CN114458196B - 一种钻井岩屑真空减量处理装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种钻井岩屑真空减量处理装置及其处理方法，钻屑干燥器位于振动筛的下方，以实现将接收振动筛筛出的湿钻屑和少量泥浆的目的，钻屑干燥器的岩屑排出口与螺旋输送器相连通，利用螺旋输送器将岩屑输送至岩屑箱内，钻屑干燥器的泥浆排出口通过传输管线依次与分离器I和分离器II相连，分离器I的出口与分离器II的进口相连，分离器II的出风口与负压风机相连，分离器I和分离器II的排液口通过排液泵与平台固控系统的泥浆池相连。该装置整体结构紧凑高效，能够完成钻井岩屑的的高效分离处理。
Description
技术领域
本发明涉及石油工程技术领域，更具体地说涉及一种钻井岩屑真空减量处理装置及其处理方法。
背景技术
随着国家环保要求日益严格，如何在海洋油气田勘探开发过程中最大限度地实现清洁生产，是当前面临的突出问题。目前渤海海域对其排放要求较为严格，部分区块甚至要求“零排放”，而钻井过程中产生较多的废弃物是钻井岩屑(以下简称为钻屑)。为减少钻屑总量，需要在已有钻井固控系统的振动筛排出的湿钻屑中，分离出钻井泥浆(以下简称为泥浆)，尽量减少钻屑表面泥浆的滞留量，回收可循环回用泥浆部分，并得到较为干燥的钻屑，达到钻屑减量、泥浆回收的目的。
目前，现有海上钻井平台布局的情况下，传统陆地分离设备因占用空间大无法安装，因此需考虑在钻井固控系统中，振动筛后处理钻屑干燥分离减量设备。而每个平台固控系统的振动筛设备并列布置3～4台，且考虑到海上钻井平台空间较少，施工难度及经济性，也需考虑装置的小型撬装模块化，以满足日趋严格的排放和钻屑处理成本受限的需求。
本发明满足国家的海洋环境保护要求，减少钻井过程中产生的钻屑总量，降低处理钻屑所需的运输、存放转运所需的人力、资源需求。
发明内容
本发明克服了现有技术中的不足，现有钻井平台固控系统产生的钻屑存在含泥浆高的问题，提供了一种钻井岩屑真空减量处理装置及其处理方法，该装置整体结构紧凑高效，能够完成钻井岩屑的的高效分离处理。
本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
一种钻井岩屑真空减量处理装置，包括钻屑干燥器、螺旋输送器、岩屑箱、排液泵、分离器I、分离器II和负压风机，
所述钻屑干燥器位于振动筛的下方，以实现接收振动筛排出的湿钻屑和少量泥浆的目的，所述钻屑干燥器的岩屑排出口与所述螺旋输送器相连通，利用螺旋输送器将岩屑输送至岩屑箱内，所述钻屑干燥器的泥浆排出口通过传输管线依次与所述分线器、所述分离器I和所述分离器II相连，所述分离器I和所述分离器II的出风口与所述负压风机相连，所述分离器I和所述分离器II的排液口通过所述排液泵与平台固控系统的泥浆池相连；
所述钻屑干燥器包括机架、导流机构、旋转筛和吹扫梁气刀，在所述机架上由上至下依次安装所述导流机构和所述旋转筛，所述吹扫梁气刀安装在所述机架上，且与所述旋转筛相对设置，用于避免旋转筛上的筛网堵塞；所述导流机构包括导流刀、调节结构和往复机构，所述调节结构通过所述往复机构安装在所述机架的顶端，调节结构用于调节钻屑铺展层的厚度，以防止钻屑铺展层过厚导致过滤困难，往复机构用于带动调节结构做沿调节结构轴向的往复运动，进而协助导流刀将振动筛截留的钻屑均匀地铺展于旋转筛表面，在沿所述调节结构的轴向上均匀设置所述导流刀，导流刀沿调节结构的轴向作往复运动，以实现将湿钻屑和泥浆涂覆在旋转筛表面，湿钻屑在旋转筛表面滚动被吸附干燥的目的，在所述导流机构的一端形成一敞开的喂料口，用于将振动筛出料的湿钻屑从喂料口送入导流机构内；所述旋转筛包括旋转筛筒、旋转筛网、真空抽吸分配机构和中空轴，所述旋转筛筒转动设置在所述机架上，且所述旋转筛筒位于所述导流机构的下方，所述旋转筛筒的下方形成一岩屑排出口，在所述旋转筛筒的中心轴处设置所述真空抽吸分配机构，利用所述真空抽吸分配机构将所述旋转筛筒均匀分为6个独立空腔，在所述真空抽吸分配机构上开设有真空抽吸孔，在所述旋转筛筒的表面安装所述旋转筛网，在所述真空抽吸分配机构内设置所述中空轴，所述中空轴的一端形成一泥浆排出口，用于被泥浆的外输。
