RU175364U1

RU175364U1 - Installation for the treatment of waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method

Info

Publication number: RU175364U1
Application number: RU2016140712U
Authority: RU
Inventors: Елена Эдуардовна Куприна; Владимир Сергеевич Бобылев; Александр Игоревич Кириллов
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2017-12-01

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию нефтебуровых платформ, а именно, к средствам очистки буровых растворов и сточных вод, используемых в технологии нефтедобычи, конкретно к устройствам, предназначенным для очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом.Установка содержит электролизер, систему управления и контроля, насосы, запорную арматуру, трубопроводы и фильтры.Новым является то, что установка дополнительно снабжена реактором сорбции, а в качестве фильтров применены подключенные к электролизеру через дополнительную емкость и последовательно соединенные гидравлически между собой друк-фильтр и фильтр-пресс, подключенные, в свою очередь, через емкость для сбора отфильтрованного раствора к реактору сорбции, причем вышеупомянутый электролизер наполнен графитовой крошкой и подключен к монтежю, который соединен с дополнительной емкостью, при этом все элементы установки жестко закреплены на единой раме, причем установка снабжена датчиками контроля очистки раствора.Полезная модель позволяет повысить эффективность установки за счет использования электросорбционной технологии, улучшить эксплуатационные характеристики, выполнить требования по обеспечению экологической безопасности окружающей среды.The proposed utility model relates to the equipment of oil drilling platforms, namely, to means for cleaning drilling fluids and wastewater used in oil production technology, specifically to devices designed to treat waste drilling fluids and drilling wastewater by an electrosorption method. The installation contains an electrolyzer, a control system and control, pumps, valves, pipelines and filters. It is new that the installation is additionally equipped with a sorption reactor, and as filters are used under accessed to the electrolyzer through an additional container and connected in series hydraulically between each other the filter and filter press, connected, in turn, through the container for collecting the filtered solution to the sorption reactor, the aforementioned electrolyzer is filled with graphite chips and connected to the assembly, which is connected to additional capacity, while all the elements of the installation are rigidly fixed on a single frame, and the installation is equipped with sensors for monitoring the cleaning of the solution. A useful model can increase the efficiency plant efficiency through the use of electrosorption technology, to improve operational characteristics, to fulfill the requirements for ensuring environmental safety of the environment.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оборудованию нефтебуровых платформ, а именно, к средствам очистки буровых растворов и буровых сточных вод, используемых в технологии нефтедобычи, а более конкретно к устройствам, предназначенным очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом.The proposed utility model relates to the equipment of oil drilling platforms, namely, to the means of purification of drilling fluids and drilling wastewater used in the technology of oil production, and more particularly to devices designed to treat waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method.

Известна установка, которая по своему назначению является аналогом заявляемой, например, установка (см. описание к патенту РФ №48513 на полезную модель «Блок фильтров для очистки морской воды от взвешенных веществ и нефти на нефтебуровой платформе», МКИ В63В 35/44, B01D 29/48, опубл. 27.10.2005 г.). Указанное устройство содержит ряд гидравлически соединенных между собой цилиндрических корпусов со съемными крышками и патрубками подвода и отвода воды, в которых размещены соединенные одним концом с трубной перегородкой фильтрующие элементы в виде спирально навитой на перфорированную трубу проволоки некруглого сечения, коллектора подвода и отвода воды, запорную арматуру, перепадомер, системы осушения и вентиляции, при этом труба фильтрующих элементов, размещенных под трубной перегородкой, выполнена гофрированной в поперечном направлении с продольными по ее длине гребнями и впадинами и сквозными отверстиями, расположенными во впадинах, при этом проволока частично сплющена по диаметру и навита на трубу плотно, виток к витку так, что витки касаются друг друга по плоскости сплющивания, причем, на одной из двух плоскостей, образованных при сплющивании, периодически выполнены поперечные пазы (ступени).A known installation, which for its purpose is an analogue of the claimed one, for example, an installation (see the description of the patent of the Russian Federation No. 48513 for the utility model "Filter block for cleaning sea water from suspended solids and oil on an oil drilling platform", MKI B63B 35/44, B01D 29/48, published on October 27, 2005). The specified device contains a number of cylindrical housings hydraulically interconnected with removable covers and water inlet and outlet pipes, in which filter elements are placed connected at one end with a pipe baffle in the form of a wire of non-circular cross section wound onto a perforated pipe, a water inlet and outlet collector, and stop valves , differential meter, drainage and ventilation systems, while the pipe of the filtering elements located under the pipe wall is corrugated in the transverse direction a phenomenon with longitudinal ridges and valleys along its length and through holes located in the valleys, the wire partially flattened in diameter and wound tightly on the pipe, turn to turn so that the turns touch each other along the plane of flattening, moreover, on one of two planes formed during flattening, transverse grooves (steps) are periodically made.

