УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И РАСФАСОВКИ БУРОВОГО НЕФТЯНОГО ШЛАМА Российский патент 2019 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к области обращения с буровыми шламами, их утилизации и обезвреживания при бурении нефтяных и газовых скважин, а также к области переработки отходов в строительные материалы.

Из уровня техники известны устройства и способы переработки нефтяного шлама без применения накопительных шламовых амбаров, а именно различные виды фильтров, прессов и сепараторов для обезвоживания шламовой пульпы, а также способы термического и химического обезвреживания нефтяного шлама.

К прототипам можно отнести следующие изобретения:

Общие недостатки представленных в аналогах и прототипах решений следующие:

- Низкая производительность по потоку, чувствительность к составу шламовой пульпы, климатическая чувствительность и механическая сложность агрегатов при обезвоживании шламов с помощью пресс-фильтров и ленточных фильтров.

- Низкая производительность по потоку, высокая потребность во внешних источниках энергии и механическая сложность агрегатов и комплексов пиролизного (термическая деструкция) способа обезвреживания нефтяного шлама.

- Потребность в объемных накопителях, длительный период консолидации осадка, невозможность применения при отрицательных температурах, а также невозможность перемещения обезвоженного осадка к месту утилизации без экскавации навалом при способах фильтрации геотекстильными контейнерами подушечной формы.

Наиболее близким прототипом для заявляемого изобретения является патент RU 2481143 «Способ обезвоживания шламовой пульпы».

В данном решении предусматривается закачка по пульпопроводу шлама в мешок подушечной формы, который расположен в водосборном поддоне для гравитационной фильтрации.

Фильтрат принудительно откачивается из поддона для последующей очитки (переработки) а обезвоженный шлам накапливается в мешке по мере периодического заполнения пульпой.

После полного заполнения мешка обезвоженным шламом и последующей его выдержкой в поддоне для консолидации шлама в течении нескольких месяцев оболочка мешка вскрывается и производиться выгрузка шлама экскаватором на транспорт для перевозки к месту утилизации (захоронения).

Основные недостатки данного решения следующие:

- низкая производительность фильтра-накопителя подушечной формы по потоку шлама в связи отсутствием избыточного давления столба пульпы, а также из-за исключения из процесса фильтрации нижнего полотна плоской оболочки лежащей на дне поддона;

- потребность в дополнительных площадях для размещения большого количества поддонов с фильтрами-накопителями при длительном процессе консолидации шлама;

- невозможность применения метода при отрицательных температурах;

- невозможность перемещения обезвоженного шлама непосредственно в мешках для последующей утилизации или применения в качестве строительного материала.

Технический результат предлагаемой группы изобретений заключается в увеличении скорости и глубины фильтрации на вертикальной фильтровальной колонне и возможности блочной, безопасной утилизации обезвоженного шлама, причем жидкий фильтрат отводится для доочистки и применения на буровой установке, а сухой остаток шлама засыпается в прочный и герметичный мягкий контейнер, снабженный такелажными петлями и стропами усиления, который размещен на платформе выдвижной каретки для вывода из под фильтрующей колонны и последующего перемещения к месту накопления или применения в качестве строительного блока, или для безопасного захоронения на подводном полигоне при морском бурении.

Заявленный технический результат обеспечивается за счет конструкции устройства для обезвоживания и расфасовки бурового нефтяного шлама, включающего в себя фильтрующую колонну для дегидрации пульпы бурового шлама, представляющую из себя полую конструкцию цилиндрической формы, размещенную сверху на стальной раме конструкция которой позволяет свободно размещать под ней самосвальный автотранспорт для вывоза обезвоженного шлама к месту утилизации или каретку с герметичным мешком-контейнером для расфасовки шлама и последующего применения контейнеров со шламом в качестве строительных блоков.

Фильтрующая колонна выполнена в виде открытой в верхней части полой конструкции цилиндрической формы, выполненной из сборно-разборного прочного стального каркаса стенки которого выполнены из тканной стальной сетки со сменным вкладышем из синтетической фильтровальной ткани.

Внутри фильтрующей колонны по центру размещается герметичный пневматический рукав, в который после заполнения колонны шламовой пульпой подается сжатый воздух. Раздуваясь, пневматический рукав прижимает шлам к фильтровальным стенам колонны, значительно сокращая время обезвоживания.

