CN113118173A - 油基钻屑处理装置及油基钻屑处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油基钻屑处理装置及油基钻屑处理方法，该油基钻屑处理装置包括：均质罐，用于对油基钻屑进行稀释；超声清洗罐，超声清洗罐的进口与均质罐的出口连通，超声清洗罐用于对稀释后的钻屑进行清洗；三相离心机，三相离心机的进口与超声清洗罐的出口连通；微生物降解池，用于对三相离心机离心出的固相残渣进行微生物降解。通过本申请提供的技术方案，能够解决现有技术中无法满足成本低、效率高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及石油生产技术领域，具体而言，涉及一种油基钻屑处理装置及油基钻屑处理方法。
背景技术
随着全球石油、天然气、页岩气、致密气等能源开发力度的不断加大，近几年来，由于油基泥浆对于稳定井壁具有突出的优势，因此油基钻井液技术在我国越来越得到重视。在油基钻井液使用过程中，会产生大量含油钻屑，其中包含油类、粘土、各种化学处理剂、加重材料、含油污水及钻屑等复杂组分。油基钻屑因其含有石油烃类、重金属和有机物等污染物，已被列入国家危险废弃物，若不经处理就直接排放，将会对生态环境造成严重危害。如对水体污染，体现在水质COD值升高，重金属等有毒物质会影响动植物的生长繁殖，这些会通过食物链进入人体，进而危害人类身体健康等。
目前，对油基钻屑的处理技术主要有化学萃取技术、热脱附技术和生物处理技术等。这些技术可不同程度降低油基钻屑中的矿物油浓度，但都存在一定的缺陷。热脱附技术虽然能使油基钻屑中的含油率降到1％以下，达到相关环节标准，但综合处理能耗较高，设备高温下运行，存在安全隐患；化学萃取技术在常温下运行，条件较为温和，但处理效果波动，使用化学药剂，增加处理成本，产生大量污水，二次污染问题尚需有效解决；生物法处理含油固体废物具有成本低、处理效果好等优点，但微生物所能承受矿物油浓度有限，不适用高浓度含油固体废物的处理，而且一般修复时间较长。
因此，现有的处理技术无法达到成本低、效率高的处理要求。
发明内容
本发明提供一种油基钻屑处理装置及油基钻屑处理方法，以解决现有技术中无法满足成本低、效率高的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种油基钻屑处理装置，油基钻屑处理装置包括：均质罐，用于对油基钻屑进行稀释；超声清洗罐，超声清洗罐的进口与均质罐的出口连通，超声清洗罐用于对稀释后的钻屑进行清洗；三相离心机，三相离心机的进口与超声清洗罐的出口连通；微生物降解池，用于对三相离心机离心出的固相残渣进行微生物降解。
进一步地，三相离心机具有污水出口、第一排油口以及固相排出口，油基钻屑处理装置还包括：污水储罐，污水储罐的进口与污水出口连通；油水离心机，油水离心机的进口与污水储罐的出口连通。
进一步地，油水离心机具有第二排油口和排水口，排水口与均质罐连通，油基钻屑处理装置还包括：储油罐，储油罐的进口分别与第一排油口以及第二排油口连通。
进一步地，油基钻屑处理装置还包括：第一泵体，第一泵体设置在均质罐与超声清洗罐之间连通的管路上；第二泵体，第二泵体设置在超声清洗罐与三相离心机之间连通的管路上。
进一步地，油基钻屑处理装置还包括：第三泵体，第三泵体设置在污水储罐与油水离心机之间连通的管路上。
根据本发明的另一方面，提供了一种油基钻屑处理方法，该油基钻屑处理方法包括：对油基钻屑进行稀释处理；通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗；对清洗混合物进行分离，以获取固相残渣；对固相残渣进行微生物降解。
进一步地，通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗，具体包括：在通过超声波对油基钻屑清洗过程的同时对油基钻屑进行搅拌。
进一步地，利用超声清洗罐对油基钻屑进行清洗，所述超声清洗罐内温度在20至55℃，搅拌速度在30至50r/min，清洗时长在5至30分钟。
进一步地，对固相残渣进行微生物降解，具体包括：将固相残渣放入微生物降解池进行降解，降解温度为10至37℃，降解时长在30至90天，固相残渣的含水率控制在50％至95％，通风量5至30L/m3。
进一步地，在对固相残渣进行微生物降解之前，所述油基钻屑处理方法还包括：在微生物中加入营养盐进行培养；通过培养后的微生物对固相残渣进行降解。
