CN111577176A - 一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，包括与外部油基钻井液钻屑收集系统连接的进料输送单元，在进料输送单元的出料口导通连接有热脱附单元，所述热脱附单元中的脱附渣出口连接有出料输送单元，热脱附单元中的油水混合气出口连接有冷凝单元，所述冷凝单元的出口连接有油水分离单元，在油水分离单元出口设有尾气净化单元；所述热脱附单元由反应釜以及与反应釜连接的抽真空组件组成；所述反应釜为立式圆柱体结构，在反应釜内设有螺带式搅拌装置；本发明采用了全密闭生产工艺，在生产过程中不产生粉尘污染，油污染，空气污染和水体污染，完全实现了整个作业过程的全封闭、零污染、资源回收、循环利用、绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种油基钻井液钻屑随钻处理系统，具体是一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统。
背景技术
油气钻探工程是油气勘探开发的重要环节。钻井过程中，在大斜度井和水平井，或遇到水敏地层等复杂地层，或在使用水基钻井液出现卡钻等事故时，需要使用油基钻井液或含油钻井液添加剂。油基钻井液以其粘度稳定性好、耐热性强、页岩抑制能力强、抗污染能力好、润滑性好、机械钻速快等优点在油气田的钻探开发中得到大量的应用。随着非常规油气的工发，油基钻井液的使用也在逐渐增加。油基钻井液在给钻井带来极大方便的同时，也带来了严重的环境问题。含油钻屑的主要污染来源于配置油基钻井液时使用的基础油以及钻遇油层时侵入钻井液的储层原油，若不经处理直接排放，在海上会对海洋生态环境造成严重的危害。
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。在海洋油气钻井平台，由于场地的特殊性，又加上海洋环境保护法规的严苛要求，钻井过程中产生的含油钻屑的处理已成为亟待有效解决的一大难题。海洋钻井为达到环保要求，通常的做法是将钻屑收集，集中运输到陆上再作处理，成本高昂。由于海上平台对处理设备的尺寸有严格要求、能耗也有限制，使用安全性也是重点考虑的因素。适应于海上平台应用的热脱附系统应具有较短的处理流程，较小的设备尺寸，优化的设备结构和能耗，同时还应满足平台上的安全。
中国发明专利公开说明书CN107151088A公开了一种海上平台上含油污泥的处理方法过热蒸汽轴套易堵、易结焦，占地面积大、流程长，蒸汽制备不方便。
中国发明专利公开说明书CN106566576A蒸馏热解装置及物料处理方法存在排渣困难、处理效率低，处理量小，不能满足海上随钻处理需求。
因此，发明一种经济有效的适用于海上油气开发油基钻井液钻屑处理的立式橇装系统，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
本发明的目的在于提供一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，包括与外部油基钻井液钻屑收集系统连接的进料输送单元，在进料输送单元的出料口导通连接有热脱附单元，所述热脱附单元中的脱附渣出口连接有出料输送单元，热脱附单元中的油水混合气出口连接有冷凝单元，所述冷凝单元的出口连接有油水分离单元，在油水分离单元出口设有尾气净化单元；
所述热脱附单元由反应釜以及与反应釜连接的抽真空组件组成；所述反应釜为立式圆柱体结构，在反应釜内设有螺带式搅拌装置，在反应釜的外壁设有电磁感应加热线圈；在反应釜的顶部设有与进料输送单元连接的进料口，在反应釜的底部设有与出料输送单元连接的脱附渣出料口，在反应釜的顶部设有与冷凝单元连接的油水混合气出口。
作为本发明进一步的方案：所述进料输送单元包括上料泵，在上料泵的进料口顶部设置料仓，上料泵出口通过快装管道与热脱附单元进料口连接，所述快装管道由若干段管道组成，各段管道之间通过锤击由壬快装结构连接，快装管道两端通过法兰结构与上料泵和热脱附单元连接。
作为本发明进一步的方案：所述抽真空组件由真空泵、设置在真空泵上的真空计量罐、与真空泵相适应的真空泵循环水箱、以及与真空泵循环水箱相配合的真空循环水箱板换组成。
