度较小的油相被举升至油相腔内，并通过油相排孔排出分离间；密度较大的水相被排放至水相固相混合腔内，部分水相与一级固液旋流器排出的泥砂等固相物质共同由固相出料口排出。

存储间边壁设置有水相出料口和油相出料口，以完成对分离后的水相和油相进行收集；在存储间顶部设置有维修盖；存储间内具有油相收集管、水相收集管、加热棒、油相排出管、水相排出管、底部水相收集管以及液位传感器；通过水相收集管对分离间底部的水相固相混合腔内的水相进行收集，通过底部水相收集管对存储间内静置分离后的水相进行收集，并最终由水相排出管（208）连接的水相出料口排出装置；当油相由分离间内的油相排孔排入存储间内之后，由油相收集管对油相进行收集；分离间底部的水相固相混合腔内的部分水相，由存储间内的水相收集管进行收集。

在工作间内设置有工作电机、工作柱塞泵和加热炉，工作电机作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源，驱动工作柱塞泵工作；存储间内的管道油相排出管、水相排出管、底部水相收集管延伸到工作间内部；工作柱塞泵通过油相收集管对存储间内的油相进行收集，并将油相由油相排出管连接的油相出料口排出。

本发明具有如下有益效果：本发明所提供的钻井泥浆一体化多级分离装置，机动性能好、不毁坏耕地、撬装式灵活性高，该装置可快速有效的对钻井泥浆进行固液分离、填埋，并回收石油类有机成分，减少对土地的污染，实现安全环保处理；可根据钻井作业不同阶段的钻井泥浆来液量不同调节装置处理量，达到最佳分离性能，并且该装置节约电力和人力消耗，提高经济性。

附图说明：

图1为钻井泥浆一体化处理装置整体外观图。

图2为钻井泥浆一体化处理装置轴向剖视图。

图3为钻井泥浆一体化处理装置俯视图。

图4为钻井泥浆一体化处理装置分离间剖视图。

图5为钻井泥浆一体化处理装置分离间正面剖视如图。

图6为钻井泥浆一体化处理装置分离间与存储间内部结构图。

图7为分离间与存储间局部剖视图。

图8为工作间俯视剖视图。

图9为存储间与工作间工作关系图。

图中1-分离间，101-进料口，102-固相出料口，103-固定扶梯，104-控制球阀，105-一级固液旋流器，106-二级液液旋流器，107-油相水相混合腔，108-一级混合入口腔，109-固相腔，110-油相腔，111-二级混合入口腔，112-水相固相混合腔，113-混合腔与入口腔连接管，114-固相腔与混合腔连接管，115-油相排孔，116-水相排孔，2-存储间，201-水相出料口，202-油相出料口，203-维修盖，204-油相收集管，205-水相收集管，206-加热棒，207-油相排出管，208-水相排出管，209-底部水相收集管，210-液位传感器，3-工作间，301-工作电机，302-工作柱塞泵，303-工作柱塞泵，4-工具间。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

装置整体外观如图1所示。钻井泥浆一体化处理装置整体外观呈长方体形态。钻井泥浆一体化处理装置主要分为分离间1、存储间2、工作间3、工具间4四大部分。其中在分离间1右侧上端设置有进料口101，在分离间1右侧下端设置有固相出料口102，以实现泥浆混合液进入装置并将分离后的固相杂质排出装置。同时，为方便实际工况下人为操作，在分离间1外壁焊接有固定扶梯103。存储间2边壁设置有水相出料口201和油相出料口202，以完成对分离后的水相和油相进行收集。

图2为钻井泥浆一体化处理装置轴向剖视图，其中为控制进料口1进液量，在其后端装配有控制球阀104，以实现不同工况下的进液量需求。分离间1内主要工作部件为一级固液旋流器105和二级液液旋流器106。同时为方便维修，在存储间2顶部设置有维修盖203。在工作间3内设置有工作电机301从而保证装置平稳运行。为实现寒冷气候条件下的装置工作以及对装置的保护，在工作间3内设置有加热炉302。

