CN219429868U - 超临界水氧化油基泥浆处理系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种超临界水氧化油基泥浆处理系统，包括用于处理油基泥浆的超临界水氧化装置，还包括与所述超临界水氧化装置的二氧化碳出口连接的甲烷合成装置，以及与所述超临界水氧化装置的蒸汽出口连接的汽轮机。本实用新型提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统，旨在解决采用超临界水氧化技术处理油基泥浆产生的水蒸汽和CO2直接排放导致热能浪费，而且容易造成温室效应的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于钻井液处理技术领域，更具体地说，是涉及一种超临界水氧化油基泥浆处理系统。
背景技术
油基泥浆的基本组成是油、水、有机粘土和油溶性化学处理剂。油基泥浆抗高温、抗盐钙侵蚀，有利于井壁稳定、润滑性好、对油气层损害小，广泛运用在各类钻井平台。
油基钻井液以安全、抑制性和润滑性好、钻速快等优点被用于页岩油气、水平井等非常规油气藏勘探开发。但油基钻井液中含有乳化剂、润湿剂、亲油胶体、加重剂和大量矿物油等，使用过程中产生的大量油基钻屑和废液中含有上述组分，属危险废物，若不及时处理一方面会给周边环境造成严重伤害，另一方面浪费大量资源。
超临界水氧化是以超临界水为反应介质，在有氧化剂(空气、氧气、双氧水等)的参与的工况中，在密闭反应器内将钻井液中的有机污染物彻底分解成水和二氧化碳等无机小分子物质的高级氧化技术。采用超临界水氧化技术处理油基泥浆，是以超临界水为反应介质，经过均相的氧化反应，将油等有机碳转化为CO2，氢转化为H2O，卤素原子转化为卤离子，硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或N2。超临界水氧化反应在某种程度上和简单的燃烧过程相似，在氧化过程中释放出大量的热量，经与软化水换热后产生大量的热蒸汽，同时还会产生CO2。若将水蒸汽和CO2直接排放，不仅会造成热能浪费，而且CO2还会导致温室效应。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种超临界水氧化油基泥浆处理系统，旨在解决采用超临界水氧化技术处理油基泥浆产生的水蒸汽和CO2直接排放导致热能浪费，而且容易造成温室效应的问题。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供一种超临界水氧化油基泥浆处理系统，包括用于处理油基泥浆的超临界水氧化装置，还包括与所述超临界水氧化装置的二氧化碳出口连接的甲烷合成装置，以及与所述超临界水氧化装置的蒸汽出口连接的汽轮机。
在一种可能的实现方式中，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与所述甲烷合成装置连接的气液分离装置，所述气液分离装置用于去除甲烷中的水分。
在一种可能的实现方式中，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与所述汽轮机的输出端连接的电解水装置，所述电解水装置的进水端还与所述气液分离装置的出液端连接。
在一种可能的实现方式中，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与所述电解水装置的出气端连接的氢氧分离器，所述氢氧分离器氢气出口与所述甲烷合成装置连接，所述氢氧分离器的氧气出口与所述超临界水氧化装置连接。
在一种可能的实现方式中，所述气液分离装置的出气端还与干燥装置连接。
在一种可能的实现方式中，所述超临界水氧化装置与所述甲烷合成装置之间还设有净化装置，所述超临界水氧化装置的二氧化碳出口通过连接管插入所述净化装置的液面下方。
在一种可能的实现方式中，所述甲烷合成装置与所述气液分离装置之间还设有提纯装置。
在一种可能的实现方式中，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括油基泥浆储罐和水储罐，所述油基泥浆储罐和所述水储罐通过输送管与所述超临界水氧化装置连接，所述输送管包括与主管和连接于所述主管的第一支管和第二支管，所述第一支管与所述油基泥浆储罐连接，所述第二支管与所述水储罐连接，所述主管的出料端与所述超临界水氧化装置连接，所述主管上设有输送泵。
在一种可能的实现方式中，所述主管内设有混合器,所述混合器包括壳体和沿液体流向依次设于所述壳体内的第一混合组件、第二混合组件和混合内芯。
在一种可能的实现方式中，所述第一混合组件上设有第一混合孔和第二混合孔，所述第二混合孔环绕所述第一混合孔设置，所述第二混合孔的数量少于所述第一混合孔的数量。