Недостатками указанного аналога являются: низкая эффективность устройства в целом, а также невозможность обеспечения экологической безопасности окружающей среды и санитарной безопасности обслуживающего персонала при обработке балластных вод.The disadvantages of this analogue are: low efficiency of the device as a whole, as well as the inability to ensure environmental safety of the environment and the sanitary safety of staff during ballast water treatment.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по своему назначению и общей компоновке, принятым за ближайший аналог (прототип) полезной модели, является установка (см. описание к патенту РФ №117886 на полезную модель «Система обезвреживания судовых балластных вод», МКИ В63В 25/08, C02F 9/00, B01D 27/00, опубл. 10.07.2012 г.), предназначенное для обезвреживания судовых балластных вод. Указанный ближайший аналог (прототип) содержит блок патронных фильтров с фильтрующими элементами, выполненными в виде спирально навитой на перфорированную трубу проволоки некруглого сечения и соединенными одним концом с трубной перегородкой; блок электрохимического хлорирования воды; запорную арматуру; насосы; трубопроводы и устройство регенерации фильтрующих элементов, при этом система дополнительно укомплектована генератором ионов меди, блоком ультрафиолетового облучения и блоком озонирования, а также системой мониторинга и управления, выполненной с возможностью многовариантного, например, по закону случайных чисел, подключения блока электрохимического хлорирования, блока ультрафиолетового облучения, блока озонирования и с возможностью многовариантного дозирования биоцида в пределах допустимых концентраций.The closest technical solution to the claimed utility model and general layout adopted for the closest analogue (prototype) of the utility model is the installation (see the description of the RF patent No. 117886 for the utility model “Ship ballast water disposal system”, MKI V63V 25/08 , C02F 9/00, B01D 27/00, published on July 10, 2012), intended for the disposal of marine ballast water. The specified closest analogue (prototype) contains a cartridge filter unit with filter elements made in the form of a wire of non-circular cross section wound spirally wound onto a perforated pipe and connected at one end to a pipe baffle; block of electrochemical chlorination of water; shutoff valves; Pumps pipelines and a device for regeneration of filtering elements, while the system is additionally equipped with a copper ion generator, an ultraviolet irradiation unit and an ozonation unit, as well as a monitoring and control system configured to, for example, according to the law of random numbers, connect an electrochemical chlorination unit, an ultraviolet irradiation unit , block of ozonation and with the possibility of multivariate dosing of the biocide within acceptable concentrations.

Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является то, что он является дорогостоящим, сложным и ненадежным в эксплуатации из-за аппаратурного разнообразия, причем, методы ультрафиолетового облучения и озонирования крайне не эффективны при очистки балластных вод, а также не обеспечивает очистку от радионуклидов.The disadvantage of the closest analogue (prototype) is that it is expensive, complex and unreliable in operation due to the variety of equipment, moreover, the methods of ultraviolet irradiation and ozonation are extremely ineffective in the treatment of ballast water, and also does not provide cleaning from radionuclides.

Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков ближайшего аналога (прототипа), включая повышение эффективности работы установки за счет использования электросорбционной технологии без использования химических реагентов, улучшение эксплуатационных характеристик и обеспечение экологической безопасности окружающей среды и санитарной безопасности личного состава, полностью отвечающее всем современным техническим требованиям международных соглашений по охране окружающей среды.The proposed utility model is aimed at eliminating the shortcomings of the closest analogue (prototype), including increasing the efficiency of the installation through the use of electrosorption technology without the use of chemicals, improving operational characteristics and ensuring environmental safety of the environment and sanitary safety of personnel, which fully meets all modern technical requirements of international environmental agreements.