图3为钻井泥浆一体化处理装置俯视图。由图3可知，进料口101与3个并联的控制球阀103相连，以实现控制泥浆进液量的目的。维修盖203设置在钻井泥浆一体化处理装置顶部，方便施工人员由固定扶梯103登上钻井泥浆一体化处理装置顶部，并由维修盖203进入，对钻井泥浆一体化处理装置内部结构进行维修。

图4为钻井泥浆一体化处理装置分离间剖视图。由图4可知，分离间1主要分为油相水相混合腔107、一级混合入口腔108、固相腔109、油相腔110、二级混合入口腔111、水相固相混合腔112六个腔室。泥浆混合液由进料口101进入分离间1后，首先进入一级混合入口腔108，然后进入一级固液旋流器105。经过一级固液旋流器105的旋流分离作用，泥浆混合液中密度较小的油相和水相被举升至油相水相混合腔107，而泥浆混合液中密度较大的泥砂等固相物质由一级固液旋流器105的底部出口排放至固相腔109内。经过一级固液旋流器105旋流分离后的油相水相混合液在油箱水箱混合腔107内，然后通过混合腔与入口腔连接管113进入二级混合入口腔111内，并进入二级液液旋流器106内进行二级油水两相分离。而经过一级固液旋流器105旋流分离后排放在固相腔109的泥砂等固相物质，通过固相腔与混合腔连接管113进入水相固相混合腔112。油水混合进入二级液液旋流器106后，通过二级液液旋流器106的旋流分离作用，油水混合液中密度较小的油相被举升至油相腔110内，并通过油相排孔115排出分离间1。而密度较大的水相被排放至水相固相混合腔112内，部分水相与一级固液旋流器105排出的泥砂等固相物质共同由固相出料口102排出装置。

钻井泥浆一体化处理装置分离间1正面剖视如图5所示。由于进料口101与3个并联的控制球阀103相连，实现控制泥浆进液量的目的。因此在分离间1内分别设置有结构参数不同的一级固液旋流器105和二级液液旋流器106，从而可以使钻井泥浆一体化处理装置可以适应不同进液量工况条件，以完成对钻井泥浆的处理。同时在水相固相混合腔112壁面上设置有水相排孔116，对没有完全排除装置的水进行进一步处理。

图6为钻井泥浆一体化处理装置分离间与存储间内部结构图。由图6可知，当油相由分离间1内的油相排孔115排入存储间2内之后，由油相收集管204对油相进行收集，并进一步处理。而在分离间1底部的水相固相混合腔112内的部分水相，由存储间2内的水相收集管205进行收集。同时，为防止寒冷天气条件下油相凝固及水相结冰，在存储间2内设置有加热棒206，以保证钻井泥浆一体化处理装置能够在严苛工况条件下稳定工作。

图7为分离间与存储间局部剖视图。由图7中可知，存储间2内主要部件及管道有油相收集管204、水相收集管205、加热棒206、油相排出管207、水相排出管208，底部水相收集管209，液位传感器210。

工作间俯视剖视图如图8所示。工作间3内部有与存储间2内相连的管道油相排出管207、水相排出管208、底部水相收集管209。同时设置有工作电机301作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源。为使钻井泥浆一体化处理装置能够适应寒冷天气的工作条件，在工作间3内设置有加热炉302。

图9为存储间与工作间工作关系图。在工作间3内设置有工作电机301作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源，驱动工作柱塞泵303工作。工作柱塞泵303通过油相收集管204对存储间2内的油相进行收集，并将油相由油相排出管207连接的油相出料口201排出。通过水相收集管208对分离间1底部的水相固相混合腔112内的水相进行收集，通过底部水相收集管209对存储间2内静置分离后的水相进行收集，并最终由水相排出管208连接的水相出料口排出装置。

