Способ регенерации отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого Российский патент 2020 года по МПК E21B21/06 

Изобретение относится к области переработки отходов нефтедобычи.

Известен способ обезвреживания отработанных буровых шламов, включающий обезвоживание в естественных условиях, при котором отработанный буровой шлам извлекают экскаватором из амбаров на ровную поверхность, просушивают на солнце, вносят для связывания и перевода легко растворимых солей в труднорастворимые формы и для загустения шлама гипс, затем добавляют в просушенную прогипсованную массу навоз или торф, активированный минеральными удобрениями, просушивают массу в естественных условиях до достижения влажности 8-14%, что приводит к уменьшению ее в объеме в 6-8 раз, после чего срезают бульдозером и на тяжелых по механическому составу почвах при мощности подстилающего слоя не менее 15-20 метров - снова размещают в амбарах и уплотняют, потом засыпают минеральным грунтом толщиной 1,5-2,5 метра, а сверху слоем 20-40 см насыпают плодородный слой, а при мягких по механическому составу почвах - обезвреженный и просушенный буровой шлам вывозят на полигоны промышленных отходов для захоронения (патент РФ №2379137). Недостатком известного способа является необходимость строить амбары, а также то, что известный способ не позволяет проводить регенерацию отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ комплексной очистки бурового раствора, буровой сточной воды и обезвреживания бурового шлама в ходе бурения скважины, без строительства амбара, включающий прием бурового шлама с желобной линии буровой установки или после вибросит центральной системы гидроциклонной очистки со шнекового транспортера буровой установки, а также бурового раствора и буровой сточной воды, подготовку к обезвреживанию (переработке) бурового шлама и очистку бурового раствора и буровой сточной воды, подготовку растворов реагентов для обезвоживания и обезвреживания бурового шлама, очистки бурового раствора и буровой сточной воды, смешивание последних с реагентами и введение их с одновременным перемешиванием нейтрализующего и капсулирующего состава, коагулянта и флокулянта в буровой шлам в последовательно соединенных реакторах для «созревания» и подачей его на обезвоживание, затем проводят обезвоживание буровых шламов на камерном или ленточных пресс-фильтрах и очистку фильтрата, бурового раствора и буровой сточной воды с последующим вторичным использованием обезвреженного бурового шлама, бурового раствора и буровой сточной воды. Подготовка к обезвреживанию бурового шлама включает перемешивание бурового шлама с буровой сточной водой или фильтратом с фильтр-пресса и доведение до нужной консистенции. Подготовка бурового шлама включает очистку жидкого бурового шлама на виброситах с ячейками размером 5-10 мм от частиц породы размером более 5-10 мм. Подготовка реагентов для обезвоживания и обезвреживания бурового шлама включает растворение сухих и жидких реагентов в пресной воде, а в качестве реагентов использованы Аква-Аурат-30, Praestol 2515, нейтрализующий и капсулирующий реагент, коагулянт и флокулянт. Обезвоживание бурового шлама производят в камерном фильтр-прессе, причем выделенный фильтрат подается или в систему очистки фильтрата или на первичную подготовку бурового шлама, или в ленточном фильтр-прессе с выделением бурового раствора, который подается или в центральную систему гидроциклонной очистки буровой установки для повторного использования или на предварительную подготовку бурового шлама. После обезвоживания на фильтр-прессах буровой шлам поступает на перемешивание с сухими нейтрализующим и капсулирующим реагентами. Вторичное использование бурового шлама включает отсыпку дорог и свалок ТБО. Вторичное использование буровой сточной воды и бурового раствора включает возврат в систему ЦСГО буровой установки для вторичного использования в системе бурения или в скважину ГШД (поддержание пластового давления) (патент РФ №2541957, п.п. 1 формулы).

Недостатком известного способа является то, что известный способ не позволяет проводить регенерацию отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого

Задачей изобретения является создание способа регенерации отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого.

Поставленная задача решается предлагаемым способом регенерации отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого, в котором регенерация производится в три этапа: сначала производится нейтрализация кислот или щелочей, содержащихся в отработанном растворе, затем проводится очистка отработанного раствора от углеводородов и механических примесей методом напорной флотации, после чего доводят плотность очищенного раствора до значения 1,32 г/см³ (требования к растворам глушения), причем отработанный раствор глушения на основе кальция хлористого поступает в реактор нейтрализации, в котором посредством смешивания с расчетным количеством раствора щелочи производят изменение водородного показателя рН раствора до значений 4,0÷7,0, в качестве нейтрализующего раствора приготовляют водный раствор каустической соды (гидроксид натрия) с концентрацией 44÷50%, так как отработанный раствор глушения содержит серную кислоту, то реакция нейтрализации выглядит следующим образом:

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O,

далее нейтрализованный раствор подается в коагуляционную камеру и дополнительно подается коагулянт в виде водного раствора, который приготавливается посредством растворения сухого коагулянта «Аква-Аурат - 30» в воде, в коагуляционной камере обеспечивается выдержка раствора для его созревания, нейтрализованный раствор совместно с коагулянтом из коагуляционной камеры подается во флотатор, в поток дополнительно вводятся раствор флокулянта и водовоздушная смесь, в качестве флокулянта используется «Praestol 2540»,

для приготовления водовоздушной смеси для флотатора используется сатуратор ADT-300, после смешения нейтрализованного раствора глушения с реагентами и водовоздушной смесью поток поступает во флотатор, где производится очистка раствора методом напорной флотации в ванне флотатора, затем через ререз распределительные трубы, установленные на подвижной каретке ванны флотатора, раствор, смешанный с водовоздушной смесью, равномерно распределяется по площади ванны флотатора, выпуск очищаемой воды, смешанной с водовоздушной смесью, осуществляется в придонных слоях ванны флотатора, очищенный раствор собирается при помощи системы труб, так же смонтированных на подвижной каретке, и далее поступает в наружную секцию центрального стакана, откуда отводится с установки и далее, через патрубок отводится из флотатора на фильтр-пресс, при этом во флотаторе происходит выделение из раствора углеводородов и механических примесей, а флотошлам от флотатора с содержанием сухого вещества 1÷2% подвергается обезвоживанию на ленточном фильтр-прессе, предназначенном для механического обезвоживания флотошлама, в верхней части фильтр-пресса расположен смеситель, в котором происходит смешение флотошлама с раствором флокулянта, далее смешанный поток подвергается гравитационному осветлению и отжиму между фильтровальных лент до влажности обезвоженного флотошлама 70%, за счет чего, из флотошлама выделяется дополнительное количество раствора глушения в виде фильтрата в количестве 15÷20% к регенерированному раствору, фильтрат после фильтр-пресса подается в реактор нейтрализации для дополнительной корректировки водородного показателя отработанного раствора глушения, а обезвоженный флотошлам с фильтр-пресса удаляется в качестве отхода, затем доводят плотность очищенного раствора до значения 1,32 г/см³.

Изобретение иллюстрируется технологической схемой.

В процессе глушения скважин образуется раствор глушения, загрязненный углеводородами, механическими примесями и кислотами (или щелочами) - отход «жидкие отходы разработки рецептур жидкостей для глушения и промывки скважин в виде водно-нефтяной эмульсии, содержащей соляную кислоту (ФККО 2 91 511 71 31 3)». Характеристики отработанного раствора: водородный показатель (рН) - 3,0÷9,0; плотность 1,23÷1,25 г/см³; содержание нефтепродуктов - более 20 мг/дм³; содержание механических примесей - 160÷3700 мг/дм³.

Объемы образования - более 100 м³ на одно глушение скважины. Поэтому вопрос регенерации водного раствора стоит довольно остро. Кроме того, затраты на производство растворов глушения на основе кальция хлористого велики.

В настоящее время отработанный раствор глушения не подвергается очистке, так как используемые ранее методы гравитационного отстаивания и фильтрации не обеспечивали требуемой степени очистки.

Требования к регенерированному раствору: водородный показатель (рН) - 4,0÷7,0; плотность - не ниже 1,2 г/см³; содержание нефтепродуктов - не более 20 мг/дм³; содержание механических примесей - не более 20 мг/дм³.

В данном изобретении предлагается способ генерации жидких отходов глушения скважин на основе кальция хлористого. Регенерация производится в три этапа:

1. Нейтрализация кислот (или щелочей) содержащихся в отработанном растворе

2. Очистка отработанного раствора от углеводородов и механических примесей методом напорной флотации

3. Доведение плотности очищенного раствора до значения 1,32 г/см³ (требования к растворам глушения)

Заявляемый способ реализуется с помощью технологической схемы.

Отработанный раствор глушения на основе кальция хлористого в количестве 30-38 м³/ч поступает в реактор нейтрализации 1, в котором посредством смешивания с расчетным количеством раствора щелочи 8 производится изменение водородного показателя рН до значений 4,0÷7,0.

Реактор нейтрализации представляет собой цилиндрическую вертикальную емкость вместимостью 3,0 м³ оборудованную пропеллерной мешалкой с частотой вращения 190 об/мин. В качестве нейтрализующего раствора приготавливается водный раствор каустической соды (гидроксид натрия) с концентрацией 44÷50%. Отработанный раствор глушения содержит серную кислоту, поэтому реакция нейтрализации выглядит следующим образом:

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O

Далее нейтрализованный раствор 9 подается в коагуляционную камеру 2. Дополнительно в трубопровод подается коагулянт (водный раствор) 11. Водный раствор коагулянта приготавливается на станции 3 посредством растворения сухого коагулянта 10 в воде. В качестве коагулянта используется «Аква-Аурат - 30». Удельный расход коагулянта по Al2O3 - 50 мг/л. Подача раствора коагулянта производится насосами-дозаторами с подачей до 100 л/ч.