Снаружи колонна снабжена герметичной оболочкой из водонепроницаемого материала для отвода фильтрата в патрубки и сохранения внутри конструкции положительной температуры в зимний период.

Нижний конец фильтрующей колонны снабжен конусной воронкой с шиберной задвижкой и патрубком крепления горловины мешка-контейнера.

Мешок-контейнер включает в себя внешнюю силовую оболочку и внутреннюю герметичную оболочку.

Внешняя силовая оболочка выполняется из прочной синтетической ткани, снабженной стропами усиления, такелажными стропами для выгрузки мешка из каретки и последующей загрузки мешка на транспорт, стропами удержания мешка-контейнера на кронштейнах стоек каретки, а также полотнами-клапанами для прочной упаковки контейнера после заполнения шламом.

Внутренняя герметичная оболочка изготавливается методом термической сварки из со-экструзионной полиэтиленовой пленки с барьерным полиэфирным слоем или без него и представляет из себя кубический мешок с конической верхней частью заканчивающейся открытым рукавом для подсоединения к загрузочному патрубку фильтрующей колонны и последующей герметизации шлама внутри силовой оболочки контейнера.

Подача пульпы нефтяного шлама в колонну осуществляется из накопительного бункера с помощью шламового насоса по пульпопроводу или шнековым транспортером.

В накопительном бункере может располагаться смеситель для равномерного распределения коагулянтов в шламовой пульпе.

По пульпопроводу шлам подается в верхнюю часть фильтрующей колонны. Обезвоживание шлама начинается непосредственно с момента подач пульпы в колонну. Жидкий фильтрат проходит через слой фильтровального рукава и стекает по стенке колонны на сливной патрубок для откачки и последующей доочистки, закачки в пласт или для подготовки бурового раствора.

После заполнения колонны шламом пневматический рукав, расположенный внутри колонны, заполняется сжатым воздухом и равномерно придавливает шлам к внутренней поверхности фильтрующей колонны, значительно сокращая время для дегидрации шлама, по сравнению с гравитационным отстоем.

Под фильтрующей колонной размещается кузов самосвального автомобиля или каретка с закрепленной на ней мешком-контейнером.

После обезвоживания шлама давление в пневматическом рукаве сбрасывается, после чего шлам, через шиберную задвижку и патрубок конического окончания колонны подается в герметичный вкладыш мешка-контейнера.

Заполненный мешок-контейнер выкатывается на каретке из-под фильтрующей колонны. Далее, рукав герметичной оболочки-вкладыша скручивается и завязывается. Клапана-полотна внешней силовой оболочки закрывают верхнюю грань кубического контейнера и скрепляются стропами затяжками или связываются веревками.

Заполненный обезвоженным шламом мешок-контейнер посредством подъемного крана, или другой грузоподъемной техники (экскаватор, погрузчик и т.п.) за такелажные стропы извлекается из каретки для складирования или погрузки и последующей транспортировки к месту утилизации или применения.

На пустую каретку устанавливается порожний мешок-контейнер для следующего цикла заполнения обезвоженным шламом.

Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено

Фиг. 1 - общий вид устройства для обезвоживания и расфасовки нефтяного бурового шлама.

Фиг. 2 - мешок-контейнер для расфасовки нефтяного бурового шлама.

Фиг. 3 - вариант выгрузки обезвоженного шлама в кузов самосвального транспорта.

Пояснения к фигурам:

1. Колпак для защиты фильтрующей колонны от осадков.

2. Стальной сборно-разборный каркас фильтрующей колонны.

3. Внешняя водонепроницаемая оболочка стенки фильтрующей колонны.

4. Пульпопровод для подачи шлама.

5. Пневматический рукав фильтрующей колонны.

6. Стальная рама-основание установки.

7. Бункер накопитель-смеситель нефтяного бурового шлама.

8. Шламовый насос.

9. Патрубок для отвода фильтрата из конического основания фильтрующей колонны.

10. Патрубок для отвода фильтрата из цилиндрической части фильтрующей колонны.

11. Каретка для размещения, загрузки и выгрузки шламового мешка-контейнера.

