УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к технологическому оборудованию для обработки отходов бурения при строительстве нефтяных и газовых скважин: для обработки реагентами (коагулянтами и флокулянтами) буровых сточных вод (БСВ), нейтрализации загрязняющих веществ, содержащихся в их составе, использование очищенных БСВ в технологических процессах проводки скважин, а также для обработки обезвреживающими и отверждающими композициями отработанных буровых растворов (ОБР) и осадка буровых сточных вод (ОБСВ), их обезвреживание и отверждение специальными загущающими и отверждающими составами и последующей консолидацией массы, и безопасным захоронением без риска загрязнения объектов природной среды непосредственно в процессе бурения скважин и после их строительства.

Отходы бурения, образующиеся при бурении нефтяных и газовых скважин, к которым относятся буровые сточные воды (БСВ), отработанные буровые растворы, буровой шлам (БШ), осадок буровых сточных вод (ОБСВ), представляют собой высокомутные гетерофазные системы, в состав которых входят эмульгированные, суспендированные и растворенные загрязняющие вещества минерального и органического происхождения. Основными компонентами БСВ, ОБР, ОБСВ и БШ являются: глина, нефть, утяжелитель (барит, магнетит, сидерит), водорастворимые полимеры, нефтепродукты, мелкодисперсная выбуренная порода, сульфитспиртовая барда, поверхностно-активные вещества (ПАВ), ряд других химических веществ, входящих в состав буровых растворов.

Известна установка для обработки загрязненных вод очистных и других емкостей, включающая закрепленные на шасси цистерну для обработки воды, которая с помощью двух перегородок разделена на бак с коагулирующей жидкостью, бак отфильтрованной воды и бак загрязненной воды с механизмом перемешивания, соединяемый с упомянутым баком с коагулирующей жидкостью, фильтрующего устройства для разделения отфильтрованной воды и скоагулированного ила. Установка имеет также систему понижения и повышения давления с вакуум-насосом и четырехходовым клапаном, шланг для забора-вывода воды, соединенный с шламовым баком или баком отфильтрованной воды. Установка имеет расходомер для измерения количества коагулирующей жидкости, поданной в упомянутый бак с загрязненной водой, а упомянутое фильтрующее устройство состоит из вращающегося цилиндрического фильтра горизонтального типа, резервуара для сбора фильтрованной воды, бака для сбора коагулированных загрязнений, отделенных цилиндрическим сетчатым фильтром.

Основными недостатками установки являются: затрудненное разделение очищенной (отфильтрованной) воды и скоагулированного ила, само фильтрование, конструкция бака смесительного и небольшая производительность установки, отсутствие устройств и оборудования для растворения и приготовления раствора коагулянта с заданной концентрацией, а также раствора флокулянта. Кроме того, установка не обезвреживает и не отверждает ОБР и ОБСВ.

Наиболее близким решением к заявленному является установка для обработки отходов бурения, включающая узел обработки буровых сточных вод (БСВ), емкости растворов коагулянта и флокулянта, насосы и нагнетательные трубопроводы.

Известна стационарная технологическая схема водоочистки наиболее целесообразна для решения задач оборотного водоснабжения буровой в процессе бурения. После окончания бурения и демонтажа буровой система очистки не работает и не может быть применена непосредственно при ликвидации амбаров.

Эта система разработана для очистки БСВ и не имеет узла обработки для обезвреживания ОБР, БШ и ОБСВ и устройств для приготовления растворов реагентов и компонентов различных составов и оборудования для введения в эти отходы специальных обезвреживающих, загущающих и отверждающих составов, позволяющих консолидировать обработанные массы. Эти недостатки не позволяют очищать и обезвреживать ОБСВ и ОБР и утилизировать эффективно эти отходы, система не мобильна и громоздка.

Изобретение направлено на повышение эффективности очистки осадка буровых сточных вод и отработанных буровых растворов от загрязняющих веществ и утилизацию отходов бурения в случае проведения работ по ликвидации шламовых амбаров.