В коагуляционной камере обеспечивается выдержка раствора для его созревания. Коагуляционная камера 2 представляет собой цилиндрическую вертикальную емкость вместимостью 3,0 м³ оборудованную пропеллерной мешалкой с частотой вращения 190 об/мин.

Нейтрализованный раствор совместно с коагулянтом 12 из коагуляционной камеры подается во флотатор 6. В поток дополнительно вводятся раствор флокулянта 14 и водовоздушная смесь 16. Раствор флокулянта приготавливается на станции приготовления флокулянта 4, а водовоздушная смесь в сатураторе 5. В качестве флокулянта используется «Praestol 2540», удельный расход флокулянта от 80 до 300 грамм приготовленного раствора на тонну сухого вещества.

Станция приготовления и дозирования флокулянта СПФ предназначена для приготовления водных растворов флокулянтов с концентрацией 0,05-0,2% из гранулированного порошка. Максимальная часовая производительность по готовому продукту - 150 л/час (СПФ-500) при времени растворения полимера не более 2-х часов. Станция устанавливается на станине и комплектуется автономным пультом управления. Резервуар станции состоит из трех камер с рабочим объемом по 150 литров каждая (СПФ-500): камеры растворения, камеры созревания и камеры отбора.

Приготовление раствора флокулянта из сухого гранулированного порошка происходит в камере растворения и камере созревания. Камеры соединены друг с другом в единую гидравлическую систему.

Для приготовления водовоздушной смеси для флотатора используется сатуратор ADT-300. Сатуратор ADT представляет собой горизонтальный цилиндрический аппарат диаметром 300 мм с установленными внутри фильтровальными пластинами. Раствор входит тангенциально и спиралью проходит по всей длине камеры. Сжатый воздух 0,6 МПа нагнетается через специальные пластины диспергирования воздуха. Раствор 15 и воздух смешиваются в течение 10 секунд внутри камеры насыщения, воздухом, и затем водовоздушная смесь 16 выходит через выходной патрубок. Очищенный раствор 15 подается циркуляционным насосом с параметрами: подача - 25 м³/ч, напор - 0,4 МПа. Тип насоса - центробежный, консольный.

После смешения нейтрализованного раствора глушения с реагентами и водовоздушной смесью, поток поступает во флотатор. Очистка раствора методом напорной флотации осуществляется в ванне флотатора. Ванна флотатора представляет собой емкость из нержавеющей стали диаметром 4100 мм и высотой 900 мм. На ванне флотатора устанавливается каретка с приводом и спиральный сборник флотошлама. Смачиваемые детали флотатора выполнены из нержавеющей стали. Детали, не контактируемые с очищаемой водой, выполняются из углеродистой стали.

Через распределительные трубы, установленные на подвижной каретке, раствор, смешанный с водовоздушной смесью, равномерно распределяется по площади ванны флотатора. Выпуск очищаемой воды, смешанной с водовоздушной смесью, осуществляется в придонных слоях ванны флотатора. Очищенный раствор собирается при помощи системы труб, так же смонтированных на подвижной каретке, и далее поступает в наружную секцию центрального стакана, откуда отводится с установки.

Флотошлам собирается спиральным сборником и далее сбрасывается во внутреннюю секцию центрального стакана и далее, через патрубок отводится из флотатора 17 на фильтр-пресс 7.

Во флотаторе происходит выделение из раствора углеводородов и механических примесей. Очищенный раствор глушения после флотатора соответствует требованиям, предъявляемым к регенерированному раствору глушения.

Флотошлам от флотатора 17 с содержанием сухого вещества 1÷2% подвергается обезвоживанию на ленточном фильтр-прессе 7. Фильтр-пресс предназначен для механического обезвоживания флотошлама. Фильтр-пресс дополнительно комплектуется насосом флотошлама и ленточным конвейером.

Насос флотошлама винтовой самовсасывающий обеспечивает подачу флотошлама 17 на фильтр-пресс. Подача - 3÷9 м³/ч. Мощность электропривода - 2,2 кВт. В верхней части фильтр-пресса расположен смеситель, в котором происходит смешение флотошлама с раствором флокулянта. Далее смешанный поток подвергается гравитационному осветлению и отжиму между фильтровальных лент. Давление отжима 0,6 мПа. Ширина фильтровальной ленты - 800 мм. Производительность по флотошламу - 0,75÷5 м³/ч. Отгрузка кека (обезвоженного флотошлама) 19 от фильтр-пресса производится ленточным конвейером. Ширина ленты - 370 мм, длина конвейера - 7000 мм, привод - 0,55 кВт.