作为本发明进一步的方案：所述反应釜脱附渣出料口设有排料阀门，所述排料阀门为两个嵌入式气动球面排渣阀。
作为本发明进一步的方案：所述出料输送单元包括与反应釜脱附渣出料口连接的螺旋输送器，所述螺旋输送器出料口设有暂存箱；在螺旋输送器上设有与外部海水循环连接的冷却管。
作为本发明进一步的方案：所述冷凝单元由列管冷凝器、板式冷凝器以及供水箱组成；所述供水箱由清水箱和海水箱组成；
所述列管冷凝器的热媒进口与反应釜中的油水混合气出口连接，列管冷凝器的冷媒出口与油水分离单元连接；列管冷凝器的热水出口通过管路与板式冷凝器连接，列管冷凝器的冷水进口通过管路与供水箱连接；
所述板式冷凝器的冷媒进口通过管道与供水箱连接，板式冷凝器的热媒出口通过管道与平台排海口连接。
作为本发明进一步的方案：所述油水分离单元由缓存箱和三相离心机组成；所述缓存箱的进料口与冷凝单元连接，所述尾气净化单元与缓存箱连接。
作为本发明进一步的方案：所述尾气净化单元包括与油水分离单元连接的水封罐，在水封罐与油水分离单元之间设有磁力驱动风机，在水封罐的出口依序设有脱硫罐和CO催化氧化装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用上述结构后，含油钻屑经上料泵密闭输送至热脱附反应釜，热脱附反应釜外部采用电磁感应方式加热，热启动非常快、升温速度快，热量利用充分，基本无散失，热转换效率高，对于海上钻井平台(船)的动力电源供给负荷有极强的适应性，可适应不同平台动力供给。反应釜为立式圆柱体结构，减少占地面积，内置螺带式搅拌装置，实现物料的均混及高效传热。
热脱附气体馏分冷凝系统采用列管式冷凝器和板式冷凝器串联使用，充分利用海水作为冷媒介质，节约清水，冷却工艺流程得以简化、优化，减少设备的故障率，减少占地面积。冷却后油污水、不凝气先进行脱硫处理，油水混合物经三相离心机分离后，油暂存回收，水进入水处理系统进行最终处置，脱硫后的不凝气采用CO催化氧化进行最终处置，达标外排。
整套装置模块化、橇装化设计可以根据固定自升式钻井平台、固定式钻井平台、半潜式钻井平台、各种规格的钻井船的作业空间任意组合，适用于各种海上石油天然气平台钻完井废弃物的随钻处理。
系统采用了全密闭生产工艺，在生产过程中不产生粉尘污染，油污染，空气污染和水体污染，完全实现了整个作业过程的全封闭、零污染、资源回收、循环利用、绿色环保。结构简单运行简便、无氧碳化，几乎没有废气和污染物排放。
附图说明
图1为一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统的结构示意图。
图中：1、进料输送单元；101、上料泵；2、热脱附单元；201、反应釜；202、抽真空组件；203、真空泵；204、真空计量罐；205、真空泵循环水箱；206、真空循环水箱板换；207、排料阀门；3、出料输送单元；301、螺旋输送器；302、暂存箱；4、冷凝单元；401、列管冷凝器；402、板式冷凝器；403、供水箱；5、油水分离单元；501、缓存箱；502、三相离心机；6、尾气净化单元；601、水封罐；602、磁力驱动风机；603、脱硫罐；604、CO催化氧化装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，包括与外部油基钻井液钻屑收集系统连接的进料输送单元1，在进料输送单元1的出料口导通连接有热脱附单元2，所述热脱附单元2中的脱附渣出口连接有出料输送单元3，热脱附单元2中的油水混合气出口连接有冷凝单元4，所述冷凝单元4的出口连接有油水分离单元5，在油水分离单元5出口设有尾气净化单元6；具体的，所述热脱附单元2由反应釜201以及与反应釜201连接的抽真空组件202组成；所述反应釜201为立式圆柱体结构，在反应釜201内设有螺带式搅拌装置，在反应釜201的外壁设有电磁感应加热线圈；在反应釜201的顶部设有与进料输送单元1连接的进料口，在反应釜201的底部设有与出料输送单元3连接的脱附渣出料口，在反应釜201的顶部设有与冷凝单元4连接的油水混合气出口。含油钻屑经上料泵101密闭输送至热脱附反应釜201，热脱附反应釜201外部采用电磁感应方式加热，热启动非常快、升温速度快，热量利用充分，基本无散失，热转换效率高，对于海上钻井平台(船)的动力电源供给负荷有极强的适应性，可适应不同平台动力供给。反应釜201为立式圆柱体结构，减少占地面积，内置螺带式搅拌装置，实现物料的均混及高效传热。
