一种钻井液深度分离系统及分离方法技术方案

本发明专利技术涉及一种钻井液深度分离系统和分离方法，其中系统包括钻井液储罐、循环水罐、管道混合器、超声破乳设备、卧式螺旋离心机、卧式螺旋输送设备、差速分离机、砂滤罐和碳滤罐。分离方法是：将循环水罐中的水送入管道混合器，调节水达到额定排量；开启卧式螺旋离心机达到额定转速；将钻井液由钻井液储罐由少到多逐渐混入管道混合器并进入卧式螺旋离心机；开启超声破乳设备；分离后的固相通过卧式螺旋输送设备进行干燥后送入差速分离机，进行将固相和液相分离。本发明专利技术具有设备简单，对钻井液进行随机处理，适应性强；化学药品用量少，不造成二次污染；分离物可重复使用，不造成浪费；分离效率高，能耗低，适于各种场地安装使用。

A deep separation system and separation method for drilling fluid

The invention relates to a drilling fluid depth separation system and a separation method, in which the system includes a drilling fluid storage tank, a circulating tank, a pipe mixer, an ultrasonic demulsifier, a horizontal spiral centrifuge, a horizontal spiral conveyor, a differential separator, a sand filter tank and a carbon filter tank. The separation method is to send the water in the circulating water tank into the pipe mixer, adjust the water to the rated displacement, open the horizontal spiral centrifuge to the rated speed, and gradually mix the drilling fluid from the drilling fluid storage tank into the pipe mixer and enter the horizontal spiral centrifuge; open the ultra sound demulsification equipment and the separated solid state through the solid phase. The horizontal spiral conveying equipment is sent to the differential separator after drying, and the solid phase and liquid phase are separated. The invention has the advantages of simple equipment, random treatment of drilling fluid, strong adaptability, less dosage of chemical drugs and no two pollution; the separation can be used repeatedly without causing waste; it has high separation efficiency and low energy consumption, and is suitable for various site installation and use.