所述真空抽吸孔位于所述真空抽吸分配机构的上弧面处，且所述真空抽吸孔分布弧度为100°，相邻的所述真空抽吸孔之间所夹弧度为20°。
位于不同独立空腔的腔顶弧面上的旋转筛网的目数不同。
所述旋转筛筒通过旋转驱动机构实现逆时针转动，所述往复机构通过往复驱动机构实现沿旋转筛筒轴向往复运动。
所述钻屑干燥器的数量为3-5台，不同的所述钻屑干燥器的泥浆排出口经由管路与分线器的管线进口相连通，分线器的管线出口与所述传输管线相连通。
所述钻屑干燥器的外形尺寸(长x宽x高)为≤1800mm×555mm×710mm。
所述分离器I和所述分离器II的结构相同，均包括分离罐体、进口、液气分离装置、出风口和排液口，在所述分离罐体的顶端开设有所述进口，用于泥浆进入分离罐体内，在所述分离罐体的腔体顶端与所述进口相对一侧设置所述液气分离装置，用于将泥浆中混合的大量空气与泥浆进行分离，分离后的泥浆暂存在分离罐体内，分离后的空气经由出风口进入所述负压风机内，所述排液口开设在所述分离罐体的下部，用于将泥浆经由排液泵输出至泥浆池。
所述分离器I外形尺寸(长x宽x高)为≤3000mm×2000mm×1500mm，所述分离器II外形尺寸(长x宽x高)为≤2000mm×1500mm×1500mm。
所述分离器Ⅰ的容积不低于5m3，排液泵的输送量不低于5m3/h，占地面积不大于6㎡；所述分离器Ⅱ的容积不低于2m3，占地面积不大于3㎡。
所述负压风机的外形尺寸(长x宽x高)为≤4000mm×2000mm×2200mm。
所述负压风机采用大风量负压抽吸式主机，风量不低于80m3/min，真空度不低于50Kpa。
一种钻井岩屑真空减量处理方法，按照下述步骤进行：
步骤1，钻井岩屑自钻井振动筛出料口排出，钻井岩屑自导流机构的喂料口进入导流机构内，旋转筛筒逆时针旋转运动，导流机构中的导流刀，如手指一般沿旋转筛筒的顶弧面轴向均布，并做沿旋转筛筒的轴向往复运动，将湿钻屑和少量泥浆等连续涂覆在旋转筛筒表面的旋转筛网上；
步骤2，被涂敷于1#腔表面的钻井岩屑受到负压吸附作用，使得泥浆通过旋转筛网的网孔进入1#腔内，并通过开设在真空抽吸分配机构上的真空抽吸孔进入中空轴并经由传输管线被送至分离器Ⅰ、Ⅱ内，当1#腔运动至6#腔的位置时，由于真空抽吸孔的减少，进而实现1#腔逐渐关闭负压吸附，1#腔表面仅有干钻屑，在1#腔运动至5#腔的位置时，此时，完全失压的干钻屑自旋转筛网上落下，当1#腔旋转至2#腔与3#腔处，由吹扫梁气刀对堵塞的旋转筛网网孔的泥浆吹入独立空腔内，以保证再入1#腔的新入湿钻屑的有效吸附分离循环；
步骤3，干钻屑自旋转筛网上落下，落入螺旋输送器或者排海槽内，最终被收集至岩屑箱或排放至海中；
步骤4，在负压风机的负压作用下，大量空气携带泥浆通过传输管线先后进入分线器、分离器Ⅰ、分离器Ⅱ内；
步骤5，泥浆混合了大量空气在经过分离器Ⅰ和分离器Ⅱ时，通过液气分离器的作用，泥浆与空气分离，泥浆在分离器Ⅰ、Ⅱ中进行暂存，最终通过排液泵输送回泥浆池，分离后的空气进入负压风机内，最终排入大气。
本发明的有益效果为：在振动筛排出的湿钻屑中，分离出泥浆并回收，并得到较为干燥的钻屑，实现钻屑减量和泥浆回收，降低钻屑处理成本和泥浆使用成本。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明中钻屑干燥器的结构示意图。