Необходимый технический результат обеспечивается тем, что установка для обработки отходов бурения, включающая узел обработки буровых сточных вод (БСВ), емкости растворов коагулянта и флокулянта, насосы и нагнетательные трубопроводы, снабжена узлом обработки осадка БСВ и отработанного бурового раствора (ОБР) с дополнительным нагнетательным трубопроводом и емкостью растворения реагентов, которая с одной стороны соединена с емкостью раствора коагулянта, а с другой стороны с емкостью растворения флокулянта, при этом емкости растворов коагулянта и флокулянта размещены на шасси автомобильного средства. Узел обработки осадка БСВ и ОБР выполнен в виде корпуса с размещенными в нем камерой смешения, диафрагмой, установленной перед камерой смешения, и быстросъемными соединениями с патрубками. Установка снабжена дозирующими узлами, с которыми соединен через насос узел обработки осадка БСВ и ОБР. При этом емкость растворения реагентов соединена через насос с трехходовым краном и приемным и нагнетательным шлангами.

Отличительной особенностью установки является обработка установкой потоков отходов бурения на узлах обработки, очистка растворами реагентов БСВ, очистка осадка БСВ и ОБР обезвреживающими, загущающими и отверждающими композициями и повышение производительности и эффективности установки за счет равномерного распределения реагентов в потоке БСВ, а обезвреживающих, загущающих и отверждающих композиций в потоке ОБР и ОБСВ, путем подачи загрязненных БСВ на узел обработки БСВ реагентами, а ОБР и ОБСВ на узел обработки обезвреживающими, загущающими и отверждающими композициями.

Установка обеспечивает совместную работу при обработке ОБР и ОБСВ, соединяясь через быстроразъемные соединения (БРС) с устройствами для хранения и подачи различных добавок и с камерами смешения узлов обработки осадка БСВ и ОБР и мерными емкостями через трубопровод и водяной насос.

Емкость раствора коагулянта жестко закреплена на шасси и выполнена в виде разделенных перегородкой полостей, с клапанами в нижней части. Она же используется как мерная емкость для обезвреживающих компонентов при обработке ОБСВ и ОБР. Емкость раствора флокулянта используется как мерная емкость для загущающих компонентов при обработке потоков ОБСВ и ОБР.

Узел обработки ОБСВ и ОБР выполнен в виде разъемного корпуса с несколькими, например, с тремя камерами смешения обезвреживающих загущающих и отверждающих компонентов с быстросъемными патрубками и соединен через насос с дозирующими устройствами.

Установка отличается от известных тем, что соединения узла обработки БСВ, узла обработки ОБР и ОБСВ, узла растворения реагентов с нагнетательным трубопроводом и трубопроводами от мерных емкостей устройств для хранения и подачи добавок выполнены быстросъемными, а конструкция узлов обработки позволяет разделять потоки: БСВ, ОБР, ОБСВ и соединять обработанные массы перед сбросом. В заявленном техническом решении установка мобильна, автономна, шасси транспортного средства устанавливается рядом (или на отведенной площадке) с амбарами или емкостями, контейнерами для сброса и накопления отходов бурения.

Очистка БСВ улучшается за счет равномерного распределения растворов реагентов в потоке БСВ при гидравлическом смешении БСВ с реагентами в камере смешения узла обработки.

Быстросъемные соединения позволяют отсоединять узел обработки БСВ от нагнетательного трубопровода, размещенного на раме шасси транспортного средства и трубопроводов мерных емкостей, и присоединять его на любом расстоянии в нагнетательный трубопровод, обвязанный с транспортным шасси и другими емкостями, или производить другие работы после проведения очистки БСВ.

Быстросъемными соединениями снабжены и узлы обработки ОБР и ОБСВ, а также емкость растворения реагентов, что позволяет установке использовать и присоединять для совместной работы в технологическом процессе другие транспортные средства с жидкими или сыпучими материалами, предназначенными для очистки, обезвреживания, загущения и отверждения отходов бурения.

На фиг. 1 изображена установка для обработки отходов бурения; на фиг. 2 схема приготовления растворов реагентов для обработки БСВ и обработки исходной БСВ растворами коагулянта и флокулянта; на фиг. 3 схема откачки осветленной БСВ из отстойного амбара (емкости); на фиг. 4 схема режимов очистки БСВ и обработки ОБР, ОБСВ добавками; на фиг. 5 схема обработки ОБР и ОБСВ добавками; на фиг. 6 схема приготовления растворов, загущающих и обезвреживающих компонентов.