本实用新型提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型超临界水氧化油基泥浆处理系统将超临界水氧化装置反应产生的二氧化碳作为合成甲烷的原料通入甲烷合成装置内，换热产生的热蒸汽通入汽轮机内，作为汽轮机的动力源。本实用新型中的方案将超临界水氧化装置处理油基泥浆过程中产生的二氧化碳和热蒸汽回收利用，不仅降低了热蒸汽的浪费，还降低了二氧化碳直接排放导致温室效应的几率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例一提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统的结构示意图；
图4为本实用新型实施例四提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统的结构示意图；
图5为本实用新型实施例四采用的混合器的结构示意图；
图6为本实用新型实施例五采用的第一混合组件的结构示意图。
图中：1、超临界水氧化装置；2、甲烷合成装置；3、气液分离装置；4、汽轮机；5、电解水装置；6、干燥装置；7、提纯装置；8、净化装置；9、油基泥浆储罐；10、水储罐；11、输送管；1101、第一支管；1102、第二支管；1103、主管；12、混合器；1201、壳体；1202、第一混合组件；1202-1、第一混合孔；1202-2、第二混合孔；1203、第二混合组件；1204、混合内芯；13、氢氧分离器。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请一并参阅图1至图4，现对本实用新型提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统进行说明。超临界水氧化油基泥浆处理系统，包括用于处理油基泥浆的超临界水氧化装置1，还包括与超临界水氧化装置1的二氧化碳出口连接的甲烷合成装置2，以及与超临界水氧化装置1的蒸汽出口连接的汽轮机4。
本实用新型提供的超临界水氧化油基泥浆处理系统，与现有技术相比，本实用新型超临界水氧化油基泥浆处理系统将超临界水氧化装置1反应产生的二氧化碳作为合成甲烷的原料通入甲烷合成装置2内，换热产生的热蒸汽通入汽轮机4内，作为汽轮机4的动力源。本实用新型中的方案将超临界水氧化装置1处理油基泥浆过程中产生的二氧化碳和热蒸汽回收利用，不仅降低了热蒸汽的浪费，还降低了二氧化碳直接排放导致温室效应的几率。
需要说明的是，超临界水氧化装置1在对油基泥浆处理时会产生大量的热，因此需要设置换热器将反应产生的热量冷却，而换热器中的水分受热变为水蒸汽，作为汽轮机4的动力源。而二氧化碳是油基泥浆在超临界水中发生氧化反应后的产物，由反应器排入甲烷合成装置2内。因此不需要分离二氧化碳和水蒸汽。
在一些实施例中，请参阅图1至图4，超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与甲烷合成装置2连接的气液分离装置3，气液分离装置3用于去除甲烷中的水分。
本实施例中二氧化碳和氢气在甲烷合成装置2内生成甲烷后，合成的甲烷中含有一定的水分，无法直接使用，因此通过气液分离装置3将其中含有的水分分离，得到纯净的甲烷。
在一些实施例中，请参阅图1至图4，超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与汽轮机4的输出端连接的电解水装置5，电解水装置5的进水端还与气液分离装置3的出液端连接。
汽轮机4做工产生机械能，然后将产生的机械能转换为电能，作为电解水装置5的电源，实现了能量的循环利用。而且，气液分离装置3分离出的水还可以作为电解水装置5的原料，进一步实现了能量和物质的循环利用，减少了浪费。
在一些实施例中，请参阅图1至图4，超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与电解水装置5的出气端连接的氢氧分离器13，氢氧分离器13氢气出口与甲烷合成装置2连接，氢氧分离器13的氧气出口与超临界水氧化装置1连接。
电解水装置5将水电离后分别产生氢气和氧气，通过氢氧分离器13将氢气和氧气分离，分离后的氢气作为甲烷合成装置2的原料，氧气作为超临界水氧化装置1的原料，实现了物质的循环利用。
在一些实施例中，请参阅图1，气液分离装置3的出气端还与干燥装置6连接。
通过气液分离装置3分离后的甲烷中还混合有少量水蒸气，通过干燥装置6将甲烷中的水蒸气吸附，得到干燥的甲烷气体。
在一些实施例中，请参阅图2，甲烷合成装置2与气液分离装置3之间还设有提纯装置7。
油基泥浆中的油等有机碳转化为二氧化碳，氢转化为水，卤素原子转化为卤离子，硫和磷分别转化为硫酸盐和磷酸盐，氮转化为硝酸根和亚硝酸根离子或氮气。因此通入甲烷合成装置2内的气体含有部分氮气，需要在合成甲烷后通过提纯装置7将甲烷中混合的氮气去除，提高甲烷的纯度。
在一些实施例中，请参阅图3，超临界水氧化装置1与甲烷合成装置2之间还设有净化装置8，超临界水氧化装置1的二氧化碳出口通过连接管插入净化装置8的液面下方。