Это достигается тем, что в конструкции предлагаемой установки очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом, включающей электролизер, систему управления и контроля, насосы, запорную арматуру, трубопроводы и фильтры, в отличие от ближайшего аналога (прототипа), установка дополнительно снабжена реактором сорбции, а в качестве фильтров применены подключенные к электролизеру через дополнительную емкость и последовательно соединенные гидравлически между собой друк-фильтр и фильтр-пресс, подключенные, в свою очередь, через емкость для сбора отфильтрованного раствора к реактору сорбции, причем вышеупомянутый электролизер наполнен графитовой крошкой и подключен к монтежю, который соединен с дополнительной емкостью, при этом все элементы установки жестко закреплены на единой раме, причем установка снабжена датчиками контроля очистки раствора.This is achieved by the fact that in the design of the proposed installation for the treatment of waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method, including an electrolyzer, a control and monitoring system, pumps, shutoff valves, pipelines and filters, in contrast to the closest analogue (prototype), the installation is additionally equipped with a reactor sorption, and as filters used are connected to the electrolyzer through an additional tank and serially connected hydraulically between each other a filter filter and a filter press, connected data, in turn, through the container for collecting the filtered solution to the sorption reactor, and the aforementioned electrolyzer is filled with graphite chips and connected to a montage, which is connected to an additional tank, while all the elements of the installation are rigidly fixed to a single frame, and the installation is equipped with cleaning control sensors solution.

Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображена структурная схема установки очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом.The essence of the claimed utility model is illustrated by the drawing, which schematically shows the structural diagram of the installation for the treatment of waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method.

Примером конкретного выполнения заявляемой полезной модели является конструкция установки очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом, разработанной АО «Гипрорыбфлот».An example of a specific implementation of the claimed utility model is the design of an installation for treating waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method developed by Giprorybflot JSC.

Установка очистки отработанных буровых растворов и буровых сточных вод электросорбционным способом включает в себя электролизер 1, предназначенный для очистки воды от нефтяных загрязнений. Электролизер 1 выполнен в виде емкости с двумя электродами (на чертеже не показано) - катодом из нержавеющей стали и анодом из графита. Электролизер 1 наполнен графитовой крошкой, предназначенной для увеличения эффективной поверхности анода. Электролизер 1 соединен трубопроводом 2 (гидравлически) с дополнительной емкостью (цистерной) 3, предназначенной для сбора обработанного раствора в электролизере 1, а также электролизер 1 соединен трубопроводом 4, снабженным запорным клапаном, предназначенным для откачки пены из электролизера (на чертеже не показано), с монтежю 5, предназначенным для нейтрализации пены, образующейся в электролизере 1. Монтежю 5 подключено к вакуум-насосу (на чертеже не показан), предназначенному для создания пониженного давления в монтежю 5 и соединено трубопроводом 6 с вышеупомянутой дополнительной емкостью 3 для сбора обработанного раствора в электролизере 1. Дополнительная емкость 3 соединена трубопроводом 7 с друк-фильтром 8, предназначенным для отделения крупных примесей от раствора. Друк-фильтр 8 соединен трубопроводом 9 с фильтр-прессом 10, предназначенным для отделения взвешенных частиц от раствора. Фильтр-пресс 10 соединен трубопроводом 11 с емкостью (цистерной) 12, предназначенной для сбора отфильтрованного раствора. Друк-фильтр 8 и фильтр-пресс 10 снабжены отделениями для сбора шлама (на чертеже не показано), которые периодически очищают от шлама любым известным способом. Емкость 