【技术实现步骤摘要】
一种钻井液深度分离系统及分离方法
本专利技术涉及一种钻井液深度分离的系统配套设备，特别涉及一种稳定的水基钻井液稀释、破乳、脱稳、固——液深度分离系统及分离方法。
技术介绍
水基钻井液是应用最广泛的钻井液类型，在实际的现场应用中一直占据着主导地位。但是在钻井完成后，剩余钻井液老浆因其乳化程度高，含有大量稳定成分且成分复杂，难以被破乳脱稳，从而产生贮存及处理的难题，不符合环境保护要求。目前在废弃的水基钻井液脱稳分离方法处理流程较为复杂，设备配套规模较大。例如：中国专利号201320881564.1公开了一种《废弃钻井液处理装置》，包括脱稳离心分离单元、板框分离单元和污水处理单元。脱稳离心分离单元对废弃钻井液进行脱稳、破胶处理并离心分离出固相和液相，板框分离单元对分离出的液相进行板框压滤，二次分离出固相和液相，污水处理单元对二次分离出的液相依次进行氧化反应和吸附过滤，实现水的达标排放或回收利用。此装置设备配套复杂，占地面积大，人工用量大。不能对分离出的固相进行进一步的筛分，造成了有效成分无法回收利用。处理过程需加入脱稳破胶药剂，造成二次污染，并且分离出的液相不能进行循环利用。再如：中国专利号：201320685234.5公开了一种《油田废弃钻井液处理装置》，包括升降翻转机、钻屑泥浆转运槽、缓冲料仓、螺旋式搅拌输送机、双向螺旋输送机、第一强制混合搅拌机、第二强制混合搅拌机、螺旋输送机、自动包装机、第一药剂泵、螯合分散剂箱、第二药剂泵和固化剂箱。钻屑泥浆转运槽位于升降翻转机上，升降翻转机临近缓冲料仓安装设置，缓冲料仓的出口与螺旋式搅拌输送机的入口导通，螺旋式搅拌输送机的出口与双向螺旋输送机的入口导通，双向螺旋输送机的一个出口与第一强制混合搅拌机的入口导通，双向螺旋输送机的另一个出口与第二强制混合搅拌机的入口导通。此废弃钻井液处理装置使用设备多，占地面积大，且流程复杂；处理过程需要使用大量的药剂，造成二次污染；未进行深度处理，处理不彻底，不能实现资源循环利用。另外在废弃的水基钻井液脱稳分离方法中需使用大量的破乳絮凝的化学药剂，形成二次污染。分离过程多是将钻井液分为固相和水相，无法回收其中的土粉、石粉等可重复利用的成分，不能进行钻井液的深度处理，造成资源的浪费。例如：中国专利号：200810141519.6公开了一种《用于油气田废钻井液随钻综合治理的工艺方法》，分液屑分离、固液分离、污水处理、净化水储存回用四个阶段，按照一次净化清洗、旋流除砂、旋流除油、二次净化清洗、三次净化清洗、泥水脱稳固液分离、滤液加药破稳、气浮、微电解、强制过滤、氧化、精细吸附过滤的流程处理，实现液屑清洗分离后净化利用。其中，一部分泥水回用配浆，剩余泥水固液分离脱水污泥成饼利用。污水处理主要污染物指标达标，便于场地回用、液屑分离清洗用水回用或达标排放的随钻综合治理目标。此专利设备占地面积巨大，处理流程非常复杂，旋流及微电解、气浮操作耗能大，且整个过程无法依据工况需要进行拆分，不能实现固相深度分离。再如：中国专利号：201210372639.3公开了一种《一种废弃钻井液的处理方法》。将废弃钻井液送至搅拌池中，将水溶性破乳剂注入到搅拌池搅拌，搅拌后送至平流式斜板隔油池；上层浮油输送到重力式集油池；底部的污泥输送至污泥调理池，向污泥调理池中投加污泥调理剂，污泥调理剂与污泥充分混合后进入污泥输送管道，同时在污泥输送管道末端处注入絮凝剂，进入卧螺卸料沉降离心机脱水，脱水后的分离水回流至平流式斜板隔油池；将从平流式斜板隔油池流出的污水依次进入一级除油过滤器和二级除油过滤器进行污水过滤脱油；将来自平流式斜板隔油池、一级除油过滤器及二级除油过滤器上部浮油输送到重力式集油池进行油水分离。处理方法在现场应用时偏重于油基钻井液的分离处理，且此方法无法分筛出钻井液中的固相组分，此类装备涉及到多种平流式设备及重力式设备，需要较大的沉降分离空间，适于在场站等空间较大的环境中使用。此类设备的脱水效果较差，污泥的含水率偏高，无法达到运输要求，同时此流程也无法实现资源的循环使用。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中缺乏场站化处理规模集约、流程简单、设备小型、可深度分离稳定钻井液的系统设备，对钻井液中可利用的成分不能进行回收利用的问题，提出了一种钻井液深度分离系统及分离方法。首先本专利技术提供了钻井液深度分离系统，其方案包括：第一类钻井液深度分离系统，包括钻井液储罐1、循环水罐2、管道混合器3、超声破乳设备4、卧式螺旋离心机6、卧式螺旋输送设备7、差速分离机8、砂滤罐10和碳滤罐11，其中：钻井液储罐1和循环水罐2分别与管道混合器3连接，超声破乳设备4采用一组或多组安装于管道混合器3外部，卧式螺旋离心机6输入端与管道混合器3输出端连接，卧式螺旋输送设备7、差速分离机8依次连接于卧式螺旋离心机6固相输出端，砂滤罐10和碳滤罐11依次连接于卧式螺旋离心机6的液相输出端。针对第一类钻井液深度分离系统的分离方法是：将循环水罐2中的水送入管道混合器3，调节水达到额定排量；开启卧式螺旋离心机6达到额定转速；将钻井液由钻井液储罐1由少到多逐渐混入管道混合器3并进入卧式螺旋离心机6；开启超声破乳设备4；分离后的固相通过卧式螺旋输送设备7进行干燥后送入差速分离机8，将固相分离成为石粉、土粉及岩屑；分离后的水送入砂滤罐10、碳滤罐11进行净化。第二类钻井液深度分离系统是在第一种方案的基础上还包括与管道混合器3连接的药剂罐5和调节阀。进一步，所述超声破乳设备4安装有连续脉冲双频超声发生器；所述卧式螺旋离心机6为变频卧式螺旋离心机6；所述卧式螺旋输送设备7带有加热器；所述管道混合器3的类型包括涡流型、喷嘴型、异形板型或多孔板型。针对第二类钻井液深度分离系统的分离方法是：将循环水罐2中的水送入管道混合器3，调节水达到额定排量；开启变频卧式螺旋离心机6达到额定转速；将钻井液由钻井液储罐1由少到多逐渐混入管道混合器3并进入变频卧式螺旋离心机6；开启超声破乳设备4；乳化程度较高的老浆破乳脱稳困难时，将药剂罐5中的破乳剂混入管道混合器3中加速破乳脱稳；分离后的固相通过封闭带加热功能的卧式螺旋输送设备7进行干燥后送入差速分离机8，将固相分离成为石粉、土粉及岩屑；分离后的水送入砂滤罐10、碳滤罐11进一步净化。第三类钻井液深度分离系统是在第二种方案的基础上进一步优化，包括：所述连续脉冲双频超声发生器的频率分别为20KHZ、40KHZ；所述砂滤罐10内由下至上依次分层填装石英砂颗粒，石英砂粒径要求在4-40目，按粒径大小由小到大分层填装，每层粒径一致，高度不低于30cm，层数不少于5层；所述碳滤罐11中填充活性炭。砂滤罐10和碳滤罐11与卧式螺旋离心机6的液相输出端同时连接有三通阀9，三通阀9的一个支路连接于循环水罐2。钻井液储罐1和循环水罐2分别通过离心泵与管道混合器3连接；药剂罐5处于管道混合器3上方，且通过调节阀与管道混合器3连接。针对第三类钻井液深度分离系统的分离方法是：将循环水罐2中的水送入管道混合器3，调节水达到额定排量；开启变频卧式螺旋离心机6达到额定转速；将钻井液由钻井液储罐1中泵出，逐渐调节钻井液量由少到多混入管道混合器3并进入变频卧式螺旋离心机6；开启超声破乳设备4；乳化程度较高的老浆破本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井液深度分离系统，包括钻井液储罐（1）、循环水罐（2）、管道混合器（3）、超声破乳设备（4）、卧式螺旋离心机（6）、卧式螺旋输送设备（7）、差速分离机（8）、砂滤罐（10）和碳滤罐（11），其特征在于：钻井液储罐（1）和循环水罐（2）分别与管道混合器（3）连接，超声破乳设备（4）采用一组或多组安装于管道混合器（3）外部，卧式螺旋离心机（6）输入端与管道混合器（3）输出端连接，卧式螺旋输送设备（7）、差速分离机（8）依次连接于卧式螺旋离心机（6）固相输出端，砂滤罐（10）和碳滤罐（11）依次连接于卧式螺旋离心机（6）的液相输出端。

