CN116220615A - 油基钻屑处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种油基钻屑处理系统，包括：等离子气化反应器，环绕等离子气化反应器的外壁上设置有封闭式环形水箱以及过热蒸汽管道，过热蒸汽管道的出口端伸出到等离子气化反应器的外部，过热蒸汽管道的出口端设置有三通接头，三通接头的第三端口连接有气化剂管道；蒸汽发生器。本发明通过蒸汽发生器产生的蒸汽作为油基钻屑处理所需的气化剂，能够缩短油基钻屑的处理周期，加快油基钻屑的处理效率，同时，通过封闭式环形水箱以及过热蒸汽管道，可充分利用油基钻屑处理过程中的余热产生蒸汽，余热产生的蒸汽亦可作为油基钻屑处理所需的气化剂，达到节约能源目的的同时能够延长等离子气化反应器的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及危险废弃物处理技术领域，尤其涉及一种油基钻屑处理系统。
背景技术
在油气田钻井过程中为起到润滑、冷却钻头的作用，通常会采用钻井液，常见的钻井液主要有水基钻井液、油基钻井液以及复合基钻井液，而油基钻井液由于其良好的流变性能、滤失控制性能及润滑效果被广泛使用。然而在钻井过程中，钻屑会随钻井液带出油井，并与钻井液均匀混合，钻井液附着在岩屑表面，形成了危害环境的油基钻屑。
油基钻屑成分较为复杂，属于多相体系，其中包含大量有机物污染(如脂肪烃、多氯联苯等)、重金属以及一些无机化合物。油基钻屑的长时间堆积会对环境和人类生命健康产生严重的威胁。
油基钻屑现阶段的处理方式主要有以下技术：
(1)甩干-离心分离技术，该技术是指利用由甩干机和离心机等设备组成的装置对油基钻屑进行甩干离心处理，将油基钻屑筛为含油率较低的颗粒后进行固液分离，该技术适应性强但处理后残渣含油率难以满足要求。
(2)回注与填埋技术，钻屑回注技术就是将钻屑从固控设备传输到处理设备内，通过研磨、剪切和筛选使钻屑的粒度满足回注要求，通过高压注入泵将钻屑注入到地层内的一种工艺。该技术处理成本低但具有二次污染的风险。
(3)固化/稳定技术，固化是将油基钻屑包覆在高结构基材中，包覆后具有较高的机械强度和稳定性以及较低的浸出率，便于运输。稳定技术是将油基钻屑中的污染组分转化为低毒害形态，以减少处置过程中对环境的污染。固化/稳定技术可将油基钻屑封存，达到资源化利用效果，但该方法成本较高，对于含油量较高的油基钻屑并不适用。
(4)生物处理技术，生物处理技术包括堆肥、生物反应器等，通过生物将油基钻屑中的碳氢化合物进行降解。生物处理技术虽然环保且处理成本低，但其处理周期过长，受环境制约。
(5)焚烧法，焚烧法相对于其他处理技术工艺较简单，处理较为彻底，但焚烧过程中会产生诸如二噁英的有害气体，造成污染。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的油基钻屑处理方法存在周期长的技术问题，本发明提供一种油基钻屑处理系统，能够缩短油基钻屑的处理周期，加快油基钻屑的处理效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油基钻屑处理系统，包括：等离子气化反应器，环绕所述等离子气化反应器的外壁上设置有封闭式环形水箱以及过热蒸汽管道，所述过热蒸汽管道的进口端位于所述封闭式环形水箱的内部，所述过热蒸汽管道的出口端伸出到所述等离子气化反应器的外部，所述过热蒸汽管道的出口端设置有三通接头，所述三通接头的第一端口与所述过热蒸汽管道密封连接，所述三通接头的第三端口连接有气化剂管道，所述气化剂管道的出气端与所述等离子气化反应器相连通；蒸汽发生器，所述三通接头的第二端口与所述蒸汽发生器之间通过供应管道相连通。
由此，通过蒸汽发生器产生的蒸汽作为油基钻屑处理所需的气化剂，能够缩短油基钻屑的处理周期，加快油基钻屑的处理效率，同时，通过封闭式环形水箱以及过热蒸汽管道，可充分利用油基钻屑处理过程中的余热产生蒸汽，余热产生的蒸汽亦可作为油基钻屑处理所需的气化剂，达到节约能源目的的同时能够延长等离子气化反应器的使用寿命。
进一步地，所述供应管道上设置有第一阀门。由此，能够控制蒸汽发生器的蒸汽流量。
