CN114292662B - 一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置，其三维结构如摘要附图所示，主要包括含油钻屑进料口、第二筒壁、蒸汽回流层、动力轴、干钻屑出料口、蒸汽出口、螺旋摩擦条、外叶片、第一筒壁、内叶片、蒸汽入口、蒸汽钻屑出口、同轴器，所述蒸汽回流层加热页岩钻屑，所述动力轴带动双筒内外叶片同时锤磨含油页岩钻屑，所述第二筒壁内侧焊有螺旋摩擦条，所述双筒内外叶片形状为内窄外宽梯形状。本发明设计的双筒内外叶片、蒸汽回流层、内窄外宽梯形状叶片与筒壁螺旋摩擦条结构，有利于提高页岩钻屑处理效率，减小摩擦热解析装置体积，缩短页岩钻屑处理时间，降低页岩钻屑处理能耗。

Description

一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置

技术领域

本发明涉及一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置，用于含油钻屑处理领域。

背景技术

页岩气是一种非常规天然气清洁能源，页岩气的有效开采有助于缓解我国能源紧张的现状，在页岩气的开采中较多使用油基钻井液，导致钻井过程中产生大量夹杂白油的钻屑废物。随意堆放含油钻屑废物将会对环境造成严重污染，成为了页岩气开采中亟待解决的难题之一，同时，含油钻屑已被列入国家危险废物名录(编号：HW08)。因此，亟待开发一种新的资源化处理方式。

目前，国内外含油钻屑处理技术主要有固化技术、焚烧技术、溶剂萃取技术、微生物处理技术等，这些技术有一定的处理效果，但存在局限性：固化与焚烧技术无法回收含油钻屑中的基础油，造成资源浪费；溶剂萃取技术工艺复杂，药剂费用高；微生物处理技术存在处理周期长，占地面积大等缺陷。

国内外应用的摩擦热解析技术优势明显，具有装置占地面积小、处理效果好与可回收基础油等优点，但存在以下三个问题：(1)摩擦热解析装置由于钻屑主要积聚在筒壁附近使其空间利用率低且温度分布不均匀，最终导致摩擦热解析装置处理量较小、装置体积大，摩擦热解析时间较长等后果；(2)摩擦热解析装置产生的高温混合蒸汽热量由于直接排放没有有效利用，导致摩擦热解析装置处理钻屑耗能更大；(3)摩擦热解析装置的长条状叶片及光滑筒壁结构有待改进，不利于钻屑摩擦生热，导致钻屑摩擦生热效率较低。针对上述存在的三个问题，发明了一种新型油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置。

发明内容

本发明目的是为了提高含油页岩钻屑摩擦热解析处理效率、减小含油钻屑摩擦热解析装置体积，缩短含油钻屑摩擦热解析时间，降低摩擦热解析装置能耗，提出了一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置。设计双筒内外叶片结构，以解决空间利用率低且温度分布不均匀的问题；设计的蒸汽回流层结构，用于加热第二筒壁内的含油钻屑，解决高温混合蒸汽热量没有有效利用的问题；设计的内窄外宽梯形状叶片结构与筒壁螺旋摩擦条结构，用于增大摩擦热解析装置的摩擦生热能力。

针对目前摩擦热解析装置存在的问题设计的双筒内外叶片、蒸汽回流层、内窄外宽梯形状叶片及筒壁螺旋摩擦条结构，最终提高了含油页岩钻屑处理效率，减小了摩擦热解析装置体积，缩短了含油页岩钻屑处理时间，降低了含油页岩钻屑处理能耗。

本发明所采用的技术方案是：

一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置，主要包括含油钻屑进料口(1)、第二筒壁(2)、蒸汽回流层(3)、动力轴(4)、蒸汽钻屑出口(5)、干钻屑出料口(6)、蒸汽出口(7)、螺旋摩擦条(8)、外叶片(9)、第一筒壁(10)、内叶片(11)、蒸汽入口(12)、同轴器(13)，所述蒸汽回流层(3)布置在第二筒壁(2)外侧壁面上，蒸汽回流层(3)与第二筒壁(2)间隙配合，蒸汽回流层(3)与蒸汽入口(12)、蒸汽出口(7)均焊接相连，所述动力轴(4)上焊接有内叶片(11)，动力轴(4)与同轴器(13)螺纹联接，所述第一筒壁(10)外侧焊有外叶片(9)且第一筒壁(10)左端口与同轴器(13)平键相连，第一筒壁(10)下端与蒸汽钻屑出口(5)焊接相连，所述第二筒壁(2)与含油钻屑进料口(1)、干钻屑出料口(6)均焊接相连，第二筒壁(2)内侧焊有螺旋摩擦条(8)，所述内叶片(11)与外叶片(9)形状均为内窄外宽的梯形状，所述蒸汽回流层(3)厚度为80-150mm。

所述含油钻屑从含油钻屑进料口通入，部分流入第一筒壁内进行摩擦热解析处理，剩余部分含油钻屑同时流入第二筒壁内进行摩擦热解析处理，所述动力轴通过同轴器同时带动内叶片和第一筒壁上面的外叶片旋转运动，最终带动含油钻屑摩擦生热产生大量高温混合油水蒸汽。

所述蒸汽回流层覆盖在第二筒壁外部，第一筒壁产生的高温混合油水蒸汽从蒸汽钻屑出口流出，然后与第二筒壁内产生的高温混合油水蒸汽一起从蒸汽入口流入，经过蒸汽回流层加热第二筒壁内的含油钻屑后从蒸汽出口流出。

