CN103132935B - 油田钻井钻屑分级真空干燥处理工艺及处理装置 - Google Patents
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Abstract
油田钻井钻屑分级真空干燥处理工艺及处理装置，在辅助加热的同时，通过真空机组将干燥器内部分别抽到不同级别的真空度，利用分级真空将油田钻井钻屑中的水分和柴油依次汽化，再通过凝结器将蒸汽液化，分别将含少量油的水回收到储水罐，将含有少量水的柴油回收到储油罐备用，钻屑干燥后外排，使用中根据需要自动启动或关闭加热***。该干燥工艺及干燥装置可将油基钻屑干燥至含水率小于0.1%、含油率小于0.3%，以达到钻屑最大限度减量化和直接外排的目的。该处理装置在分级真空条件下可以通过同一凝结器可分别回收油和水，省去了庞大的分馏塔，装置结构紧凑，操作简便，钻屑处理效率高，环保性能好，适合于远海或深海区域钻井平台上油基钻屑的无害化处理。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井含油钻屑分级真空干燥处理工艺及实施该工艺所用的处理装置，属于油田环保领域，可用于含油钻屑或含油污泥的干化处理，尤其适合于远海或深海区域钻井平台上油基钻屑的无害化处理。
背景技术
目前，油基钻井液在钻井工艺中被广泛使用，油包水型钻井液中用作连续相的油称为基油，最普遍使用的基油为柴油(我国常用零号柴油)。在油基钻井泥浆中,柴油作为添加剂的容积浓度往往超过50％，水作为必要组分均匀地分散在柴油中，其含水量一般为10～60％。钻井时产生的钻屑可能含有超过7.5％的油，含油钻屑直接排放，将造成严重的环境污染，影响饮水水源、影响土壤及动植物生长，甚至直接危及人类健康与生命安全，因此世界各国制定了一系列相关法律法规限制油基钻井液的使用及含油钻屑的排放。
油基钻屑需要进行严格的处理，海上钻井时不能深度处理，往往是经过初步处理，然后运回陆地再进行深度处理。目前常用的钻屑处理方法有甩干机脱干法、热分馏法、回注法、热水洗涤法等。甩干机脱干法处理后钻屑综合含油质量分数高于4.8％，不能直接排放；热分馏法处理过的钻屑原油质量分数低于1％，但该方法设备复杂、操作条件苛刻，多为专业处理厂应用；岩屑回注法是将钻屑通过研磨和筛分并加入适量的海水和稠化剂，选择合适地层注入，该技术处理彻底，但成本很高，往往超出井队的承受能力。热水洗涤法(也称热脱附法)洗油效率很高，但设备占地面积大，耗水量大，并会造成二次污染。
随着海洋石油钻采的大发展，海洋的石油污染问题也愈演愈烈，在海洋平台上钻屑预处理常采用离心机进行初步干化，该种离心甩干机运行时筛筒和转鼓磨损严重，使用寿命短，而且排出钻屑干度不够高，因此目前迫切需要一种结构紧凑、操作简便的油基钻屑无害化处理装置，使钻屑处理后可以直接排海，满足深海或远海钻井的需求。
发明内容
本发明主要是针对现有钻屑处理方法的不足，提供一种结构紧凑、操作简便的油基钻屑无害化处理工艺及实施该处理工艺的处理装置。解决的关键问题是在较低温度下形成分级真空，使水分和油品在不同阶段汽化，仅用凝结器就可将水和油分别液化，起到分离的作用，避免了苛刻的高温分馏工艺和庞大的分馏塔，钻屑处理彻底，操作简单，环保性能好。
本发明的技术方案是这样实现的：通过辅助加热***提高钻屑温度，并用真空机组将干燥器内部分别抽到不同级别的真空度，利用分级真空将油田钻井钻屑中的水分和柴油依次汽化，再通过凝结器将蒸汽液化，分别将含少量油的水回收到储水罐，将含有少量水的柴油回收到储油罐备用，钻屑干燥后外排；通过取热***降低外排钻屑的温度，并保持储水罐的温度，回收热量。
油田钻井钻屑分级真空干燥处理装置，其特征在于：包括真空干燥器、加热***、温度传感器、压力传感器、真空机组、除尘器、凝结器、储水罐、储油罐、取热***，加热***包括控制器和加热器，真空干燥器为一个内部设有搅拌器的密闭容器，真空干燥器上部开有测温口、测压口和抽汽口，取热***包括水泵、阀门和换热管路；加热***的加热器装于真空干燥器内，含液钻屑装于真空干燥器中，真空干燥器的抽汽口与除尘器入口连接，除尘器出口与真空机组的入口连接，真空机组出口与凝结器连接，凝结器通过阀门分别与储水罐和储油罐连接，取热***一端装于真空干燥器内，另一端装于储水罐内；真空干燥器的测温口安装温度传感器，温度传感器与加热***的控制器连接；真空干燥器的测压口安装压力传感器，压力传感器与真空机组的控制器连接。
