УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЖИДКИХ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ Российский патент 2005 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к области переработки жидких отходов бурения и может быть использовано при безамбарном бурении скважин в нефтяной и газовой промышленности.

Известна установка [1] (аналог) для обезвоживания буровых растворов, включающая центрифугу с загрузочной воронкой, манифольд, водяной и шламовый насосы, блок емкостей коагулянта и флокулянта, механические перемешиватели, дозировочные устройства, расходомеры, манометры, задвижки, вентили, краны.

В установке по аналогу [1] химическую обработку жидких отходов бурения осуществляют в их непрерывном потоке по манифольду. При этом вмещающей средой осуществления воздействия на жидкие отходы бурения является участок трубы ограниченных диаметра и протяженности с дискретными точками ввода воды и рабочих растворов химреагентов - коагулянта, флокулянта. В таких условиях химические реагенты, вводимые в разных точках по длине трубы, непрерывно уносятся потоком жидких отходов бурения в порциях, следующих одна за другой по направлению к центрифуге.

Недостатками установки по аналогу [1] является следующие:

- отсутствие возможности достижения точной и достаточной дозировки химреагентов в процессе химической обработки жидких отходов бурения в установке до поступления их в центрифугу на разложение;

- невозможность равномерного распределения подаваемых химических реагентов по всему объему зоны воздействия на жидкие отходы бурения в установке;

- невозможность обеспечить достаточно точную выдержку времени на завершение химических реакций в жидких отходах бурения в установке до поступления их в центрифугу на разложение;

- невозможность выполнения оперативной корректировки химической обработки в одном и том же объеме жидких отходов бурения повторно;

- отсутствие возможности оперативного управления рН среды жидких отходов бурения при их химической обработке в установке;

- отсутствие возможности оперативного контроля процесса и получения достоверной информации о состоянии жидких отходов бурения в любой момент при их химической обработке в установке.

В установке по аналогу [1] порция неверно обработанных жидких отходов бурения неизбежно поступает в центрифугу на разложение и только тогда выявляется неточность обработки. В таком случае на практике некондиционный фугат возвращают в накопитель жидких отходов бурения, операцию обработки повторяют с корректировкой. Отсутствие в установке по аналогу [1] системы устройств и приспособлений, обеспечивающих возможность корректировки рН среды жидких отходов бурения до оптимальных значений перед обработкой их коагулянтом и флокулянтом, снижает эффективность и полноту реакций при обработке жидких отходов бурения этими химреагентами, а также обусловливает их перерасход. Такая несовершенная технология обусловлена конструктивными особенностями установки по аналогу [1] и дополнительно осложняется нестабильностью свойств жидких отходов бурения, подлежащих переработке, нестабильностью подачи питающих и дозирующих насосов.

Известна также установка [2] для обезвреживания жидких отходов бурения (наиболее близкий аналог), включающая центрифугу с загрузочной воронкой, емкость флокулянта, манифольд, краны, обратные клапаны, расходомер, манометры, реакторную емкость, причем реакторная снабжена механическим перемешивателем.

Недостатками аналога по [2] являются следующие:

- отсутствие возможности оперативного регулирования рН среды жидких отходов бурения в процессе их химической обработки в реакторной емкости;

- отсутствие возможности осуществления управляемого процесса коагуляции в среде жидких отходов бурения при их химической обработке в реакторной емкости;

- отсутствие возможности оперативного контроля процесса и получения достоверной информации о состоянии жидких отходов бурения в любой момент при их химической обработке в реакторной емкости;

- отсутствие возможности организовать непрерывный режим работы центрифуги по разложению химически обработанных жидких отходов бурения.

Отмеченные недостатки известных установок по аналогам [1 и 2] приводят к снижению качества обезвреживания жидких отходов бурения, перерасходу химических реагентов и большим непроизводительным затратам времени.

Цель изобретения - повышение экономичности и качества химической обработки при обезвреживании жидких отходов бурения за счет возможности организовать эффективный, контролируемый и управляемый процесс путем устранения конструктивных недостатков в установках по известным аналогам [1 и 2].

Краткое описание установки для обезвреживания жидких отходов бурения по изобретению (см. чертеж).

Установка содержит центрифугу 1 с загрузочной воронкой 14, манифольд 15, дозирующие устройства 17, реакторную емкость 2 с двумя камерами 16 и пробоотборниками 8, механические 11 и пневматические 3 перемешиватели, блоки емкостей кислотного 13 и щелочного 12 нейтрализаторов, коагулянтов 10 и флокулянтов 9, краны 7, обратные клапаны 6, расходомер 4 и манометр 5. Причем для обеспечения возможности непрерывного режима работы центрифуги минимальная достаточная вместимость каждой камеры 16 реакторной емкости 2 принята с учетом минимального достаточного значения продолжительности времени, потребного для химической обработки с завершением реакций в любой порции жидких отходов бурения, а также максимально возможной паспортной пропускной способности центрифуги, и может быть определена по зависимости

V=q·t,

где V - минимальная достаточная вместимость одной камеры реакторной емкости, м³;

q - максимальная паспортная пропускная способность центрифуги, м³/с;

t - минимальное достаточное значение продолжительности времени, затрачиваемого на химическую обработку и завершение реакций в любой порции жидких отходов бурения, с.

Время t устанавливается имперически, путем моделирования в лабораторных условиях физико-химических процессов, протекающих в реакторной емкости.