进一步地，所述等离子气化反应器的底部设置有激冷仓，所述激冷仓的内部设置有收料盒，所述收料盒为抽屉式，所述激冷仓的外壁上设置有冷却水管道，所述冷却水管道贯穿所述激冷仓的外壁，所述冷却水管道上设置有第二阀门，所述收料盒上设置有把手。由此，能够对废渣进行收集，并将收集后的废渣经过激冷后形成玻璃体进行回收利用。
进一步地，所述等离子气化反应器底部且位于所述激冷仓的上方设置有排渣口。
进一步地，所述等离子气化反应器的顶部设置有进料口，所述等离子气化反应器的顶部且位于所述进料口的两侧均设置有等离子气化反应器排气口，所述封闭式环形水箱上设置有液位计以及进水管。由此，能够测定封闭式环形水箱的液位并及时补充水量。
进一步地，所述等离子气化反应器的两侧且位于所述封闭式环形水箱的下方均设置有等离子体炬，所述等离子体炬贯穿所述等离子气化反应器的外壁，所述等离子体炬的射流端设置在所述等离子气化反应器的内部。由此，能够作为油基钻屑处理的热源。
进一步地，还包括：
冷凝分离器，所述冷凝分离器设置有第一进气口与第一出气口，所述第一进气口与所述等离子气化反应器排气口之间通过第一管道相连通；除尘器，所述除尘器的第二进气口与所述第一出气口之间通过第二管道相连通，所述除尘器的第二出气口与所述等离子体炬的工质气体进口之间通过第三管道相连通。由此，冷凝分离器能够对油机钻屑处理的产物进行冷凝分离和过滤，以使部分产物冷凝回收，除尘器能够对冷凝分离器的不凝气体进行过滤。
进一步地，所述冷凝分离器的内部设置有过滤器与喷淋分布器。
进一步地，所述喷淋分布器位于所述过滤器的下方。
进一步地，所述过滤器固定安装在所述冷凝分离器内，所述喷淋分布器固定安装在所述冷凝分离器内。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过蒸汽发生器产生的蒸汽作为油基钻屑处理所需的气化剂，能够缩短油基钻屑的处理周期，加快油基钻屑的处理效率，同时，通过封闭式环形水箱以及过热蒸汽管道，可充分利用油基钻屑处理过程中的余热产生蒸汽，余热产生的蒸汽亦可作为油基钻屑处理所需的气化剂，达到节约能源目的的同时能够延长等离子气化反应器的使用寿命。
2、本发明通过设置激冷仓、收料盒和排渣口，能够将由油基处理后产生废渣进行收集，并在冷却水的配合下，形成玻璃体，再将玻璃体进行二次回收利用，达到资源化处理的目的。
3、本发明通过高温等离子体气化对油基钻屑进行处理，可彻底分解其中的有害物质，达到油基钻屑无害化处理的目的。
4、本发明通过除尘器，能够对产生的不凝气体进行过滤净化处理，再将处理后的不凝气体作为等离子体炬的工作介质，达到节约能源的目的。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为油基钻屑处理系统的结构示意图；
图2为图1中A处局部结构放大示意图；
图3为图1中B处局部结构放大示意图。
图中：1、等离子气化反应器；101、进料口；102、等离子气化反应器排气口；103、封闭式环形水箱；104、过热蒸汽管道；105、等离子体炬；106、收料盒；107、气化剂管道；108、三通接头；109、排渣口；2、蒸汽发生器；201、供应管道；202、第一阀门；3、冷凝分离器；301、过滤器；302、喷淋分布器；4、除尘器；5、第一进气口；501、第一出气口；6、第二进气口；601、第二出气口；7、第一管道；8、第二管道；9、冷却水管道；901、第二阀门；10、第三管道；11、工质气体进口；12、进水管；13、激冷仓。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1至图3所示，是本发明最优实施例，本实施例的油基钻屑处理系统，包括：等离子气化反应器1，环绕等离子气化反应器1的外壁上设置有封闭式环形水箱103以及过热蒸汽管道104，过热蒸汽管道104的进口端位于封闭式环形水箱103的内部，过热蒸汽管道104的出口端伸出到等离子气化反应器1的外部，过热蒸汽管道104的出口端设置有三通接头108，三通接头108的第一端口与过热蒸汽管道104密封连接，三通接头108的第三端口连接有气化剂管道107，气化剂管道107的出气端与等离子气化反应器1相连通；蒸汽发生器2，三通接头108的第二端口与蒸汽发生器2之间通过供应管道201相连通。由此，通过蒸汽发生器2产生的蒸汽作为油基钻屑处理所需的气化剂，能够缩短油基钻屑的处理周期，加快油基钻屑的处理效率，同时，通过封闭式环形水箱103以及过热蒸汽管道104，可充分利用油基钻屑处理过程中的余热产生蒸汽，余热产生的蒸汽亦可作为油基钻屑处理所需的气化剂，达到节约能源目的的同时能够延长等离子气化反应器1的使用寿命。等离子气化反应器1的外壁围绕形成用于油基钻屑处理的反应腔。