Влажность обезвоженного флотошлама 70%. Таким образом, из флотошлама выделяется дополнительное количество раствора глушения в виде фильтрата - 15÷20% к регенерированному раствору. Обезвоженный флотошлам 19 с фильтр-пресса является отходом - код ФККО 72330102394 «Осадок (шлам) флотационной очистки нефтесодержащих сточных вод, содержащий нефтепродукты в количестве менее 15%». Удельный выход кека - 10÷15 кг/т отработанного раствора.

Фильтрат 19 после фильтр-пресса 7 подается в реактор нейтрализации 1 для дополнительной корректировки водородного показателя отработанного раствора глушения. После чего доводят плотность очищенного раствора до значения 1,35 г/см³.

Изобретение позволяет обеспечить регенерацию отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого.

Изобретение относится к области переработки отходов нефтедобычи. В данном изобретении предлагается способ генерации жидких отходов глушения скважин на основе кальция хлористого. Регенерация производится в три этапа: 1. нейтрализация кислот (или щелочей), содержащихся в отработанном растворе; 2. очистка отработанного раствора от углеводородов и механических примесей методом напорной флотации; 3. доведение плотности очищенного раствора до значения 1,32 г/см³ (требования к растворам глушения). Изобретение позволяет обеспечить регенерацию отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого. 1 ил.

Способ регенерации отработанного раствора глушения скважин на основе кальция хлористого, в котором регенерация производится в три этапа: сначала производится нейтрализация кислот или щелочей, содержащихся в отработанном растворе, затем проводится очистка отработанного раствора от углеводородов и механических примесей методом напорной флотации, после чего доводят плотность очищенного раствора до значения 1,32 г/см³, причем отработанный раствор глушения на основе кальция хлористого поступает в реактор нейтрализации, в котором посредством смешивания с расчетным количеством раствора щелочи производят изменение водородного показателя рН раствора до значений 4,0÷7,0, в качестве нейтрализующего раствора приготовляют водный раствор каустической соды - гидроксид натрия - с концентрацией 44÷50%, а так как отработанный раствор глушения содержит серную кислоту, то реакция нейтрализации выглядит следующим образом:

2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O,

далее нейтрализованный раствор подается в коагуляционную камеру и дополнительно подается коагулянт в виде водного раствора, который приготавливается посредством растворения сухого коагулянта «Аква-Аурат - 30» в воде, в коагуляционной камере обеспечивается выдержка раствора для его созревания, нейтрализованный раствор совместно с коагулянтом из коагуляционной камеры подается во флотатор, в поток дополнительно вводятся раствор флокулянта и водовоздушная смесь, в качестве флокулянта используется «Praestol 2540», для приготовления водовоздушной смеси для флотатора используется сатуратор ADT-300, после смешения нейтрализованного раствора глушения с реагентами и водовоздушной смесью поток поступает во флотатор, где производится очистка раствора методом напорной флотации в ванне флотатора, затем через распределительные трубы, установленные на подвижной каретке ванны флотатора, раствор, смешанный с водовоздушной смесью, равномерно распределяется по площади ванны флотатора, выпуск очищаемой воды, смешанной с водовоздушной смесью, осуществляется в придонных слоях ванны флотатора, очищенный раствор собирается при помощи системы труб, также смонтированных на подвижной каретке, и далее поступает в наружную секцию центрального стакана, откуда отводится с установки, и далее, через патрубок, отводится из флотатора на фильтр-пресс, при этом во флотаторе происходит выделение из раствора углеводородов и механических примесей, а флотошлам от флотатора с содержанием сухого вещества 1÷2% подвергается обезвоживанию на ленточном фильтр-прессе, предназначенном для механического обезвоживания флотошлама, в верхней части фильтр-пресса расположен смеситель, в котором происходит смешение флотошлама с раствором флокулянта, далее смешанный поток подвергается гравитационному осветлению и отжиму между фильтровальных лент до влажности обезвоженного флотошлама 70%, за счет чего из флотошлама выделяется дополнительное количество раствора глушения в виде фильтрата в количестве 15÷20% к регенерированному раствору, фильтрат после фильтр-пресса подается в реактор нейтрализации для дополнительной корректировки водородного показателя отработанного раствора глушения, а обезвоженный флотошлам с фильтр-пресса удаляется в качестве отхода, затем доводят плотность очищенного раствора до значения 1,32 г/см³.