其中，所述进料输送单元1包括上料泵101，在上料泵101的进料口顶部设置料仓，用于暂存1-2小时处理量的油基钻井液钻屑；上料泵101出口通过快装管道与热脱附单元2进料口连接，实现密闭输送物料；所述快装管道由若干段管道组成，各段管道之间通过锤击由壬快装结构连接，快装管道两端通过法兰结构与上料泵101和热脱附单元2连接。
另外，所述抽真空组件202由真空泵203、设置在真空泵203上的真空计量罐204、与真空泵203相适应的真空泵循环水箱205、以及与真空泵循环水箱205相配合的真空循环水箱板换206组成；真空泵203对反应釜201进行抽真空，油气可以以比较低的沸点蒸发出来，节省电耗。真空泵循环水箱205和真空循环水箱板换206为真空泵203提供热量交换，保证真空泵203正常使用。
进一步的，所述反应釜201脱附渣出料口设有排料阀门207，所述排料阀门207为两个嵌入式气动球面排渣阀，排渣效率高，无堵塞、干湿物料都可排出。
具体的，所述出料输送单元3包括与反应釜201脱附渣出料口连接的螺旋输送器301，所述螺旋输送器301出料口设有暂存箱302；在螺旋输送器301上设有与外部海水循环连接的冷却管，采用海水冷却，保证排渣安全。
并且，所述冷凝单元4由列管冷凝器401、板式冷凝器402以及供水箱403组成；所述供水箱403由清水箱和海水箱组成；所述列管冷凝器401的热媒进口与反应釜201中的油水混合气出口连接，列管冷凝器401的冷媒出口与油水分离单元5连接；列管冷凝器401的热水出口通过管路与板式冷凝器402连接，列管冷凝器401的冷水进口通过管路与供水箱403连接；所述板式冷凝器402的冷媒进口通过管道与供水箱403连接，板式冷凝器402的热媒出口通过管道与平台排海口连接。板式冷凝器402通过海水与列管冷凝器401出来的热清水进行交换，列管冷凝器401通过冷清水和反应釜201热脱附出的油气进行交换，清水为闭式循环，节省清水使用。
同时，所述油水分离单元5由缓存箱501和三相离心机502组成；所述缓存箱501的进料口与冷凝单元4连接，所述尾气净化单元6与缓存箱501连接；热脱附气体经冷凝器冷凝后的油水混合物先进入缓存箱501暂存，再输送入三相离心机502进行三相分离，分离后的油暂存，水进入污水处理系统进行最终处置，固体返回进料输送单元1再进行处理。
最后，所述尾气净化单元6包括与油水分离单元5连接的水封罐601，在水封罐601与油水分离单元5之间设有磁力驱动风机602，在水封罐601的出口依序设有脱硫罐603和CO催化氧化装置604组成；缓存箱501中的不凝气通过磁力驱动风机602抽吸进入水封罐601进行脱臭处理，然后再进入脱硫罐603进行脱硫处理，气体最后进入CO催化氧化装置604进行最终处置，达标后外排。
在本实施例中，热脱附工作过程中采用氮气作为保护气，安全可靠。所述进料输送单元1、热脱附单元2、出料输送单元3、冷凝单元4、尾气净化单元6和油水分离单元5分别与外部中央控制单元连接；另外，需要说明的是，本申请所采用的外部中央控制单元以及与外部中央控制单元连接的上料泵101、真空泵203、螺旋输送器301、三相离心机502、磁力驱动风机602、脱硫罐603和CO催化氧化装置604均为现有技术，各部件之间的连接，也均为现有技术，因此在此不再赘述其连接关系及原理。
本发明的工作原理是：油基钻井液钻屑通过上料泵101输送至反应釜201进行处理，脱附渣输送至螺旋输送器301，油水混合气通过列管冷凝器401进行降温，冷却后的油污水和不凝气进入缓存箱501中，缓存箱501中的不凝气通过磁力驱动风机602抽吸进入水封罐601进行脱臭处理，然后再进入脱硫罐603进行脱硫处理，气体最后进入CO催化氧化装置604进行最终处置，达标后外排。缓存箱501中的油污水输送入三相离心机502进行三相分离，分离后的油暂存，水进入污水处理系统进行最终处置，固体返回进料输送单元1再进行处理。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (8)