图3是本发明中钻屑干燥器的剖面示意图。
图4是本发明中分离器I和分离器II的结构示意图。
图中：1为振动筛，2为钻屑干燥器，3为螺旋输送器，4为排海槽，5为岩屑箱，6为分线器，7为排液泵，8为泥浆池，9为分离器I，10为分离器II，11为负压风机，12为机架，13为导流机构；14为旋转筛；15为吹扫梁气刀；16为往复机构；17为真空抽吸分配机构；18为旋转筛网；19为喂料口；20为中空轴，21为旋转驱动机构，22为往复驱动机构，23为机盖，24为进口，25为出风口，26为液气分离装置，27为分离罐体，28为排液口，29为传输管线。
对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例一
一种钻井岩屑真空减量处理装置，包括钻屑干燥器2、分线器6、排液泵7、泥浆池8、分离器I9、分离器II10负压风机11和管线。
钻屑干燥器2位于振动筛1的下方，以实现接收振动筛1排出的湿钻屑和少量泥浆的目的，经钻屑干燥器2分离后的干钻屑在重力作用下落入下方的螺旋输送器，钻屑干燥器2的泥浆排出口通过传输管线29依次与分离器I9和分离器II10相连，分离器I9和分离器II10的出风口与负压风机11相连，分离器I9和分离器II10的排液口通过排液泵7输送至平台固控系统的泥浆池；
钻屑干燥器2包括机架12、导流机构13、旋转筛14和吹扫梁气刀15，在机架12上由上至下依次安装导流机构13和旋转筛14，吹扫梁气刀15安装在机架12上，且与旋转筛14相对设置，用于避免旋转筛14上的筛网堵塞；导流机构13包括导流刀、调节结构和往复机构16，调节结构通过往复机构16安装在机架12的顶端，调节结构用于调节钻屑铺展层的厚度，以防止钻屑铺展层过厚导致过滤困难，往复机构16用于带动调节结构做沿调节结构轴向的往复运动，进而协助导流刀将振动筛截留的钻屑均匀地铺展于旋转筛14表面，在沿调节结构的轴向上均匀设置导流刀，导流刀沿调节结构的轴向作往复运动，以实现将湿钻屑和泥浆涂覆在旋转筛14表面，湿钻屑在旋转筛14表面滚动被吸附干燥的目的，在导流机构13的一端形成一敞开的喂料口19，用于将振动筛出料的湿钻屑从喂料口19送入导流机构13内；旋转筛14包括旋转筛筒、旋转筛网18、真空抽吸分配机构17和中空轴20，旋转筛筒转动设置在机架12上，且旋转筛筒位于导流机构13的下方，旋转筛筒的下方形成一岩屑排出口，在旋转筛筒的中心轴处设置真空抽吸分配机构17，利用真空抽吸分配机构17将旋转筛筒均匀分为6个独立空腔，在真空抽吸分配机构17上开设有真空抽吸孔，在旋转筛筒的表面安装旋转筛网18，在真空抽吸分配机构17内设置中空轴20，中空轴20的一端封闭，另一端形成一泥浆排出口，用于泥浆的外输。
实施例二
在实施例一的基础上，真空抽吸孔位于真空抽吸分配机构17的上弧面处，且真空抽吸孔分布弧度为100°，相邻的真空抽吸孔之间所夹弧度为20°。
位于不同独立空腔的腔顶弧面上的旋转筛网18的目数不同。
旋转筛筒通过旋转驱动机构21实现逆时针转动，往复机构16通过往复驱动机构22实现沿旋转筛筒轴向往复运动。
钻屑干燥器2的数量为3-5台，钻屑干燥器2的数量对应平台振动筛1的数量，每台振动筛下方均安装一台钻屑干燥器2，不同的钻屑干燥器2的泥浆排出口经由管路与分线器6的管线进口相连通，分线器6的管线出口与传输管线29相连通。
钻屑干燥器2的外形尺寸(长x宽x高)为≤1800mm×555mm×710mm。
在机架12的顶端设置有机盖。
实施例三
在实施例二的基础上，分离器I9和分离器II10的结构相同，均包括分离罐体27、进口24、液气分离装置26、出风口25和排液口28，在分离罐体27的顶端开设有进口24，用于泥浆进入分离罐体27内，在分离罐体27的腔体顶端与进口24相对一侧设置液气分离装置26，用于将泥浆中混合的大量空气与泥浆进行分离，分离后的泥浆暂存在分离罐体27内，分离后的空气经由出风口进入负压风机11内，排液口开设在分离罐体27的下部，用于将泥浆经由排液泵7输出至泥浆池8。
