CN219259579U - 一种废弃油基钻井液处理装置 - Google Patents

一种废弃油基钻井液处理装置 Download PDF

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孙家祥
杨利
周娜娜
韩晶
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本实用新型涉及一种废弃油基钻井液处理装置,包括能够伸入地下储层的第一井筒和第二井筒,在第一井筒内设置有能够向地下储层注入气化剂的注液通道,在注液通道内设置有能够点燃地下储层的控制系统,在第二井筒内限定有能够将地下储层气体引出地面的第一采气通道,以及设置在地下储层内的连通所述注液通道和第一采气通道的反应筒,所述反应筒能够将注液通道内的气化剂注入地下储层使得点燃的地下储层内发生气化反应。其中,还包括第三井筒,所述第三井筒的下端设置为与反应筒相连通并连接在第一井筒和第二井筒之间的位置处,在所述第三井筒内限定有能够向反应筒内注入油基钻井液的注液通道。

Description

一种废弃油基钻井液处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种废弃油基钻井液处理装置。
背景技术
油基钻井液,又称为油基泥浆,是钻井和采油过程中常用的原料之一。油基钻井液基本组成是油、水、有机粘土和油溶性化学处理剂。由于油基钻井液具有良好的抗高温和抗盐钙侵蚀的性能有利于井壁稳定,同时其润滑性好且对油气层损害小,因此被广泛运用在各类钻井平台中。
但是,油基泥浆中的基础油通常为柴油,这种油会产生带有毒素的芳香烃,所含芳香烃的量越多,毒性越大。因此,在对以使用过的废弃的油基钻井液的处理过程中,为避免处芳香烃的危害,作业人员一般需要通过回注法处理。这种回注法是通过压裂车在机械作用下加压到足以将地层压裂的压力,将要处理的废弃钻井液注入地层裂缝中,撤消压力时,周围地层中的裂缝自行关闭,从而防止地层中的废弃钻井液发生迁移。
然而,这种回注方法对地层有严格的要求,深度必须大于600m,导致回注的工序复杂,回收成本大。同时,这种方法也会造成地层的污染,并且会造成油基钻井液的浪费。
实用新型内容
针对如上所述的技术问题,本实用新型旨在提出一种废弃油基钻井液处理装置。本实用新型的废弃油基钻井液处理装置不仅能够降低废弃油基钻井液的处理成本,降低环境污染,同时也能够实现废弃油基钻井液的回收利用。
根据本实用新型,提供了一种废弃油基钻井液处理装置,包括能够伸入地下储层的第一井筒和第二井筒,在所述第一井筒内设置有能够向地下储层注入气化剂的注气通道,在所述注气通道内设置有能够点燃地下储层的控制系统,在所述第二井筒内限定有能够将地下储层气体引出地面的第一采气通道,以及设置在地下储层内的连通所述注气通道和第一采气通道的反应筒,所述反应筒能够将注气通道内的气化剂注入地下储层使得点燃的地下储层内发生气化反应。
其中,还包括第三井筒,所述第三井筒的下端设置为与所述反应筒相连通并连接在第一井筒和第二井筒之间的位置处,在所述第三井筒内限定有能够向反应筒内注入油基钻井液的注液通道。
在一个优选的实施例中,在所述第一采气通道内还设置有仅允许氢气通过的第一隔气层。
在一个优选的实施例中,在所述第二井筒和第三井筒之间还设置有第四井筒,所述第四井筒内限定有第二采气通道,所述第二采气通道内还设置有仅允许一氧化碳通过的第二隔气层。
在一个优选的实施例中,在所述第三井筒和第四井筒的井口处还分别设置有水洗系统。
在一个优选的实施例中,在所述第三井筒和第四井筒的井口处还分别设置有通气阀门和气体流量计。
在一个优选的实施例中,所述反应筒内的反应温度设置为600°-900°。
在一个优选的实施例中,所述气化剂设置为水蒸气与空气的混合流体,所述空气的氧气含量设置为不小于20%。
在一个优选的实施例中,所述控制系统包括能够伸入地层的电缆以及连接在所述电缆上的热电阻。
在一个优选的实施例中,所述反应筒设置为筛管,所述筛管上均匀地设置有允许气体通过的筛孔。
在一个优选的实施例中,在所述筛孔上还分别设置有喷嘴,所述喷嘴设置为文丘里喷嘴。
附图说明
下面将参照附图对本实用新型进行说明。
图1显示了根据本实用新型的一个实施例的废弃油基钻井液处理装置的示意图。
在本申请中,所有附图均为示意性的附图,仅用于说明本实用新型的原理,并且未按实际比例绘制。
具体实施方式
下面通过附图来对本实用新型进行介绍。在下文中,所述“上端”和“下端”分别表示靠近进口和远离井口的一端。
图1显示了根据本实用新型的一个实施例的废弃油基钻井液处理装置的示意图。如图1所示,所述的废弃油基钻井液处理装置包括能够伸入地下储层11的第一井筒10和第二井筒20。在所述第一井筒10内设置有可移动的控制系统。所述控制系统包括电缆(未示出)以及连接在所述电缆上的热电阻(未示出)。所述热电阻能够在所述电缆的带动下沿着第一井筒10伸入地下储层11之中,并通过电缆通电加热,从而能够点燃地下储层11内的煤以及石油等可燃物。
同时,在所述第一井筒10内限定有流体流通的注气通道12。使得作业人员能够通过所述注气通道12向地下储层注入气化剂,所述气化剂设置为水蒸气和氧气的混合气体。由此,当地下储层11内的煤以及石油等可燃物被点燃时,在气化剂的作用下,所述可燃物能够在地层发生气化反应,从而生成氢气以及一氧化碳等可燃的气体。
如图1所示,在所述第二井筒20内限定有连通地面和地下储层11的流体流通的第一采气通道22。同时,在所述地下储层11内设置有连接所述第一井筒10和第二井筒20的反应筒30。所述反应筒30设置为筛管31,在所述筛管31上均匀地设置有允许流体通过的筛孔32。