Установка для обработки отходов бурения 1 состоит из размещенных на шасси транспортного средства 2, нагнетательного трубопровода 3, узла обработки БСВ 4, емкости растворения реагентов 5, емкости раствора коагулянта 6, емкости раствора флокулянта 7, нагнетательных трубопроводов 8, 9, 10, 11, 12, насосов 13, 14, узла обработки осадка БСВ и ОБР 15, камеры смешения 16, быстросъемных соединений 17, патрубков 18, диафрагмы 19, разделительной решетки 20, трехходового крана 21, приемного шланга 22, нагнетательного шланга 23, быстросъемных вводов 24, дозирующих устройств 25, приемного трубопровода 26, сбросной линии 27, рамы шасси 28, двигателя водяного насоса 29, сбросного трубопровода 30, поплавка 31. Емкость (амбар) 32, 33, 34, 35 и фильтровальная площадка 36, расположены на территории буровой. Устройства для хранения и подачи добавок, например, цементосмесительная машина 37 и агрегат 38, а также силосы БПР используются в каждом отдельном случае при необходимости совместной работы с установкой.

Установка для обработки отходов бурения работает следующим образом.

Подлежащую обработке БСВ (как показано на фиг. 2) насосом 13 подают из амбара (емкости) 32 по приемному шлангу (рукаву) 22, расположенному в амбаре 32 на поплавке 31, в нагнетательный трубопровод 3, соединенный с узлом обработки БСВ 4. Одновременно, в камеру смешения узла обработки 4, по трубопроводам 8, 10, 9, 11, насосом 14 подают из емкости 7 раствор флокулянта, а из емкости 6 по трубопроводу 12 поступает раствор коагулянта.

Соединение трубопровода 11 с 9 осуществляется с помощью шланга 22 через быстросъемное соединение 17.

Количество реагентов, поступающих в камеру смешения регулируют дозирующими устройствами 25. Растворы реагентов поступают в камеру смешения узла обработки БСВ через патрубки 18. В камере смешения происходит мгновенное смешение реагентов с обрабатываемым потоком БСВ. Регулирование скорости распределения коагулянта в обрабатываемом потоке БСВ осуществляется диафрагмой и давлением, создаваемым перед диафрагмой. Равномерное распределение реагентов во всем объеме обрабатываемого потока с числом частиц загрязнений, контактирующих с коагулянтом и промежуточными продуктами гидролиза коагулянта повышает эффективность процесса утилизации отходов бурения. Обработанная таким образом БСВ поступает в отстойный амбар (емкость) 33, где и происходит ее осветление.

После осветления БСВ, как показано на фиг. 3, насосом 13 по приемному трубопроводу 22, расположенному на поплавке 31, находящемуся в амбаре (емкости) 33, осветленную очищенную БСВ перекачивают для нужд буровой, или сбрасывают на рельеф местности через фильтровальную площадку 36. Оставшийся после откачки очищенный БСВ осадок БСВ перекачивают в амбар (емкость) 34 для накопления, путем сброса из сбросного трубопровода 30.

Приготовление растворов реагентов (см. фиг. 2) для обработки БСВ осуществляют с помощью насоса 14 и емкости растворения 5, обвязанных с трубопроводами через трехходовой кран 21 по замкнутому циклу: насос 14, нагнетательный шланг 23, емкость 5, разделительная решетка 20, приемный шланг 22, трехходовой кран 21, насос 14. Подачу приготовленных растворов реагентов в емкости 6, 7, осуществляют насосом 14 путем переключения трехходового крана 21 на емкость. На фиг. 4 показаны возможные случаи обработки отходов бурения и направления подачи реагентов и добавок в камеры смешения в обрабатываемые потоки:
I очистка БСВ реагентами;
II обработка ОБР и ОБСВ;
Iа, обработка потока БСВ в однокамерном узле обработки;
Iб обработка потока БСВ в двухкамерном узле обработки;
1в обработка потока БСВ в двухкамерном узле с разделением обрабатываемого потока перед камерами и слиянием на выбросе из узла;
Iг обработка потока БСВ в трехкамерном узле с разделением потока тремя растворами реагентов;
IIа обработка потоков ОБР и ОБСВ двумя компонентами в однокамерном узле, загущающий материал в виде жидкости, а отверждающий и обезвреживающий в виде смеси, представляющей сыпучий материал;
IIб обработка потоков ОБР и ОБСВ двумя компонентами в двухкамерном узле через быстросъемные патрубки;
IIв обработка потоков ОБР и ОБСВ с разделением потока в трехкамерном узле, тремя компонентами;
IIг обработка потоков ОБР и ОБСВ тремя компонентами в трехкамерном узле с последовательно расположенными камерами смешения.