12 соединена трубопроводом 13 с реактором сорбции 14, а также соединена при помощи трубопровода 15 с емкостью регенерированного раствора 16. Реактор сорбции 14 соединен при помощи трубопровода 17 с емкостью регенерированного раствора 16. На трубопроводах 15 и 17 установлены запорные клапаны (на чертеже не показано) для подачи очищенного раствора в емкость 16. Установка снабжена датчиками мутности (на чертеже не показано), предназначенными для контроля уровня загрязнения очищаемого раствора, установленными на выходе из друк-фильтра 8 на трубопроводе 9 и на выходе из фильтр-пресса 10 на трубопроводе 11, а также датчиком радиоактивности (на чертеже не показано), предназначенным для контроля радиоактивности очищаемого раствора, установленными на выходе из емкости 12 на трубопроводе 15 и на выходе из реактора сорбции 14 на трубопроводе 17. Установка снабжена насосами (на чертеже не показано), предназначенными для перекачки раствора по трубопроводам. Установка снабжена системой управления и контроля (на чертеже не показано), которая электрически соединена с насосами, клапанами и датчиками контроля очистки раствора (датчиками мутности и датчиками радиоактивности). Все элементы установки жестко закреплены на единой металлической раме (на чертеже не показано) и образуют единую конструкцию.The installation for purification of waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method includes an electrolyzer 1 designed to purify water from oil pollution. The cell 1 is made in the form of a container with two electrodes (not shown in the drawing) - a stainless steel cathode and a graphite anode. The cell 1 is filled with graphite chips, designed to increase the effective surface of the anode. The cell 1 is connected by a pipe 2 (hydraulically) with an additional capacity (tank) 3, designed to collect the treated solution in the cell 1, and the cell 1 is connected by a pipe 4, equipped with a shut-off valve, designed to pump foam from the cell (not shown), with a mounting 5, designed to neutralize the foam generated in the electrolyzer 1. Mounting 5 is connected to a vacuum pump (not shown in the drawing), designed to create a reduced pressure in the mounting 5 and the pipe is connected gadfly 6 with the above further container 3 for collecting the treated solution in the electrolyzer 1. Additional container 3 is connected to a conduit 7 with pressure filter 8 for separating large impurities from the solution. Druk-filter 8 is connected by a pipe 9 with a filter press 10, designed to separate suspended particles from the solution. The filter press 10 is connected by a pipe 11 with a tank (tank) 12, designed to collect the filtered solution. Druk filter 8 and filter press 10 are equipped with compartments for collecting sludge (not shown), which are periodically cleaned of sludge by any known method. The tank 12 is connected by a pipe 13 to a sorption reactor 14, and also connected by a pipe 15 to a capacity of a regenerated solution 16. The sorption reactor 14 is connected by a pipe 17 to a tank of a regenerated solution 16. Shutoff valves are installed on pipelines 15 and 17 (not shown in the drawing ) for supplying the purified solution to the tank 16. The installation is equipped with turbidity sensors (not shown in the drawing), designed to monitor the level of contamination of the solution being cleaned, installed at the outlet of the filter 8 to pipes wire 9 and at the outlet of the filter press 10 on the pipe 11, as well as a radioactivity sensor (not shown), designed to monitor the radioactivity of the solution being cleaned, installed at the outlet of the tank 12 at the pipeline 15 and at the outlet of the sorption reactor 14 at the pipeline 17. The installation is equipped with pumps (not shown), designed for pumping the solution through pipelines. The installation is equipped with a control and monitoring system (not shown in the drawing), which is electrically connected to pumps, valves and sensors for monitoring solution purification (turbidity sensors and radioactivity sensors). All installation elements are rigidly fixed to a single metal frame (not shown in the drawing) and form a single structure.