在本实施例中，供应管道201上设置有第一阀门202。由此，能够控制蒸汽发生器2的蒸汽流量。
在本实施例中，等离子气化反应器1的底部设置有激冷仓13，激冷仓13的内部设置有收料盒106，收料盒106为抽屉式，激冷仓13的外壁上设置有冷却水管道9，冷却水管道9贯穿激冷仓13的外壁，冷却水管道9上设置有第二阀门901，收料盒106上设置有把手，等离子气化反应器1底部且位于激冷仓13的上方设置有排渣口109。由此，等离子气化反应器1反应过程中产生的杂质通过排渣口109掉落到收料盒106，打开第二阀门901，通过冷却水管道9向收料盒106内通入冷却水，冷却水与杂质经过激冷后形成玻璃体，再通过把手将收料盒106抽出，将收料盒106内部的玻璃体取出进行二次回收利用。
在本实施例中，等离子气化反应器1的顶部设置有进料口101，等离子气化反应器1的顶部且位于进料口101的两侧均设置有等离子气化反应器排气口102，封闭式环形水箱103上设置有液位计以及进水管12，等离子气化反应器1的两侧且位于封闭式环形水箱103的下方均设置有等离子体炬105，等离子体炬105贯穿等离子气化反应器1的外壁，等离子体炬105的射流端设置在等离子气化反应器1的内部。由此，通过液位计能够测定封闭式环形水箱103的液位并通过进水管12及时向封闭式环形水箱103补充水分。除尘器4同时给两个等离子体炬105进行供气，使得两个等离子体炬105均能够作为油基钻屑处理的热源。
在本实施例中，还包括：
冷凝分离器3，冷凝分离器3设置有第一进气口5与第一出气口501，第一进气口5与等离子气化反应器排气口102之间通过第一管道7相连通；除尘器4，除尘器4的第二进气口6与第一出气口501之间通过第二管道8相连通，除尘器4的第二出气口601与等离子体炬105的工质气体进口11之间通过第三管道10相连通。由此，冷凝分离器3能够对油机钻屑处理的产物进行冷凝分离和过滤，以使部分产物冷凝回收，除尘器4能够对冷凝分离器3的不凝气体进行过滤。
在本实施例中，冷凝分离器3的内部设置有过滤器301与喷淋分布器302，喷淋分布器302位于过滤器301的下方，过滤器301固定安装在冷凝分离器3内，喷淋分布器302固定安装在冷凝分离器3内。由此，喷淋分布器302对所产生的气体产物进行冷凝。
本发明的处理过程是：在油基钻屑的处理过程中，将油基钻屑通过进料口101注入到等离子气化反应器1中，通过气化剂管道107向等离子气化反应器1内通入气化剂，再通过等离子体炬105对油基钻屑进行加热处理，经过高温(800℃-1000℃)的气体融化处理后，会产生气体产物和废渣。所产生的气体产物从等离子气化反应器排气口102排出，并通过第一管道7流入到冷凝分离器3内，经过冷凝分离器3对气体产物进行冷凝分离和过滤，产生的不凝气体通过第二管道8流入到除尘器4内，经过除尘器4的过滤处理后的气体通过第三管道10流入到等离子体炬105内。所产生的废渣由排渣口109排出，并掉落到收料盒106内，经过激冷后的废渣可形成玻璃体进行二次回收利用，定期将收料盒106内的玻璃体抽出并进行清理。
本发明通过蒸汽发生器2产生的蒸汽作为油基钻屑处理所需的气化剂，能够缩短油基钻屑的处理周期，加快油基钻屑的处理效率，同时，通过封闭式环形水箱103以及过热蒸汽管道104，可充分利用油基钻屑处理过程中的余热产生蒸汽，余热产生的蒸汽亦可作为油基钻屑处理所需的气化剂，达到节约能源目的的同时能够延长等离子气化反应器1的使用寿命；通过设置激冷仓13、收料盒106和排渣口109，能够将由油基处理后产生废渣进行收集，并在冷却水的配合下，形成玻璃体，再将玻璃体进行二次回收利用，达到资源化处理的目的；通过高温等离子体气化对油基钻屑进行处理，可彻底分解其中的有害物质，达到油基钻屑无害化处理的目的；通过除尘器4，能够对产生的不凝气体进行过滤净化处理，再将处理后的不凝气体作为等离子体炬105的工作介质，达到节约能源的目的。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (10)