应用所述处理装置进行油田钻井钻屑分级真空干燥处理的工艺，其特征在于：真空干燥器内装填小于2/3容积的湿钻屑后密闭，加热***开启，钻屑温度高于0℃，温度传感器反馈信号，加热***关闭；如果环境温度高于0℃，则加热***不启动；真空机组启动，真空干燥器内的真空压力小于400Pa，压力传感器反馈信号，降低真空机组流量，真空压力大于500Pa，压力传感器反馈信号，增加真空机组流量，维持真空干燥器内压力为400～500Pa；从真空干燥器抽汽口抽出的带固体杂质的蒸汽，先经过除尘器去除固体杂质，再进入真空机组，真空机组出口排出的蒸汽，经凝结器增压降温而液化，真空干燥器内压力为400～500Pa时，储水罐入口阀打开，冷凝液进入储水罐；当真空机组流量小于0.1m3/min时，则储水罐入口阀关闭，第一级处理结束；储油罐入口阀打开，第二级处理开始；加热***开启，真空干燥器内温度高于150℃，加热***关闭，真空干燥器1内温度低于100℃，加热***启动，保持真空干燥器内温度为100～150℃；真空机组启动，压力传感器反馈信号，真空机组流量相应调节，保证真空压力为10～50Pa；储油罐入口阀打开，冷凝液进入储油罐10；当真空机组5流量小于0.1m3/min时，真空机组关闭，第二级处理结束；取热***开启，真空干燥器内温度降低，真空干燥器内温度低于50℃，取热***关闭，真空干燥器卸料。
真空干燥器为一个密闭容器，内部设有一搅拌器用来搅拌钻屑，防止钻屑结块，加速干燥过程。真空干燥器上部开有测温口、测压口和抽汽口，测温口安装温度传感器，测压口安装压力传感器，抽汽口与真空机组入口相连。加热***的加热器可以是蒸汽加热管，也可以是微波加热器。
真空机组可以是两级或两级以上的真空泵串联，以达到所需真空度要求。
除尘器用来去除蒸汽中携带的颗粒杂质，可以选取袋式除尘器，或带滤芯的过滤器。
取热***包括水泵、阀门和换热管路，一端装入真空干燥器内，一端装入储水罐中，既降低外排钻屑的温度，又回收多余热量，回收热量储存于储水罐中，可以保持储水的温度，并提高加热用水的初温。
凝结器采用低温水作为冷却介质，以回收蒸汽凝结时的热量，由于采用真空分级干燥，油和水共用一个凝结器，通过打开对应的阀门，分别将水和油储存于储水罐和储油罐中。
与现有技术相比，本发明的优点在于：所提供的油田钻井钻屑分级真空干燥处理工艺及处理装置操作简单，装置结构紧凑，省去了庞大的分馏塔，钻屑处理效率高，环保性能好，可将油基钻屑干燥至含水率小于0.1％、含油率小于0.3％，以达到钻屑最大限度减量化和直接外排的目的。
下面结合附图来进一步详细阐明本发明的工艺流程及处理装置构成。
附图说明
图1是油田钻井钻屑分级真空干燥处理工艺及处理装置示意图。
其中1是真空干燥器，2是加热***，3是温度传感器，4是压力传感器，5是真空机组，6是除尘器，7是凝结器，8是储油罐入口阀，9是储水罐入口阀，10是储油罐，11是储水罐，12取热***，1.1是真空干燥器抽汽口，1.2是测压口，1.3是测温口，2.1是加热器，2.2是加热控制器，5.1是真空机组入口，5.2是真空机组出口，5.3是真空机组控制器，6.1是除尘器物料入口，6.2除尘器汽体出口。
具体实施方式
实施例如下：
参照图1，真空干燥器1的测温口1.3安装温度传感器3，温度传感器3与加热控制器2.2连接，温度传感器3信号反馈加热***2；真空干燥器1的测压口1.2安装压力传感器4，压力传感器4与真空机组控制器5.3连接，压力传感器4信号反馈真空机组5；加热***2的加热器2.1装于真空干燥器1内，真空干燥器抽汽口1.1与除尘器6的除尘器物料入口6.1连接，除尘器汽体出口6.2与真空机组入口5.1连接，真空机组出口5.2与凝结器7连接，凝结器7通过储油罐入口阀8和储水罐入口阀9分别与储油罐10和储水罐11连接，取热***12一端装于真空干燥器1内，另一端装于储水罐11内。
该实施例针对含有水和柴油的湿钻屑，柴油的主要成分是C16到C20的正构烷烃、单环环烷烃和单环芳烃，60℃下正二十烷的饱和蒸气压小于0.1Pa，正十六烷饱和蒸汽压约为7Pa，正二十烷100℃下的饱和蒸气压小于19Pa，正二十烷在150℃下的饱和蒸气压为100Pa，0℃下水的饱和蒸汽压大于600Pa。