结合图1至图9可知，本装置主要分为分离间1、存储间2、工作间3、工具间4四大部分。其中在分离间1右侧上端设置有进料口101，在分离间1右侧下端设置有固相出料口102，以实现泥浆混合液进入装置并将分离后的固相杂质排出装置。同时，为方便实际工况下人为操作，在分离间1外壁焊接有固定扶梯103。存储间2边壁设置有水相出料口201和油相出料口202，以完成对分离后的水相和油相进行收集。

其中为控制进料口1进液量，在其后端装配有控制球阀104，以实现不同工况下的进液量需求。分离间1内主要工作部件为一级固液旋流器105和二级液液旋流器106。同时为方便维修，在存储间2顶部设置有维修盖203。在工作间3内设置有工作电机301从而保证装置平稳运行。为实现寒冷气候条件下的装置工作以及对装置的保护，在工作间3内设置有加热炉302。

俯视可知，进料口101与3个并联的控制球阀103相连，以实现控制泥浆进液量的目的。维修盖203设置在钻井泥浆一体化处理装置顶部，方便施工人员由固定扶梯103登上钻井泥浆一体化处理装置顶部，并由维修盖203进入，对钻井泥浆一体化处理装置内部结构进行维修。

分离间1主要分为油相水相混合腔107、一级混合入口腔108、固相腔109、油相腔110、二级混合入口腔111、水相固相混合腔112六个腔室。泥浆混合液由进料口101进入分离间1后，首先进入一级混合入口腔108，然后进入一级固液旋流器105。经过一级固液旋流器105的旋流分离作用，泥浆混合液中密度较小的油相和水相被举升至油相水相混合腔107，而泥浆混合液中密度较大的泥砂等固相物质由一级固液旋流器105的底部出口排放至固相腔109内。经过一级固液旋流器105旋流分离后的油相水相混合液在油箱水箱混合腔107内，然后通过混合腔与入口腔连接管113进入二级混合入口腔111内，并进入二级液液旋流器106内进行二级油水两相分离。而经过一级固液旋流器105旋流分离后排放在固相腔109的泥砂等固相物质，通过固相腔与混合腔连接管113进入水相固相混合腔112。油水混合进入二级液液旋流器106后，通过二级液液旋流器106的旋流分离作用，油水混合液中密度较小的油相被举升至油相腔110内，并通过油相排孔115排出分离间1。而密度较大的水相被排放至水相固相混合腔112内，部分水相与一级固液旋流器105排出的泥砂等固相物质共同由固相出料口102排出装置。

由于进料口101与3个并联的控制球阀103相连，实现控制泥浆进液量的目的。因此在分离间1内分别设置有结构参数不同的一级固液旋流器105和二级液液旋流器106，从而可以使钻井泥浆一体化处理装置可以适应不同进液量工况条件，以完成对钻井泥浆的处理。同时在水相固相混合腔112壁面上设置有水相排孔116，对没有完全排除装置的水进行进一步处理。

当油相由分离间1内的油相排孔115排入存储间2内之后，由油相收集管204对油相进行收集，并进一步处理。而在分离间1底部的水相固相混合腔112内的部分水相，由存储间2内的水相收集管205进行收集。同时，为防止寒冷天气条件下油相凝固及水相结冰，在存储间2内设置有加热棒206，以保证钻井泥浆一体化处理装置能够在严苛工况条件下稳定工作。

存储间2内主要部件及管道有油相收集管204、水相收集管205、加热棒206、油相排出管207、水相排出管208，底部水相收集管209，液位传感器210。

工作间3内部有与存储间2内相连的管道油相排出管207、水相排出管208、底部水相收集管209。同时设置有工作电机301作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源。为使钻井泥浆一体化处理装置能够适应寒冷天气的工作条件，在工作间3内设置有加热炉302。