分离器I9外形尺寸(长x宽x高)为≤3000mm×2000mm×1500mm，分离器II10外形尺寸(长x宽x高)为≤2000mm×1500mm×1500mm。
分离器I9的容积不低于5m3，排液泵的输送量不低于5m3/h，占地面积不大于6㎡；分离器II10的容积不低于2m3，占地面积不大于3㎡。
负压风机11的外形尺寸(长x宽x高)为≤4000mm×2000mm×2200mm。
负压风机11采用大风量负压抽吸式主机，风量不低于80m3/min，真空度不低于50Kpa。
实施例四
一种钻井岩屑真空减量处理方法，按照下述步骤进行：
步骤1，钻井岩屑自钻井振动筛出料口排出，重力作用下落入导流机构的喂料口进入导流机构内，旋转筛筒沿喂料口相反的方向旋转，导流机构中的导流刀，沿旋转筛筒的顶弧面轴向均布，并沿旋转筛筒的轴向进行往复运动，将湿钻屑和少量泥浆连续且均匀涂覆在旋转筛筒表面的旋转筛网上；
步骤2，被涂敷于1#腔表面的湿钻屑和少量泥浆受到负压吸附作用，使得泥浆通过旋转筛网的网孔进入1#腔内，并通过开设在真空抽吸分配机构上的真空抽吸孔进入中空轴并经由传输管线被送至分离器Ⅰ、Ⅱ内，当1#腔运动至6#腔的位置时，由于真空抽吸孔的减少，进而实现1#腔逐渐关闭负压吸附，1#腔表面仅有干钻屑，在1#腔运动至5#腔的位置时，此时，完全失压的干钻屑自旋转筛网上落下，当1#腔旋转至2#腔与3#腔处，由吹扫梁气刀对堵塞的旋转筛网网孔的泥浆吹入独立空腔内，以保证再入1#腔的新入湿钻屑的有效吸附分离循环；
步骤3，干钻屑自旋转筛网上落下，落入螺旋输送器或者排海槽内，最终被收集至岩屑箱或者是排放至海中；
步骤4，泥浆在负压风机的负压作用下，与大量空气通过传输管线先后进入分线器、分离器Ⅰ、分离器Ⅱ内；
步骤5，泥浆混合了大量空气在经过分离器Ⅰ和分离器Ⅱ时，通过液气分离器的作用，泥浆与空气分离，泥浆在分离器Ⅰ、Ⅱ中进行暂存，最终通过排液泵输送回泥浆池，分离后的空气进入负压风机内，最终排入大气。
为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种钻井岩屑真空减量处理装置，其特征在于：包括钻屑干燥器、排液泵、分离器I、分离器II、负压风机、分线器及连接管线；
所述钻屑干燥器位于振动筛的下方，以实现将接收振动筛筛出的湿钻屑和少量泥浆的目的，所述钻屑干燥器的岩屑排出口与螺旋输送器相连通，利用螺旋输送器将岩屑输送至岩屑箱内，所述钻屑干燥器的泥浆排出口通过传输管线依次与所述分离器I和所述分离器II相连，所述分离器I和所述分离器II的出风口与所述负压风机相连，所述分离器I和所述分离器II的排液口通过所述排液泵与平台固控系统的泥浆池相连；
所述钻屑干燥器包括机架、导流机构、旋转筛和吹扫梁气刀，在所述机架上由上至下依次安装所述导流机构和所述旋转筛，所述吹扫梁气刀安装在所述机架上，且与所述旋转筛相对设置，用于避免旋转筛上的筛网堵塞；所述导流机构包括导流刀、调节结构和往复机构，所述调节结构通过所述往复机构安装在所述机架的顶端，调节结构用于调节钻屑铺展层的厚度，以防止钻屑铺展层过厚导致过滤效果不佳，往复机构用于带动调节结构做沿旋转筛轴向的往复运动，进而协助导流刀将振动筛截留的钻屑均匀地铺展于旋转筛表面，在沿所述调节结构的轴向上均匀设置所述导流刀，导流刀沿调节结构的轴向作往复运动，以实现将湿钻屑和泥浆涂覆在旋转筛表面，湿钻屑在旋转筛表面滚动被吸附干燥的目的，在所述导流机构的一端形成一敞开的喂料口，用于将振动筛排出的湿钻屑从喂料口送入导流机构内；所述旋转筛包括旋转筛筒、旋转筛网、真空抽吸分配机构和中空轴，所述旋转筛筒转动设置在所述机架上，且所述旋转筛筒位于所述导流机构的下方，所述旋转筛筒的下方形成一岩屑排出口，在所述旋转筛筒的中心轴处设置所述真空抽吸分配机构，利用所述真空抽吸分配机构将所述旋转筛筒均匀分为6个独立空腔，在所述真空抽吸分配机构上开设有真空抽吸孔，在所述旋转筛筒的表面安装所述旋转筛网，在所述真空抽吸分配机构内设置所述中空轴，所述中空轴的一端形成一泥浆排出口，用于泥浆的外输。