12. Мешок-контейнер.

13. Шиберная задвижка.

14. Стойка каретки.

15. Водопроницаемая фильтрующая стенка фильтрующей колонны.

16. Трос с крюком подъемного устройства для извлечения мешка-контейнера из каретки.

17. Рельсы.

18. Упакованный мешок-контейнер готовый к выгрузке из каретки.

19. Стойки для фиксации мешка-контейнера.

20. Внешняя оболочка мешка-контейнера.

21. Кронштейн для фиксации строп мешка-контейнера.

22. Такелажные стропы мешка-контейнера.

23. Петли мешка-контейнера для фиксации на кронштейнах стоек каретки.

24. Основание каретки.

25. Фильтрующая колонна.

26. Полотна-клапана внешней силовой оболочки мешка-контейнера.

27. Внутренняя герметичная оболочка мешка-контейнера.

28. Обезвоженный шлам.

29. Самосвальный транспорт.

Устройство содержит стальную раму-основание установки 6, на которой размещен стальной сборно-разборный каркас 2 фильтрующей колонны 25, снабженный водопроницаемой фильтрующей стенкой 15, состоящей из стальной тканной сетки и фильтрующей синтетической ткани, а также колпаком для защиты от осадков 1 фильтрующей колонны 25, внешней водонепроницаемой оболочкой стенки фильтрующей колонны 3, пневматическим рукавом 5 фильтрующей колонны, а также шиберной задвижки 13 с патрубком для выгрузки обезвоженного шлама из фильтрующей колонны 25.

Буровой шлам по лотку из бурового станка поступает в бункер накопитель-смеситель нефтяного бурового шлама 7, в котором, в случае необходимости, производят добавление к шламу коагулянтов и смешение шлама с коагулянтом. Из бункера накопителя-смесителя 7 буровой шлам шламовым насосом 8 подается через пульпопровод 4 в верхнюю часть фильтрующей колонны 25.

Непосредственно с момента заполнения фильтрующей колонны 25 шламом начинается фильтрация воды через водопроницаемую фильтрующую стенку 15 фильтрующей колонны. После заполнения фильтрующей колонны 25 до номинальной вместимости в пневматический рукав 5 фильтрующей колонны 25 подается сжатый воздух, обеспечивая равномерный прижим пульпы к водопроницаемым фильтрующим стенкам фильтрующей колонны 15. Под действием сжатого воздуха и гравитации происходит отделение жидкого фильтрата от осадка.

После обезвоживания шлама до заданного значения воздух из пневматического рукава 5 спускается и обезвоженный шлам осыпается в нижнюю часть фильтрующей колонны 25.

Через патрубки отвода фильтрата 9, 10 жидкая фракция шлама выводится на узел подготовки бурового раствора, или на дополнительную очистку, или для закачки в пласт.

В случае применения самосвального транспорта (Фиг. 3) кузов транспорта размещается под подающим патрубком шиберной задвижки 13. Шиберная задвижка 13 открывается для заполнения кузова обезвоженным шламом и его последующей транспортировки для утилизации или применения.

В случае применения герметичных мешков-контейнеров (здесь и далее фиг. 1 и фиг. 2) для расфасовки шлама на патрубке шиберной задвижке 13 подачи сухого шлама закрепляется мешок-контейнер 12, который предварительно размещается на каретке 11.

После установки мешка-контейнера 12 в штатное положение, шиберная задвижка 13 открывается и обезвоженный шлам подается во внутреннюю герметичную оболочку 27 мешка-контейнера до его заполнения, после чего шиберная задвижка 13 закрывается. Горловина герметичного вкладыша мешка контейнера отсоединяется от подающего патрубка шиберной задвижки 13 фильтрующей колонны.

Заполненный мешок-контейнер 12 на каретке 11 выкатывается из-под установки. Герметичный пленочный вкладыш мешка-контейнера 12 скручивается и завязывается. Полотна-клапана внешней силовой оболочки мешка-контейнера 26 закрываются на верхней грани контейнера и фиксируются стяжными стропами или веревками.

За такелажные стропы 22 при помощи троса с крюком 16 подъемного устройства (крана) или вилами погрузчика заполненный и упакованный мешок-контейнер 18 извлекается из каретки 11 для накопления на площадке или транспортирования к месту утилизации, или применения.