Обработку ОБР и ОБСВ проводят следующим образом: через насос 13 (см. фиг. 5) ОБР и ОБСВ подают из амбара (емкости) 34 в узел обработки 15. Одновременно через ввод 18 установка 1 подает в камеру смешения узла 15 обезвреживающий раствор, а сыпучий отверждающий материал и загущающий подают через быстросъемные соединения, например, цементосмесительная машина 37, и агрегат 38. Агрегат может работать напрямую с установкой 1 или через смеситель цементосмесительной машины 37. Обработанные таким образом потоки ОБР и ОБСВ сбрасываются в амбар (емкость) 35 для твердения или на площадку для складирования или в контейнеры с целью вывоза в дальнейшем в отведенные места складирования.

Приготовление жидких компонентов для обработки ОБР и ОБСВ осуществляют следующим образом (см. фиг. 6): установка 1 своим насосом 14 по трубопроводу 23 из емкости 6 подает жидкость для растворения обезвреживающего материала, который предварительно загружается в первую полость емкости 5. Растворенный обезвреживающий материал в виде раствора проходит через разделительную решетку 20 и попадает во вторую полость, откуда по приемному шлангу 22 через трехходовой кран 21 поступает в насос 14. Циркуляция по замкнутому циклу продолжается до полного растворения обезвреживающего материала. Подача в емкость 7 приготовленного раствора осуществляется путем переключения трехходового крана 21 на емкость 7.

Применение установки позволяет проводить процесс утилизации отходов бурения и улучшать его по сравнению с известными устройствами, снижает расход воды, реагентов и компонентов на 20-30% снижает расходы, связанные с приобретением оборудования для приготовления растворов реагентов и компонентов для обработки ОБР и ОБСВ, повышает производительность, эффективность и мобильность установки. Кроме того, ее использование позволяет снизить транспортные расходы, ликвидировать оплаты за биологическую рекультивацию, сократить затраты от снижения объемов откачки жидких отходов бурения в нефтепромысловой коллектор и закачки в поглощающие скважины (горизонты) и исключить затраты на откачку буровых сточных вод в нефтепромысловый коллектор на пункт сбора и подготовки нефти.

Использование установки позволяет предотвратить ущерб природной среде от загрязнения отходами бурения и снизить затраты.

Использование: в нефтегазовой промышленности, а именно в технологическом оборудовании для обработки отходов бурения и обеспечивает повышение эффективности очистки осадка буровых сточных вод (БСВ) и отработанных буровых растворов (ОБР) от загрязняющих веществ и утилизацию отходов бурения. Установка имеет закрепленные на шасси емкости растворов коагулянта и флокулянта, насосы, узел обработки БСВ, емкость растворения реагентов, систему нагнетательных трубопроводов, узел обработки осадка БСВ и ОБР, выполненный в виде корпуса с размещенными в нем камерами смешения, диафрагмы, установленной перед камерой, и быстросъемными соединениями с патрубками. Емкость растворения реагентов соединена через насос с трехходовым краном и приемным и нагнетательным шлангами, а узел обработки осадка БСВ и ОБР соединен через насос с дозирующими устройствами. 3 з. п. ф-лы, 6 ил.

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ, включающая узел обработки буровых сточных вод (БСВ), емкости растворов коагулянта и флокулянта, насосы и нагнетательные трубопроводы, отличающаяся тем, что установка снабжена узлом обработки осадка БСВ и отработанного бурового раствора (ОБР) с дополнительным нагнетательным трубопроводом и емкостью растворения реагентов, которая с одной стороны соединена с емкостью раствора коагулянта, а с другой стороны с емкостью раствора флокулянта, при этом емкости растворов коагулянта и флокулянта размещены на шасси автомобильного средства. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что узел обработки осадка БСВ и ОБР выполнен в виде корпуса с размещенными в нем камерой смешения, диафрагмой, установленной перед камерой смешения, и быстросъемными соединениями с патрубками. 3. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена дозирующими узлами, с которыми соединен через насос узел обработки осадка БСВ и ОБР. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что емкость растворения реагентов соединена с емкостью раствора коагулянта и флокулянта через насос с трехходовым краном и приемным и нагнетательным шлангами.