1.一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，包括与外部油基钻井液钻屑收集系统连接的进料输送单元(1)，其特征在于，在进料输送单元(1)的出料口导通连接有热脱附单元(2)，所述热脱附单元(2)中的脱附渣出口连接有出料输送单元(3)，热脱附单元(2)中的油水混合气出口连接有冷凝单元(4)，所述冷凝单元(4)的出口连接有油水分离单元(5)，在油水分离单元(5)出口设有尾气净化单元(6)；
所述热脱附单元(2)由反应釜(201)以及与反应釜(201)连接的抽真空组件(202)组成；所述反应釜(201)为立式圆柱体结构，在反应釜(201)内设有螺带式搅拌装置，在反应釜(201)的外壁设有电磁感应加热线圈；在反应釜(201)的顶部设有与进料输送单元(1)连接的进料口，在反应釜(201)的底部设有与出料输送单元(3)连接的脱附渣出料口，在反应釜(201)的顶部设有与冷凝单元(4)连接的油水混合气出口。
2.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述进料输送单元(1)包括上料泵(101)，在上料泵(101)的进料口顶部设置料仓，上料泵(101)出口通过快装管道与热脱附单元(2)进料口连接，所述快装管道由若干段管道组成，各段管道之间通过锤击由壬快装结构连接，快装管道两端通过法兰结构与上料泵(101)和热脱附单元(2)连接。
3.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述抽真空组件(202)由真空泵(203)、设置在真空泵(203)上的真空计量罐(204)、与真空泵(203)相适应的真空泵循环水箱(205)、以及与真空泵循环水箱(205)相配合的真空循环水箱板换(206)组成。
4.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述反应釜(201)脱附渣出料口设有排料阀门(207)，所述排料阀门(207)为两个嵌入式气动球面排渣阀。
5.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述出料输送单元(3)包括与反应釜(201)脱附渣出料口连接的螺旋输送器(301)，所述螺旋输送器(301)出料口设有暂存箱(302)；在螺旋输送器(301)上设有与外部海水循环连接的冷却管。
6.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述冷凝单元(4)由列管冷凝器(401)、板式冷凝器(402)以及供水箱(403)组成；所述供水箱(403)由清水箱和海水箱组成；
所述列管冷凝器(401)的热媒进口与反应釜(201)中的油水混合气出口连接，列管冷凝器(401)的冷媒出口与油水分离单元(5)连接；列管冷凝器(401)的热水出口通过管路与板式冷凝器(402)连接，列管冷凝器(401)的冷水进口通过管路与供水箱(403)连接；
所述板式冷凝器(402)的冷媒进口通过管道与供水箱(403)连接，板式冷凝器(402)的热媒出口通过管道与平台排海口连接。
7.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述油水分离单元(5)由缓存箱(501)和三相离心机(502)组成；所述缓存箱(501)的进料口与冷凝单元(4)连接，所述尾气净化单元(6)与缓存箱(501)连接。
8.根据权利要求1所述的一种海上石油天然气平台油基钻井液钻屑随钻处理系统，其特征在于，所述尾气净化单元(6)包括与油水分离单元(5)连接的水封罐(601)，在水封罐(601)与油水分离单元(5)之间设有磁力驱动风机(602)，在水封罐(601)的出口依序设有脱硫罐(603)和CO催化氧化装置(604)。
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