由此,当作业人员将气化剂注入第一井筒10后,所述气化剂能够沿着注气通道12进入反应筒30随后通过筛孔32流入地下储层中,从而使得反应筒30外周的地下储层发生气化反应,产生可燃气体。
在一个优选的实施例中,在所述筛孔32上还分别设置有喷嘴(未示出),所述喷嘴设置为文丘里喷嘴。通过文丘里喷嘴能够产生文丘里效应,为气化剂的流出提供更大的动力。
需要说明的是,所述文丘里喷嘴的结构和原理是本领域技术人员所熟知的,在此略去对其的详细介绍。
容易理解,通过这种布置方式,能够使得作业人员通过调整所述反应筒30的位置控制气化反应的发生位置。同时,通过控制所述反应筒30的长度调整气化反应发生区域的尺寸,从而有助于将生成氢气以及一氧化碳等可燃的气体集中在特定的地层内,便于后期对可燃气体的采集。
随后,在气化反应进行的过程中,反应筒30外周所生成氢气以及一氧化碳等可燃的气体会在地层压力的作用下持续进入反应筒30内,并通过第一采气通道22运动至地面,从而完成气体的收集。
如图1所示,所述废弃油基钻井液处理装置还包括第三井筒40。所述第三井筒40的下端设置为与所述反应筒30相连通并连接在第一井筒10和第二井筒20之间的位置处,在所述第三井筒40内限定有能够向反应筒30内注入油基钻井液的注液通道42。这样在气化反应进行的过程中,作业人员可以通过第三井筒40向地下储层11注入废弃的油基钻井液。
当废弃的油基钻井液进入地下储层后,在地层的高温和气化剂的共同作用下,油基钻井液中的柴油等有机成分会一同参与气化反应,生成氢气以及一氧化碳等可燃气体。当所述可燃气体生成后,其同样能够通过所述第二井筒20被采集至地面。
相较于现有的将废弃的油基钻井液深埋地层的处理方式,通过本实用新型的废弃油基钻井液处理装置能够实现废弃油基钻井液的裂解,从而无需再对废弃的油基钻井液进行深埋处理,由此能够避免繁复的深埋处理工序,降低了劳动作业成本,同时也能够降低废弃的油基钻井液对地层的污染。
另一方面,通过这种方式能够实现废弃油基钻井液的气化处理,从而将废弃的油基钻井液中的柴油等有机物转化为可使用的可燃气体,由此实现油基钻井液的回收利用,避免了能源浪费的现象。
并且,由于废弃油基钻井液中含有较多的有机物,因此在气化过程中,其对地下储层的要求较低,使得废弃油基钻井液能够在已经开采完毕的废弃的储层中进行。通过这种方式,也能够进一步提高对废弃储层的利用率,有助于对废弃储层的煤或石油进行二次利用。
在一个具体的实施例中,通过向以开采完毕的地下储层中注入油基钻井液进行气化反应,并对气化反应所产生的气体进行收集和检测。检测结果表明,气化反应所产生的混合气体中含有约16%的氢气以及约26%的一氧化碳。检测结果表明混合气体具有良好的使用效果。
在上述实施例中,所述反应筒30内的反应温度优选地设置为600°-900°。同时,所述气化剂设置为水蒸气与空气的混合流体,所述空气的氧气含量优选地设置为不小于20%。现场的多次试验表明,通过将气化剂的氧气含量以及反应筒30内的反应温度设置在这一范围内,气化反应所产生的气体内所含的杂质相对较少,具有更佳的气化效果。
如图1所示,在一个优选的实施例中,在所述第一采气通道22内还设置有第一隔气层25。所述第一隔气层25设置为仅允许氢气通过。由此,所述第一隔气层25能够在气体采集过程中对气化反应所产生的气体所产生的氢气进行初步的筛选,从而能够在第二井筒20的井口处得到纯度较高的氢气,以便于下一步对气体进行提纯作业。
同理,在一个未示出的实施例中,在所述第二井筒20和第三井筒40之间还设置有第四井筒,所述第四井筒内限定有第二采气通道,所述第二采气通道内还设置有仅允许一氧化碳通过的第二隔气层。通过第二隔气层能够将化反应所产生的一氧化碳气体进行初步的筛选,从而能够在第四井筒的井口处获得纯度较高的一氧化碳气体。
需要说明的是,这种隔气层的结构和原理是本领域技术人员所熟知的,在此略去对其结构的详细介绍。
进一步地,在所述第二井筒20和第四井筒的井口处还分别设置有水洗系统50。所述水洗系统50内具有反应腔52,所述反应腔内具有能够与二氧化硫等气体进行反应的溶液。这样当一氧化碳和氢气通过所述水洗系统50时,所述水洗系统50能够进一步去除一氧化碳和氢气中所夹杂的少量二氧化硫等杂质气体,由此能够进一步提高一氧化碳和氢气的纯度。
除此以外,在所述第二井筒20和第四井筒的上端还分别设置有气体流量计。通过所述气体流量计能够实时监测第二井筒40和第四井筒的气体流量大小,从而能够根据气体流量大小对第以井筒10内的废弃油基钻井液的流量进行调整,使得第二井筒40和第四井筒的气流始终处于稳定的状态。
同时,在所述第二井筒40和第四井筒的上端还分别设置有通气阀门。通过所述通气阀门能够控制第二井筒20和第四井筒的通断,从而自由地开启或关闭所述处理装置。
以下简述根据本实用新型的废弃油基钻井液处理装置的工作过程。
本实用新型的废弃油基钻井液处理装置用于废弃油基钻井液进行分解处理。在处理过程中,作业人员首先需要持续将气化剂通过第一井筒20注入地下储层11中,随后通过控制系统15点燃地下储层。
当地下储层被点燃后,作业人员即可通过第三井筒40向地下储层11内持续注入废弃油基钻井液。当废弃油基钻井液到达地下储层11后,其会在地下高温和气化剂的作用下发生气化反应,从而产生氢气和一氧化碳等可燃气体。
随后,气化反应所产生的氢气和一氧化碳等可燃气体会在地层压力作用下通过第二井筒20和第四井筒到达水洗系统50处,并经水洗系统50净化后排出,以便于作业人员对氢气和一氧化碳等可燃气体进行收集利用。
最后应说明的是,以上所述仅为本实用新型的优选实施方案而已,并不构成对本实用新型的任何限制。尽管参照前述实施方案对本实用新型进行了详细的说明,但是对于本领域的技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的惰性范围之内。