在工作间3内设置有工作电机301作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源，驱动工作柱塞泵303工作。工作柱塞泵303通过油相收集管204对存储间2内的油相进行收集，并将油相由油相排出管207连接的油相出料口201排出。通过水相收集管208对分离间1底部的水相固相混合腔112内的水相进行收集，通过底部水相收集管209对存储间2内静置分离后的水相进行收集，并最终由水相排出管208连接的水相出料口排出装置。

Claims (1)

1.一种钻井泥浆一体化多级分离装置包括分离间（1）、存储间（2）、工作间（3）以及工具间（4），其特征在于：

在分离间（1）右侧上端设置有进料口（101），在分离间（1）右侧下端设置有固相出料口（102），以实现泥浆混合液进入装置并将分离后的固相杂质排出装置；在分离间（1）外壁焊接有固定扶梯（103）；为控制进料口（1）进液量，在进料口（1）后端装配有控制球阀（104），进料口（101）与3个并联的控制球阀（104）相连，以实现控制泥浆进液量，满足不同工况下的进液量需求；分离间（1）内主要工作部件为一级固液旋流器（105）和二级液液旋流器（106）；分离间（1）具有油相水相混合腔（107）、一级混合入口腔（108）、固相腔（109）、油相腔（110）、二级混合入口腔（111）和水相固相混合腔（112）六个腔室；水相固相混合腔（112）壁面上设置有水相排孔（116）；泥浆混合液由进料口（101）进入分离间（1）后，首先进入一级混合入口腔（108），然后进入一级固液旋流器（105）；经过一级固液旋流器（105）的旋流分离作用，泥浆混合液中密度较小的油相和水相被举升至油相水相混合腔（107），而泥浆混合液中密度较大的泥砂等固相物质由一级固液旋流器（105）的底部出口排放至固相腔（109）内；经过一级固液旋流器（105）旋流分离后的油相水相混合液在油箱水箱混合腔（107）内，然后通过混合腔与入口腔连接管（113）进入二级混合入口腔（111）内，并进入二级液液旋流器（106）内进行二级油水两相分离；经过一级固液旋流器（105）旋流分离后排放在固相腔（109）的固相物质，通过固相腔与混合腔连接管（113）进入水相固相混合腔（112）；进入二级液液旋流器（106）内的油水混合液，通过二级液液旋流器（106）的旋流分离作用，密度较小的油相被举升至油相腔（110）内，并通过油相排孔（115）排出分离间（1）；密度较大的水相被排放至水相固相混合腔（112）内，部分水相与一级固液旋流器（105）排出的泥砂等固相物质共同由固相出料口（102）排出；

存储间（2）边壁设置有水相出料口（201）和油相出料口（202），以完成对分离后的水相和油相进行收集；在存储间（2）顶部设置有维修盖（203）；存储间（2）内具有油相收集管（204）、水相收集管（205）、加热棒（206）、油相排出管（207）、水相排出管（208）、底部水相收集管（209）以及液位传感器（210）；通过水相收集管（208）对分离间（1）底部的水相固相混合腔（112）内的水相进行收集，通过底部水相收集管（209）对存储间（2）内静置分离后的水相进行收集，并最终由水相排出管（208）连接的水相出料口排出装置；当油相由分离间（1）内的油相排孔（115）排入存储间（2）内之后，由油相收集管（204）对油相进行收集；分离间（1）底部的水相固相混合腔（112）内的部分水相，由存储间（2）内的水相收集管（205）进行收集；

在工作间（3）内设置有工作电机（301）、工作柱塞泵（303）和加热炉（302），工作电机（301）作为钻井泥浆一体化处理装置的动力源，驱动工作柱塞泵（303）工作；存储间（2）内的管道油相排出管（207）、水相排出管（208）、底部水相收集管（209）延伸到工作间（3）内部；工作柱塞泵（303）通过油相收集管（204）对存储间（2）内的油相进行收集，并将油相由油相排出管（207）连接的油相出料口（201）排出。

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