应用本发明的技术方案，该油基钻屑处理装置包括均质罐、超声清洗罐、三相离心机和微生物降解池。其中，通过均质罐对油基钻屑进行稀释，通过超声波对油基钻屑进行清洗，这样可以快速清洗油基钻屑中所粘附的矿物油，降低油基钻屑的含油浓度。然后经三相离心机分离后，将固相残渣投入微生物降解池进行降解，如此可避免采用化学试剂降解所带来的二次污染，并且能够降低降解成本，且降解效果较好。因此，通过本申请提供的技术方案，能够有效解决现有技术中存在的成本高、效率低的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例提供的油基钻屑处理装置的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、均质罐；20、超声清洗罐；30、三相离心机；40、微生物降解池；50、污水储罐；60、油水离心机；70、储油罐；81、第一泵体；82、第二泵体；83、第三泵体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明实施例提供了一种油基钻屑处理装置，该油基钻屑处理装置包括：均质罐10、超声清洗罐20、三相离心机30以及微生物降解池40。其中，均质罐10用于对油基钻屑进行稀释，超声清洗罐20的进口与均质罐10的出口连通，超声清洗罐20通过超声波对稀释后的钻屑进行清洗。三相离心机30的进口与超声清洗罐20的出口连通，三相离心机30用于将经超声波清洗后的混合液进行油相、水相以及固相分离。微生物降解池40用于对三相离心机30离心出的固相残渣进行微生物降解。利用微生物进行降解可以将固相残渣内的矿物油浓度降至0.5％以下，如此可以对固相残渣进行直接利用。
通过本申请提供的实施例，该油基钻屑处理装置包括均质罐10、超声清洗罐20、三相离心机30和微生物降解池40。其中，通过均质罐10对油基钻屑进行稀释，通过超声波对油基钻屑进行清洗，这样可以快速清洗油基钻屑中所粘附的矿物油，降低油基钻屑的含油浓度。然后经三相离心机30分离后，将固相残渣投入微生物降解池40进行降解，如此可避免采用化学试剂降解所带来的二次污染，并且能够降低降解成本，且降解效果较好。因此，通过本申请提供的技术方案，能够有效解决现有技术中存在的成本高、效率低的问题。
具体的，该三相离心机30具有污水出口、第一排油口以及固相排出口，油基钻屑处理装置还包括：污水储罐50和油水离心机60。污水储罐50的进口与污水出口连通，油水离心机60的进口与污水储罐50的出口连通。污水出口用于排出含有一定浓度油的污水，第一排油口用于排出污油，固相排出口用于排出固相残渣，经上述装置处理、分离后，固相残渣的含油率在3％以下。通过设置三相离心机30，可以将水相、油相和固相进行分离，如此可便于后续对水相、油相和固相进行针对性处理。
在本实施例中，油水离心机60具有第二排油口和排水口，排水口与均质罐10连通，油基钻屑处理装置还包括储油罐70，储油罐70的进口分别与第一排油口以及第二排油口连通。储油罐70可以存储油水离心机60和三相离心机30分离出的污油，油水离心机60分离出的水可以再通入均质罐10中进行稀释，以对水进行循环利用，减少用水量。
在本实施例中，该油基钻屑处理装置还包括：第一泵体81、第二泵体82以及第三泵体83。第一泵体81设置在均质罐10与超声清洗罐20之间连通的管路上，第二泵体82设置在超声清洗罐20与三相离心机30之间连通的管路上，第三泵体83设置在污水储罐50与油水离心机60之间连通的管路上。通过设置泵体以便于驱动介质流入下一处理工艺。
本发明又一实施例提供了一种油基钻屑处理方法，该油基钻屑处理方法包括：
步骤1，对油基钻屑进行稀释处理；
步骤2，通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗；
步骤3，对清洗混合物进行分离，以获取固相残渣；
步骤4，对固相残渣进行微生物降解。
通过上述实施例提供的技术方案，通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗，可以大大去除油基钻屑的含油量，该方式效率高，并且没有二次污染，处理成本低。然后经分离取出固相残渣后，再利用微生物对固相残渣进行降解，如此可以进一步降低油基钻屑的含油量，使其能够直接应用在其它地方。具体的，可以直接用作植被用土。本实施例提供的处理方法，能够大大满足现有油基钻屑的处理要求。
在执行步骤2，通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗，其具体包括：在通过超声波对油基钻屑清洗过程的同时对油基钻屑进行搅拌。如此可以对油基钻屑进行充分清洗，提高清洗效果。