Поставленная цель по изобретению достигается тем, что установка (см. чертеж), включающая центрифугу 1 с загрузочной воронкой 14, реакторную емкость 2, манифольд 15, расходомер 4, манометр 5, краны 7, обратные клапаны 6, блок емкостей коагулянта 10 и флокулянта 9, механические перемешиватели 11 и дозировочные устройства 17, дополнительно включает блок емкостей кислотного 13 и щелочного 12 нейтрализаторов с возможностью оперативного регулирования рН среды жидких отходов бурения при их химической обработке в реакторной емкости, пробоотборники 8 с возможностью оперативной оценки анализом проб состояния жидких отходов бурения в любой момент при их химической обработке в реакторной емкости, а реакторная емкость 2 оснащена двумя камерами 16 с возможностью поочередно осуществлять химическую обработку жидких отходов бурения в одной из камер с одновременной подачей химически обработанных жидких отходов бурения из другой камеры в центрифугу на разложение, обеспечивая тем и возможность организации непрерывной работы центрифуги, а также возможность выдержки оптимальной продолжительности времени на химическую обработку жидких отходов бурения с завершением реакций в каждой камере реакторной емкости. Камеры 16 реакторной емкости 2 и другие емкости 9, 10, 12 дополнительно снабжены пневматическими перемешивателями 3 с возможностью осуществления мягкого перемешивания с плавным изменением режима в широком диапазоне по простой технологической схеме. При этом блоки емкостей коагулянта 9, флокулянта 10, кислотного 13, щелочного 12 нейтрализаторов, реакторная емкость 2 и центрифуга 1 расположены на разных высотных уровнях с возможностью самотечного перемещения рабочих растворов кислотного и щелочного нейтрализаторов, коагулянта и флокулянта в реакторную емкость, а химически обработанных жидких отходов бурения - из реакторной емкости в центрифугу при работе установки. Это позволяет избежать механического раздробления флокул, образовавшихся в реакторной емкости, и освобождает от необходимости применять насосы.

Установка по предлагаемому изобретению работает следующим образом.

В емкостях 9, 10, 12 и 13 заготавливают рабочие растворы химреагентов. Жидкие отходы бурения подают в реакторную емкость 2 при работающих перемешивателях 3, 11. Затем самотеком, через расходомер 4, в одну из камер 16 реакторной емкости последовательно подают рабочие растворы химреагентов из блоков емкостей кислотного нейтрализатора 13, коагулянта 9, щелочного нейтрализатора 12 и флокулянта 10. В течение времени подачи флокулянта работает механический перемешиватель 11, который затем отключают и далее процесс флокуляции завершают при работе только пневматического перемешивателя 3 в мягком режиме. После операций подачи каждого химреагента выдерживают время, потребное на завершение химических реакций, факт которого и эффективность химической обработки устанавливают по результатам анализов проб жидких отходов бурения, периодически отбираемых из реакторной емкости через пробоотборники 8 и при необходимости проводят корректировку химобработки. По окончании химобработки порция жидких отходов бурения из одной из камер реакторной емкости самотеком через загрузочную воронку 14 поступает в центрифугу 1 на разложение. Пока центрифуга занята разложением этой порции жидких отходов бурения в другой из камер реакторных емкостей по той же технологической схеме ведут химическую обработку очередной порции жидких отходов бурения и так повторяют многократно до завершения работы установки. В центрифуге 1 происходит разложение жидких отходов бурения на твердую фазу - «шлам» и осветленную жидкую фазу - «фугат». Полученные твердые отходы захоранивают либо направляют на дальнейшую переработку, а фугат сбрасывают на рельеф местности, в открытые водоемы или направляют в оборотное водоснабжение буровой установки.

Литература

1. АООТ НПО «БУРЕНИЕ». Информационный бюллетень. «Оборудование и технологии для очистки и приготовления буровых растворов. Охрана окружающей среды» 1994, 8 с.

2. Патент US 4725362, 1988, 5 с.

Изобретение относится к области переработки жидких отходов бурения. Установка включает центрифугу с загрузочной воронкой, блок емкостей коагулянта и флокулянта, блок емкостей кислотного и щелочного нейтрализаторов, двухкамерную реакторную емкость с пробоотборниками, расходомер, манометр, обратные клапаны. Емкости снабжены механическими и пневматическими перемешивателями. Одновременно в одной из камер реакторной емкости осуществляется химическая обработка отходов, а из другой - их подача в центрифугу. Блоки емкостей, реакторная емкость и центрифуга расположены на разных высотных уровнях с возможностью самотечного перемещения рабочих растворов. Повышается качество переработки жидких отходов бурения. 1 ил.

Установка для обезвреживания жидких отходов бурения, включающая центрифугу с загрузочной воронкой, блок емкостей флокулянта и кислотного нейтрализатора, обеспечивающего возможность корретировки pH среды перед подачей химических реагентов, реакторную емкость, манифольд, расходомер, манометр, краны, обратные клапаны, механические перемешиватели, отличающаяся тем, что она включает блок емкостей коагулянта и щелочного нейтрализатора, пробоотборники, реакторная емкость выполнена двухкамерной с возможностью одновременного осуществления химической обработки жидких отходов бурения в одной из ее камер и подачи жидких отходов бурения из другой ее камеры на разложение жидких отходов бурения в центрифуге, реакторная и другие емкости снабжены пневматическими перемешивателями, блоки емкостей коагулянта, флокулянта, кислотного и щелочного нейтрализаторов, реакторная емкость и центрифуга расположены на разных высотных уровнях с возможностью самотечного перемещения рабочих растворов кислотного и щелочного нейтрализаторов, коагулянта и флокулянта в реакторную емкость, а химически обработанных жидких отходов бурения из реакторной емкости в центрифугу, что позволяет избежать раздробления флокул, образовавшихся при флокуляции, при этом вместимость каждой из камер реакторной емкости определена по зависимости

V=q·t,

где V - объем реакторной емкости, м³;

q - оптимальная пропускная способность центрифуги, м³/с;

t - время, затраченное на химическую обработку, с.