所述第一筒壁内摩擦热解析处理完成后的干钻屑从蒸汽钻屑出口流向第二筒壁内，最终从第二筒壁内的干钻屑一起从干钻屑出料口流出。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

(1)设计的双筒内外叶片摩擦热解析结构，解决了空间利用率低且温度分布不均匀的问题，提高了摩擦装置空间利用率，增强了摩擦热解析装置中心部位附近钻屑的摩擦生热效率，提升了摩擦热解析装置处理效率；

(2)设计的蒸汽回流层结构，二次加热含油钻屑，解决了高温混合蒸汽热量没有有效利用的问题，缩短了含油钻屑摩擦热解析时间，减少了含油钻屑处理能耗，提高了热解析装置的能量利用率；

(3)设计的内窄外宽梯形状叶片结构，增大了叶片顶端与钻屑摩擦生热的接触面积，进而增强了含油钻屑摩擦生热效率，设计的筒壁螺旋摩擦条结构增大了筒壁上的粗糙程度，提高了摩擦热解析装置的摩擦生热能力。

因此，所述一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置采用双筒内外叶片同时摩擦产热、利用蒸汽回流层二次加热含油钻屑、第二筒壁内侧焊有螺旋摩擦条及设计内窄外宽梯形状叶片，提高了含油钻屑摩擦热解析处理效率、减小了含油钻屑摩擦热解析装置体积，缩短了含油钻屑摩擦热解析时间，降低了摩擦热解析装置能耗。

附图说明

图1为本发明一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置的外轮廓示意图；

图2为本发明一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置的正视图；

图3为本发明一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置的侧视图。

图4为本发明一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置的三维结构示意图。

图中：1.含油钻屑进料口；2.第二筒壁；3.蒸汽回流层；4.动力轴；5.蒸汽钻屑出口；6.干钻屑出料口；7.蒸汽出口；8.螺旋摩擦条；9.外叶片；10.第一筒壁；11.内叶片；12.蒸汽入口；13.同轴器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1，图2，图3，图4所示，本发明是一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置，主要包括1.含油钻屑进料口；2.第二筒壁；3.蒸汽回流层；4.动力轴；5.蒸汽钻屑出口；6.干钻屑出料口；7.蒸汽出口；8.螺旋摩擦条；9.外叶片；10.第一筒壁；11.内叶片；12.蒸汽入口；13.同轴器；所述蒸汽回流层3布置在第二筒壁2外侧壁面上，蒸汽回流层3与第二筒壁2间隙配合，蒸汽回流层3与蒸汽入口12、蒸汽出口7均焊接相连，所述动力轴4上焊有内叶片11，动力轴4与同轴器13螺纹联接，动力轴4上焊接有内叶片11，第一筒壁10上焊有外叶片9且第一筒壁10与同轴器13平键相连，第一筒壁10下端与蒸汽钻屑出口5焊接相连，所述第二筒壁2与含油钻屑进料口1、干钻屑出料口6均焊接相连，第二筒壁2内侧焊有螺旋摩擦条8。

如图1，图3所示，所述含油钻屑从含油钻屑进料口1通入，部分流入第一筒壁10内进行摩擦热解析处理，剩余部分含油钻屑同时流入第二筒壁2内进行摩擦热解析处理，产生大量高温混合油水蒸汽。

如图2，图3所示，所述第一筒壁10内含油钻屑产生的高温混合油水蒸汽从蒸汽钻屑出口5流出，然后与第二筒壁2内摩擦热解析产生的高温混合油水蒸汽一起从蒸汽入口12流入，经过蒸汽回流层3加热第二筒壁2内的含油钻屑后从蒸汽出口7流出。第一筒壁10内摩擦热解析处理完成后的干钻屑从蒸汽钻屑出口5流向第二筒壁2内，最终随第二筒壁2内的干钻屑一起从干钻屑出料口6流出。

Claims (2)

1.一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置，其特征在于，主要包括含油钻屑进料口(1)、第二筒壁(2)、蒸汽回流层(3)、动力轴(4)、蒸汽钻屑出口(5)、干钻屑出料口(6)、蒸汽出口(7)、螺旋摩擦条(8)、外叶片(9)、第一筒壁(10)、内叶片(11)、蒸汽入口(12)、同轴器(13)，所述蒸汽回流层(3)布置在第二筒壁(2)外侧壁面上，蒸汽回流层(3)与第二筒壁(2)间隙配合，蒸汽回流层(3)与蒸汽入口(12)、蒸汽出口(7)均焊接相连，所述动力轴(4)上焊接有内叶片(11)，动力轴(4)与同轴器(13)螺纹联接，所述第一筒壁(10)外侧焊有外叶片(9)，所述内叶片(11)与外叶片(9)形状为内窄外宽的梯形状，第一筒壁(10)左端口与同轴器(13)平键相连，第一筒壁(10)下端与蒸汽钻屑出口(5)焊接相连，所述第二筒壁(2)与含油钻屑进料口(1)、干钻屑出料口(6)均焊接相连，第二筒壁(2)内侧焊有螺旋摩擦条(8)。

2.根据权利要求1所述的一种油气钻井页岩钻屑双筒高效摩擦热解析装置，其特征在于，所述蒸汽回流层(3)厚度为80-150mm。

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