После выгрузки заполненного и упакованного мешка-контейнера 18 из каретки 11 на кронштейнах 21 стоек каретки 14 размещается следующая порожняя оболочка мешка-контейнера 12. Снабженная мешком-контейнером 12 каретка 11 закатывается (размещается) под шиберной задвижкой 13 с патрубком подачи обезвоженного шлама. Горловина мешка-контейнера 12 фиксируется на патрубке подачи обезвоженного шлама для выполнения следующего цикла загрузки.

Изобретение относится к области утилизации буровых шламов, а также к области переработки отходов в строительные материалы. Устройство включает фильтровальную колонну для обезвоживания шламовой пульпы, установленную на раме-основании для последующей загрузки в герметичные мешки-контейнеры или загрузки в самосвальный транспорт. Колонна снабжена пневматическим рукавом, который после заполнения колонны шламовой пульпой заполняется сжатым воздухом. Рукав прижимает пульпу к фильтрующим стенкам колонны, что обеспечивает быстрое обезвоживание шламовой пульпы для последующей отгрузки самосвальным транспортом или расфасовки в герметичные мешки-контейнеры с целью последующего применения в качестве строительных блоков или утилизации (захоронения) на подводных полигонах при морском бурении. После обезвоживания шлам через загрузочный узел фильтровальной колонны подается в герметичный мешок-контейнер, который размещается под колонной на выдвижной колесной каретке. Мешки-контейнеры имеют внешнюю силовую оболочку из прочных синтетических тканей, усиленных стропами и снабженными такелажными стропами для выгрузки из каретки, а также петлями для фиксации порожних мешков на каретке. Внутренняя герметичная оболочка выполнена из со-экструзионной полиэтиленовой пленки с барьерным полиэфирным слоем или без него методом термической сварки и представляет из себя кубический мешок с конической верхней частью заканчивающейся открытым рукавом для подсоединения к загрузочному патрубку фильтрующей колонны и последующей герметизации шлама внутри силовой оболочки контейнера. Увеличивается скорость и глубина фильтрации. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Устройство для обезвоживания и расфасовки нефтяного бурового шлама, включающее фильтровальную колонну для обезвоживания шламовой пульпы установленную на раме-основании для последующей загрузки в герметичные мешки-контейнеры или загрузки в самосвальный транспорт, отличающееся тем, что фильтровальная колонна снабжена пневматическим рукавом, который после заполнения колонны шламовой пульпой заполняется сжатым воздухом, рукав прижимает пульпу к фильтрующим стенкам колонны, что обеспечивает быстрое обезвоживание шламовой пульпы для последующей отгрузки самосвальным транспортом или расфасовки в герметичные мешки-контейнеры с целью последующего применения в качестве строительных блоков или утилизации (захоронения) на подводных полигонах при морском бурении.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что водопроницаемая стенка фильтрующей колоны снабжена внешней водонепроницаемой оболочкой для сбора фильтрата и защиты устройства от промерзания в зимний период.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что для подачи под загрузку герметичных мешков-контейнеров применяется колесная каретка, передвигающаяся по рельсам под загрузочное устройство фильтровальной колонны для заполнения обезвоженным шламом и из-под фильтрующей колонны для последующего извлечения из каретки заполненного и упакованного контейнера грузоподъемной техникой.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что герметичные мешки-контейнеры содержат внешнюю силовую оболочку и внутреннюю герметичную оболочку.

5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что внешняя силовая оболочка выполнена из прочной синтетической ткани и снабжена стропами усиления, такелажными стропами для выгрузки и транспортирования, петлями для фиксации контейнера на каретке, а также полотнами-клапанами верхней грани со стяжными стропами или веревками для прочной упаковки заполненного обезвоженным шламом контейнера.

6. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что внутренняя герметичная оболочка, выполнена из со-экструзионной полиэтиленовой пленки с барьерным полиэфирным слоем или без него методом термической сварки и представляет из себя кубический мешок с конической верхней частью заканчивающейся открытым рукавом для подсоединения к загрузочному патрубку фильтрующей колонны и последующей герметизации шлама внутри силовой оболочки контейнера.