由于超临界水氧化装置1排入甲烷合成装置2内的二氧化碳中含有一定的有机物，将合成后的甲烷气体通入净化装置8的液面下方，将甲烷中含有的可溶性有机物去除，进一步提高甲烷气体的纯度。
在一些实施例中，请参阅图4，超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括油基泥浆储罐9和水储罐10，油基泥浆储罐9和水储罐10通过输送管11与超临界水氧化装置1连接，输送管11包括与主管1103和连接于主管1103的第一支管1101和第二支管1102，第一支管1101与油基泥浆储罐9连接，第二支管1102与水储罐10连接，主管1103的出料端与超临界水氧化装置1连接，主管1103上设有输送泵。
油基泥浆通过第一支管1101进入主管1103内，水通过第二支管1102进入主管1103内，在主管1103内初步混合后进入超临界水氧化装置1内反应。本实施例中的方案可以提高油基泥浆与水的混合效率，提高对油基泥浆的处理效率。
在一些实施例中，请参阅图5，主管1103内设有混合器12,混合器12包括壳体1201和沿液体流向依次设于壳体1201内的第一混合组件1202、第二混合组件1203和混合内芯1204。
油基泥浆和水分别进入混合器12，依次经过第一混合组件1202、第二混合组件1203和混合内芯1204后充分混合，然后进入超临界水氧化装置1内进行氧化反应。本实施例中的方案可以实现油基泥浆和水的初步混合，提高油基泥浆和水在超临界水氧化装置1内的反应效率。
在一些实施例中，请参阅图6，第一混合组件1202上设有第一混合孔1202-1和第二混合孔1202-2，第二混合孔1202-2环绕第一混合孔1202-1设置，第二混合孔1202-2的数量少于第一混合孔1202-1的数量。
水通过第一混合孔1202-1和第二混合孔1202-2后进行初步混合，但第一混合孔1202-1设置数量大于第二混合孔1202-2，使水通过第一混合孔1202-1和第二混合孔1202-2的流量均匀。由于水通过第一混合组件1202时，第一混合孔1202-1设置密集，第二混合孔1202-2数量设置稀疏，平衡了水的流量，达到初步混合的目的。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，包括用于处理油基泥浆的超临界水氧化装置，还包括与所述超临界水氧化装置的二氧化碳出口连接的甲烷合成装置，以及与所述超临界水氧化装置的蒸汽出口连接的汽轮机。
2.如权利要求1所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与所述甲烷合成装置连接的气液分离装置，所述气液分离装置用于去除甲烷中的水分。
3.如权利要求2所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与所述汽轮机的输出端连接的电解水装置，所述电解水装置的进水端还与所述气液分离装置的出液端连接。
4.如权利要求3所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括与所述电解水装置的出气端连接的氢氧分离器，所述氢氧分离器氢气出口与所述甲烷合成装置连接，所述氢氧分离器的氧气出口与所述超临界水氧化装置连接。
5.如权利要求2所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述气液分离装置的出气端还与干燥装置连接。
6.如权利要求1所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述超临界水氧化装置与所述甲烷合成装置之间还设有净化装置，所述超临界水氧化装置的二氧化碳出口通过连接管插入所述净化装置的液面下方。
7.如权利要求2所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述甲烷合成装置与所述气液分离装置之间还设有提纯装置。
8.如权利要求1所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述超临界水氧化油基泥浆处理系统还包括油基泥浆储罐和水储罐，所述油基泥浆储罐和所述水储罐通过输送管与所述超临界水氧化装置连接，所述输送管包括与主管和连接于所述主管的第一支管和第二支管，所述第一支管与所述油基泥浆储罐连接，所述第二支管与所述水储罐连接，所述主管的出料端与所述超临界水氧化装置连接，所述主管上设有输送泵。
9.如权利要求8所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述主管内设有混合器,所述混合器包括壳体和沿液体流向依次设于所述壳体内的第一混合组件、第二混合组件和混合内芯。
10.如权利要求9所述的超临界水氧化油基泥浆处理系统，其特征在于，所述第一混合组件上设有第一混合孔和第二混合孔，所述第二混合孔环绕所述第一混合孔设置，所述第二混合孔的数量少于所述第一混合孔的数量。
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