Установка для очистки буровых растворов работает следующим образом. Открывают клапан подачи исходного (отработанного) раствора (на чертеже не показано) в электролизер 1, включают насос (на чертеже не показано) в системе подачи отработанного раствора в электролизер 1. Электролизер 1 заполняют отработанным раствором, после чего подают постоянный ток на электроды электролизера 1. В электролизере 1 происходит электролиз отработанного бурового раствора, в результате чего содержащиеся в нем нефтепродукты полностью разрушаются. Далее открывают клапан (на чертеже не показано) и запускают вакуумный насос (на чертеже не показано) для создания разрежения в монтежю 5, после снижения давления в монтежю 5 до 0,5 бар вакуумный насос отключают. Пену, образующуюся в электролизере 1, через трубопровод 4 при помощи насоса (на чертеже не показано) подают в монтежю 5 для ее нейтрализации. Раствор, после полной нейтрализации пены, из монтежю 5 по трубопроводу 6 при помощи насоса (на чертеже не показано) подают в дополнительную емкость 3. Обработанный в электролизере 1 раствор по трубопроводу 2 при помощи насоса (на чертеже не показано) также подают в дополнительную емкость 3. Из дополнительной емкости 3 обработанный электролизером 1 раствор подают по трубопроводу 7 при помощи насоса (на чертеже не показано) в друк-фильтр 8, где раствор очищают от крупных примесей. Шлам, накапливающийся при фильтрации раствора в друк-фильтре 8, сбрасывают в отделение для шлама, которое выгружают по мере заполнения. Из друк-фильтра 8 раствор подают по трубопроводу 9 при помощи насоса (на чертеже не показан) в фильтр-пресс 10, где его очищают от взвешенных частиц. Шлам, накапливающийся при фильтрации раствора, сбрасывают в отделение для шлама, из которого выгружают шлам по мере заполнения отделения. Из фильтр-пресса 10 очищенный раствор подают по трубопроводу 11 при помощи насоса (на чертеже не показан) в емкость 12 для сбора отфильтрованного раствора. При необходимости (определяется оператором по результатам проверки исходного раствора на наличие радионуклидов датчиком радиоактивности) раствор подают при помощи насоса (на чертеже не показано) из емкости 12 по трубопроводу 13 в реактор сорбции 14, где проводят дополнительную отчистку раствора от радионуклидов. Очищенный раствор из реактора сорбции 14 подают при помощи насоса (на чертеже не показано) по трубопроводу 17 в емкость регенерированного раствора 16. В случае если раствор не содержит радионуклидов, раствор прямо из емкости 12 подают по трубопроводу 15 в емкость 16. Во время работы установки оператор осуществляет контроль степени очистки раствора по показаниям датчиков мутности и радиоактивности (на чертеже не показано). Регенерированный раствор снова используют в работе.Installation for cleaning drilling fluids works as follows. Open the valve for supplying the initial (waste) solution (not shown) to the electrolyzer 1, turn on the pump (not shown) in the system for supplying the spent solution to the electrolysis 1. Electrolyzer 1 is filled with the spent solution, and then a direct current is applied to the electrodes of the electrolyzer 1 In the electrolyzer 1, the spent drilling fluid is electrolyzed, as a result of which the oil products contained in it are completely destroyed. Next, open the valve (not shown in the drawing) and start the vacuum pump (not shown in the drawing) to create a vacuum in the installation 5, after reducing the pressure in the installation 5 to 0.5 bar, the vacuum pump is turned off. The foam formed in the electrolyzer 1, through the pipe 4 using a pump (not shown) is fed into the installation 5 to neutralize it. The solution, after completely neutralizing the foam, from assembly 5 through pipeline 6 using a pump (not shown in the drawing) is supplied to an additional container 3. The solution processed in the electrolyzer 1 through pipeline 2 using a pump (not shown in the drawing) is also supplied to an additional container 3. From the additional tank 3, the solution treated with the electrolyzer 1 is fed through pipeline 7 using a pump (not shown) to the filter filter 8, where the solution is cleaned of large impurities. The sludge that accumulates during the filtration of the solution in the drum filter 8 is discharged into the sludge compartment, which is discharged as it is filled. From the druk-filter 8, the solution is supplied via line 9 using a pump (not shown) to the filter press 10, where it is cleaned of suspended particles. The sludge that accumulates during the filtration of the solution is discharged into the sludge compartment, from which the sludge is unloaded as the compartment is filled. From the filter press 10, the purified solution is fed via line 11 using a pump (not shown) to a container 12 for collecting the filtered solution. If necessary (determined by the operator based on the results of checking the initial solution for the presence of radionuclides by a radioactivity sensor), the solution is supplied by means of a pump (not shown) from the tank 12 through a pipe 13 to a sorption reactor 14, where additional cleaning of the solution from radionuclides is carried out. The purified solution from the sorption reactor 14 is supplied using a pump (not shown) through line 17 to the tank of the regenerated solution 16. If the solution does not contain radionuclides, the solution directly from the tank 12 is fed through the pipe 15 to the tank 16. During installation the operator controls the degree of solution purification according to the readings of the turbidity and radioactivity sensors (not shown in the drawing). The regenerated solution is again used in the work.

Предлагаемая полезная модель позволяет повысить эффективность работы установки за счет использования электросорбционной технологии без использования химических реагентов, улучшить эксплуатационные характеристики, а также выполнить требования по обеспечению экологической безопасности окружающей среды.The proposed utility model allows to increase the efficiency of the installation through the use of electrosorption technology without the use of chemical reagents, improve operational characteristics, and also fulfill the requirements for ensuring environmental safety of the environment.

Claims

An installation for treating waste drilling fluids and drilling wastewater by the electrosorption method, including an electrolyzer, control and monitoring system, pumps, shutoff valves, pipelines and filters, characterized in that the installation is additionally equipped with a sorption reactor, and connected to the electrolyzer through an additional tank are used as filters and in series hydraulically interconnected, the filter-filter and filter-press, connected, in turn, through the container for collecting the filtered solution to eaktoru sorption, wherein the aforementioned electrolytic cell filled with graphite crumbs and connected to the blowcase which is connected to an additional tank, all the installation elements are rigidly secured to a common frame, wherein the installation is provided with sensors monitoring solution purification.