Claims (10)

1.一种废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,包括:
能够伸入地下储层的第一井筒(10)和第二井筒(20),在所述第一井筒内设置有能够向地下储层(11)注入气化剂的注气通道(12),在所述注气通道内设置有能够点燃地下储层的控制系统,在所述第二井筒内限定有能够将地下储层气体引出地面的第一采气通道(22),以及,
设置在地下储层内的连通所述注气通道和第一采气通道的反应筒(30),所述反应筒能够将注气通道内的气化剂注入地下储层使得点燃的地下储层内发生气化反应,
其中,还包括第三井筒(40),所述第三井筒的下端设置为与所述反应筒相连通并连接在第一井筒和第二井筒之间的位置处,在所述第三井筒内限定有能够向反应筒内注入油基钻井液的注液通道(42)。
2.根据权利要求1所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,在所述第一采气通道内还设置有仅允许氢气通过的第一隔气层(25)。
3.根据权利要求2所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,在所述第二井筒和第三井筒之间还设置有第四井筒,所述第四井筒内限定有第二采气通道,所述第二采气通道内还设置有仅允许一氧化碳通过的第二隔气层。
4.根据权利要求3所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,在所述第三井筒和第四井筒的井口处还分别设置有水洗系统(50)。
5.根据权利要求4所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,在所述第三井筒和第四井筒的井口处还分别设置有通气阀门和气体流量计。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,所述反应筒内的反应温度设置为600°-900°。
7.根据权利要求1-5中任一项所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,所述气化剂设置为水蒸气与空气的混合流体,所述空气的氧气含量设置为不小于20%。
8.根据权利要求1-5中任一项所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,所述控制系统包括能够伸入地层的电缆以及连接在所述电缆上的热电阻。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,所述反应筒设置为筛管(31),所述筛管上均匀地设置有允许气体通过的筛孔(32)。
10.根据权利要求9所述的废弃油基钻井液处理装置,其特征在于,在所述筛孔上还分别设置有喷嘴,所述喷嘴设置为文丘里喷嘴。
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