真空干燥器1内装填小于2/3容积的湿钻屑后密闭，加热***2开启，钻屑温度高于0℃，温度传感器3反馈信号，加热***2关闭；如果环境温度高于0℃，则加热***2不启动。真空机组5启动，真空干燥器1内的真空压力为400Pa，压力传感器4反馈信号，降低真空机组5流量，真空压力大于500Pa，压力传感器4反馈信号，增加真空机组5流量，维持真空干燥器1内压力为400～500Pa。从真空干燥器抽汽口1.1抽出的带固体杂质的蒸汽，先经过除尘器6去除固体杂质，再进入真空机组5，真空机组出口5.2排出的蒸汽，经凝结器7增压降温而液化，真空干燥器1内压力为400～500Pa时，储水罐入口阀9打开，冷凝液进入储水罐11。当真空机组5流量小于0.1m3/min时，则储水罐入口阀9关闭，第一级处理结束。储油罐入口阀8打开，第二级处理开始。加热***2开启，真空干燥器1内温度高于150℃，加热***2关闭，真空干燥器1内温度低于100℃，加热***2启动，保持真空干燥器1内温度为100～150℃。真空机组5启动，压力传感器4反馈信号，真空机组5流量相应调节，保证真空压力为10～50Pa。储油罐入口阀8打开，冷凝液进入储油罐10。当真空机组5流量小于0.1m3/min时，真空机组5关闭，第二级处理结束。取热***12开启，真空干燥器1内温度降低，真空干燥器1内温度低于50℃，取热***12关闭，真空干燥器1卸料。如此间歇操作，进行多个工作周期，钻屑处理量大于10m3/h，完全满足钻屑在线处理的要求。
以上所述为该发明的常用实施例，根据处理物料性质的不同，任何熟悉本专业的技术人员可以依据上述揭示的技术内容，设定不同的操作温度和操作真空等级，实现等效的其他实施例。
Claims (3)
1.油田钻井钻屑分级真空干燥处理装置，其特征在于：包括真空干燥器、加热***、温度传感器、压力传感器、真空机组、除尘器、凝结器、储水罐、储油罐、取热***，加热***包括控制器和加热器，真空干燥器为一个内部设有搅拌器的密闭容器，真空干燥器上部开有测温口、测压口和抽汽口，取热***包括水泵、阀门和换热管路；
加热***的加热器装于真空干燥器内，含液钻屑装于真空干燥器中，真空干燥器的抽汽口与除尘器入口连接，除尘器出口与真空机组的入口连接，真空机组出口与凝结器连接，凝结器通过阀门分别与储水罐和储油罐连接，取热***一端装于真空干燥器内，另一端装于储水罐内；真空干燥器的测温口安装温度传感器，温度传感器与加热***的控制器连接；真空干燥器的测压口安装压力传感器，压力传感器与真空机组的控制器连接。
2.如权利要求1所述的处理装置，其特征在于：所述的加热***的加热器是蒸汽加热管或者是微波加热器。
3.应用如权利要求1所述处理装置进行油田钻井钻屑分级真空干燥处理的工艺，其特征在于：
真空干燥器内装填小于2/3容积的湿钻屑后密闭，加热***开启，钻屑温度高于0℃，温度传感器反馈信号，加热***关闭；如果环境温度高于0℃，则加热***不启动；
真空机组启动，真空干燥器内的真空压力小于400Pa，压力传感器反馈信号，降低真空机组流量，真空压力大于500Pa，压力传感器反馈信号，增加真空机组流量，维持真空干燥器内压力为400～500Pa；从真空干燥器抽汽口抽出的带固体杂质的蒸汽，先经过除尘器去除固体杂质，再进入真空机组，真空机组出口排出的蒸汽，经凝结器增压降温而液化，真空干燥器内压力为400～500Pa时，储水罐入口阀打开，冷凝液进入储水罐；当真空机组流量小于0.1m3/min时，则储水罐入口阀关闭，第一级处理结束；
储油罐入口阀打开，第二级处理开始；加热***开启，真空干燥器内温度高于150℃，加热***关闭，真空干燥器(1)内温度低于100℃，加热***启动，保持真空干燥器内温度为100～150℃；真空机组启动，压力传感器反馈信号，真空机组流量相应调节，保证真空压力为10～50Pa；储油罐入口阀打开，冷凝液进入储油罐(10)；当真空机组(5)流量小于0.1m3/min时，真空机组关闭，第二级处理结束；取热***开启，真空干燥器内温度降低，真空干燥器内温度低于50℃，取热***关闭，真空干燥器卸料。
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