2.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑真空减量处理装置，其特征在于：所述真空抽吸孔位于所述真空抽吸分配机构的上弧面处，且所述真空抽吸孔分布弧度为100°，相邻的所述真空抽吸孔之间所夹弧度为20°。
3.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑真空减量处理装置，其特征在于：位于不同独立空腔的腔顶弧面上的旋转筛网的目数不同。
4.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑真空减量处理装置，其特征在于：所述旋转筛筒通过旋转驱动机构实现逆时针转动，所述往复机构通过往复驱动机构实现沿旋转筛筒轴向往复运动。
5.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑真空减量处理装置，其特征在于：所述钻屑干燥器的数量为3-5台，不同的所述钻屑干燥器的泥浆排出口经由管路与分线器的管线进口相连通，分线器的管线出口与所述传输管线相连通。
6.根据权利要求1所述的一种钻井岩屑真空减量处理装置，其特征在于：所述分离器I和所述分离器II的结构相同，均包括分离罐体、进口、液气分离装置、出风口和排液口，在所述分离罐体的顶端开设有所述进口，用于泥浆进入分离罐体内，在所述分离罐体的腔体顶端与所述进口相对一侧设置所述液气分离装置，用于将泥浆中混合的大量空气与泥浆进行分离，分离后的泥浆暂存在分离罐体内，分离后的空气经由出风口进入所述负压风机内，所述排液口开设在所述分离罐体的下部，用于将泥浆经由排液泵输出至泥浆池。
7.利用权利要求1-6任一所述的一种钻井岩屑真空减量处理装置进行钻井岩屑真空减量处理方法，其特征在于：按照下述步骤进行：
步骤1，钻井岩屑自钻井振动筛出料口排出，钻井岩屑自导流机构的喂料口进入导流机构内，旋转筛筒逆时针旋转运动，导流机构中的导流刀，如手指一般沿旋转筛筒的顶弧面轴向均布，并做沿旋转筛筒的轴向往复运动，将湿钻屑和少量泥浆连续涂覆在旋转筛筒表面的旋转筛网上；
步骤2，被涂敷于1#腔表面的钻井岩屑受到负压吸附作用，使得泥浆通过旋转筛网的网孔进入1#腔内，并通过开设在真空抽吸分配机构上的真空抽吸孔进入中空轴并经由传输管线被送至分离器Ⅰ、Ⅱ内，当1#腔运动至6#腔的位置时，由于真空抽吸孔的减少，进而实现1#腔逐渐关闭负压吸附，1#腔表面仅有干钻屑，在1#腔运动至5#腔的位置时，此时，完全失压的干钻屑自旋转筛网上落下，当1#腔旋转至2#腔与3#腔处，由吹扫梁气刀对堵塞的旋转筛网网孔的泥浆吹入独立空腔内，以保证再入1#腔的新入湿钻屑的有效吸附分离循环；
步骤3，干钻屑自旋转筛网上落下，落入螺旋输送器或者排海槽内，最终被收集至岩屑箱或者是排放至海中；
步骤4，泥浆在负压风机的负压作用下，与大量空气通过传输管线先后进入分线器、分离器Ⅰ、分离器Ⅱ内；
步骤5，泥浆混合了大量空气在经过分离器Ⅰ和分离器Ⅱ时，通过液气分离器的作用，泥浆与空气分离，泥浆在分离器Ⅰ、Ⅱ中进行暂存，最终通过排液泵输送回泥浆池，分离后的空气进入负压风机内。
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