具体的，在利用超声清洗罐对油基钻屑进行清洗时，超声清洗罐内温度控制在20至55℃，搅拌速度控制在30至50r/min，清洗时长控制在5至30分钟。
在执行步骤4，对固相残渣进行微生物降解，其具体包括：将固相残渣放入微生物降解池进行降解，降解温度为10至37℃，降解时长在30至90天，固相残渣的含水率控制在50％至95％，通风量5至30L/m3。通过对上述参数的控制，能够使微生物在稳定环境中进行降解，保证微生物的活性和降解能力。
在对固相残渣进行微生物降解之前，该油基钻屑处理方法还包括：
在微生物中加入营养盐进行培养；
通过培养后的微生物对固相残渣进行降解。
如此可以先对微生物进行培养，提高微生物的降解能力，进一步提高对固相残渣的处理效果。
通过本发明提供的技术方案，首先，将油基钻屑通过柱塞泵通入均质罐10内，均质罐10内设置有搅拌桨，加入一定比例生产水并在搅拌桨作用下充分混合、稀释。随后，通过第一泵体81泵入超声清洗罐20，超声清洗罐20内设置升温系统、搅拌桨与功率超声发生器。在罐内补充一定量生产水，搅拌桨的转速控制在30至50r/min，温度设置在20至55℃，清洗5至30分钟后，采用第二泵体82将物料送入三相离心机30进行固相、油相和水相的三相分离。分离出的含油污水进入污水储罐50暂存，随后通过第三泵体83送入油水离心机60进行深入脱油处理。脱除的矿物油进入储油罐70内暂存，除油后的水返回至均质罐10与油基钻屑混合，以减少生产水的用量。三相离心机30排出的污油进入储油罐70暂存，由于清洗过程中未投加任何化学药剂，回收矿物油性质几乎无改变，经过适当调配即可作为基础油进入钻井泥浆系统重新使用。三相离心机30排出的固相残渣含油率降至3％以下，进入微生物降解池40内进行降解，池内温度控制在30-38℃范围内，投加具有矿物油降解功能的微生物菌剂进行培养，或者采用油田井场的土著微生物进行培养驯化。5-60天后固相残渣中的矿物油浓度即可降至0.5％以下，降解后的残渣可以用作油田植被用土进行利用。
下面结合实施例来对本发明作进一步说明。
实施例一：
表1油基钻屑性质
| 性质 | 含油率(％) | 含水率(％) | 含固率(％) |
| 油基钻屑A | 14.75 | 5.10 | 80.15 |
在均质罐内投入如表1所示参数的油基钻屑，该油基钻屑与水按1:2.5的比例混合、稀释，均质罐内搅拌桨转速100～120r/min，均质时间为5～10min。混合后通过泥浆泵送入超声清洗罐清洗，按油基钻屑与水成1：15～18比例补充生产水，开启功率超声发生器，超声清洗罐的搅拌桨转速为40r/min,在42～45℃温度下，清洗15～20min,再经泥浆泵送入三相离心机进行固相、油相和水相的三相分离，三相离心机转速为1800～2000r/min。微生物降解池的温度控制在36℃范围内，投加油田井场的土著微生物进行培养驯化，36天后，钻屑残渣性质见下表2。
表2处理后残渣性质
| 油基钻屑 | 含油率(％) | 含水率(％) | 含固率(％) |
| 残渣A | 0.42 | 8.5 | 91.08 |
实施例二：
表3油基钻屑性质
| 性质 | 含油率(％) | 含水率(％) | 含固率(％) |
| 油基钻屑B | 12.38 | 6.24 | 81.38 |
在均质罐内投入如表3所示参数的油基钻屑，该油基钻屑与水按1:3.5的比例混合、稀释，均质罐内搅拌桨转速110～120r/min，均质时间为8～10min。混合后通过泥浆泵送入超声清洗罐清洗，开启功率超声发生器，超声清洗罐的搅拌桨转速为45r/min，在48～50℃温度下，清洗15～20min。再经泥浆泵送入三相离心机进行固相、油相和水相的三相分离，三相离心机转速为2200～2500r/min。微生物降解池的温度控制在36℃范围内，投加油田井场的土著微生物进行培养驯化，42天后，钻屑残渣性质见下表4。
表4处理后残渣性质
| 油基钻屑 | 含油率(％) | 含水率(％) | 含固率(％) |
| 残渣B | 0.33 | 7.45 | 92.22 |
实施例三：
表5油基钻屑性质
| 性质 | 含油率(％) | 含水率(％) | 含固率(％) |
| 油基钻屑C | 15.74 | 4.32 | 79.94 |
在均质罐内投入如表5所示参数的油基钻屑，油基钻屑与水按1:4.5的比例混合、稀释，均质罐内搅拌桨转速60～80r/min，均质时间为3～5min。混合后通过泥浆泵送入超声清洗罐，开启功率超声发生器，搅拌桨转速为45r/min，在45～50℃温度下，清洗12～15min。再经泥浆泵送入三相离心机进行固相、油相和水相的三相分离，离心机转速为1500～1800r/min。微生物降解池的温度控制在37℃范围内，投加油田井场的土著微生物进行培养驯化，32天后，钻屑残渣性质见下表6。