1.一种油基钻屑处理系统，其特征在于，包括：
等离子气化反应器(1)，环绕所述等离子气化反应器(1)的外壁上设置有封闭式环形水箱(103)以及过热蒸汽管道(104)，所述过热蒸汽管道(104)的进口端位于所述封闭式环形水箱(103)的内部，所述过热蒸汽管道(104)的出口端伸出到所述等离子气化反应器(1)的外部，所述过热蒸汽管道(104)的出口端设置有三通接头(108)，所述三通接头(108)的第一端口与所述过热蒸汽管道(104)密封连接，所述三通接头(108)的第三端口连接有气化剂管道(107)，所述气化剂管道(107)的出气端与所述等离子气化反应器(1)相连通；
蒸汽发生器(2)，所述三通接头(108)的第二端口与所述蒸汽发生器(2)之间通过供应管道(201)相连通。
2.根据权利要求1所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述供应管道(201)上设置有第一阀门(202)。
3.根据权利要求1所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述等离子气化反应器(1)的底部设置有激冷仓(13)，所述激冷仓(13)的内部设置有收料盒(106)，所述收料盒(106)为抽屉式，所述激冷仓(13)的外壁上设置有冷却水管道(9)，所述冷却水管道(9)贯穿所述激冷仓(13)的外壁，所述冷却水管道(9)上设置有第二阀门(901)，所述收料盒(106)上设置有把手。
4.根据权利要求3所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述等离子气化反应器(1)底部且位于所述激冷仓(13)的上方设置有排渣口(109)。
5.根据权利要求1所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述等离子气化反应器(1)的顶部设置有进料口(101)，所述等离子气化反应器(1)的顶部且位于所述进料口(101)的两侧均设置有等离子气化反应器排气口(102)，所述封闭式环形水箱(103)上设置有液位计以及进水管(12)。
6.根据权利要求1所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述等离子气化反应器(1)的两侧且位于所述封闭式环形水箱(103)的下方均设置有等离子体炬(105)，所述等离子体炬(105)贯穿所述等离子气化反应器(1)的外壁，所述等离子体炬(105)的射流端设置在所述等离子气化反应器(1)的内部。
7.根据权利要求5或6所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，还包括：
冷凝分离器(3)，所述冷凝分离器(3)设置有第一进气口(5)与第一出气口(501)，所述第一进气口(5)与所述等离子气化反应器排气口(102)之间通过第一管道(7)相连通；
除尘器(4)，所述除尘器(4)的第二进气口(6)与所述第一出气口(501)之间通过第二管道(8)相连通，所述除尘器(4)的第二出气口(601)与所述等离子体炬(105)的工质气体进口(11)之间通过第三管道(10)相连通。
8.根据权利要求7所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述冷凝分离器(3)的内部设置有过滤器(301)与喷淋分布器(302)。
9.根据权利要求8所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述喷淋分布器(302)位于所述过滤器(301)的下方。
10.根据权利要求8所述的油基钻屑处理系统，其特征在于，所述过滤器(301)固定安装在所述冷凝分离器(3)内，所述喷淋分布器(302)固定安装在所述冷凝分离器(3)内。
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