表6处理后残渣性质
| 油基钻屑 | 含油率(％) | 含水率(％) | 含固率(％) |
| 残渣C | 0.48 | 8.31 | 91.21 |
通过上述实施例可以看出，通过本发明提供的技术方案进行处理后，残渣含油率均降至0.5％以下，能够直接用作植被用土，处理成本低，处理效率高，并且无二次污染等问题。
本发明提供的技术方案具有速度快，效率高，无二次污染等优点。其原理主要是基于超声清洗的空化作用，使液体中压力变化而迅速形成无数微小的真空泡并迅速內爆，瞬间会产生强大的冲激能，将石油从固体颗粒上剥离。本发明针对目前油基钻屑处理技术存在的问题，采用超声清洗工艺，在不加任何化学药剂的基础上，对油基钻屑进行超声辅助强化清洗，大幅降低钻屑中的矿物油，不改变油品性质，为回收矿物油的资源化利用创造有利条件，并可作为预处理工艺与微生物技术联合使用，最终实现油基钻屑的无害化与资源化处理的目的。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种油基钻屑处理装置，其特征在于，所述油基钻屑处理装置包括：
均质罐(10)，用于对油基钻屑进行稀释；
超声清洗罐(20)，所述超声清洗罐(20)的进口与所述均质罐(10)的出口连通，所述超声清洗罐(20)用于对稀释后的钻屑进行清洗；
三相离心机(30)，所述三相离心机(30)的进口与所述超声清洗罐(20)的出口连通；
微生物降解池(40)，用于对所述三相离心机(30)离心出的固相残渣进行微生物降解。
2.根据权利要求1所述的油基钻屑处理装置，其特征在于，所述三相离心机(30)具有污水出口、第一排油口以及固相排出口，所述油基钻屑处理装置还包括：
污水储罐(50)，所述污水储罐(50)的进口与所述污水出口连通；
油水离心机(60)，所述油水离心机(60)的进口与所述污水储罐(50)的出口连通。
3.根据权利要求2所述的油基钻屑处理装置，其特征在于，所述油水离心机(60)具有第二排油口和排水口，所述排水口与所述均质罐(10)连通，所述油基钻屑处理装置还包括：
储油罐(70)，所述储油罐(70)的进口分别与所述第一排油口以及第二排油口连通。
4.根据权利要求1所述的油基钻屑处理装置，其特征在于，所述油基钻屑处理装置还包括：
第一泵体(81)，所述第一泵体(81)设置在所述均质罐(10)与所述超声清洗罐(20)之间连通的管路上；
第二泵体(82)，所述第二泵体(82)设置在所述超声清洗罐(20)与所述三相离心机(30)之间连通的管路上。
5.根据权利要求2所述的油基钻屑处理装置，其特征在于，所述油基钻屑处理装置还包括：
第三泵体(83)，所述第三泵体(83)设置在所述污水储罐(50)与所述油水离心机(60)之间连通的管路上。
6.一种油基钻屑处理方法，其特征在于，所述油基钻屑处理方法包括：
对油基钻屑进行稀释处理；
通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗；
对清洗混合物进行分离，以获取固相残渣；
对固相残渣进行微生物降解。
7.根据权利要求6所述的油基钻屑处理方法，其特征在于，通过超声波对稀释后的油基钻屑进行清洗，具体包括：
在通过超声波对油基钻屑清洗过程的同时对油基钻屑进行搅拌。
8.根据权利要求7所述的油基钻屑处理方法，其特征在于，利用超声清洗罐对油基钻屑进行清洗，所述超声清洗罐内温度在20至55℃，搅拌速度在30至50r/min，清洗时长在5至30分钟。
9.根据权利要求6所述的油基钻屑处理方法，其特征在于，对固相残渣进行微生物降解，具体包括：
将固相残渣放入微生物降解池进行降解，降解温度为10至37℃，降解时长在30至90天，固相残渣的含水率控制在50％至95％，通风量5至30L/m3。
10.根据权利要求6所述的油基钻屑处理方法，其特征在于，在对固相残渣进行微生物降解之前，所述油基钻屑处理方法还包括：
在微生物中加入营养盐进行培养；
通过培养后的微生物对固相残渣进行降解。
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- 2019-12-31 CN CN201911420005.9A patent/CN113118173A/zh active Pending
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