【技术特征摘要】
1.一种钻井液深度分离系统，包括钻井液储罐（1）、循环水罐（2）、管道混合器（3）、超声破乳设备（4）、卧式螺旋离心机（6）、卧式螺旋输送设备（7）、差速分离机（8）、砂滤罐（10）和碳滤罐（11），其特征在于：钻井液储罐（1）和循环水罐（2）分别与管道混合器（3）连接，超声破乳设备（4）采用一组或多组安装于管道混合器（3）外部，卧式螺旋离心机（6）输入端与管道混合器（3）输出端连接，卧式螺旋输送设备（7）、差速分离机（8）依次连接于卧式螺旋离心机（6）固相输出端，砂滤罐（10）和碳滤罐（11）依次连接于卧式螺旋离心机（6）的液相输出端。2.根据权利要求1所述的钻井液深度分离系统，其特征在于：还包括与管道混合器（3）连接的药剂罐（5）和调节阀。3.根据权利要求1或2所述的钻井液深度分离系统，其特征在于：所述超声破乳设备（4）安装有连续脉冲双频超声发生器；所述卧式螺旋离心机（6）为变频卧式螺旋离心机（6）；所述卧式螺旋输送设备（7）带有加热器；所述管道混合器（3）的类型包括涡流型、喷嘴型、异形板型或多孔板型。4.根据权利要求3所述的钻井液深度分离系统，其特征在于：所述连续脉冲双频超声发生器的频率分别为20KHZ、40KHZ；所述砂滤罐（10）内由下至上依次分层填装石英砂颗粒，石英砂粒径要求在4-40目，按粒径大小由小到大分层填装，每层粒径一致，高度不低于30cm，层数不少于5层；所述碳滤罐（11）中填充活性炭。5.根据权利要求4所述的钻井液深度分离系统，其特征在于：砂滤罐（10）和碳滤罐（11）与卧式螺旋离心机（6）的液相输出端同时连接有三通阀（9），三通阀（9）的一个支路连接于循环水罐（2）。6.根据权利要求5所述的钻井液深度分离系统，其特征在于：钻井液储罐（1）和循环水罐（2）分别通过离心泵与管道混合器（3）连接；药剂罐（5）处于管道混合器（3）上方，且通过调节阀与管道混合器（3）连接。7.根据权利要求1所述钻井液深度分离系统的分离方法，其特征在于：将循环水...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂林，夏晔，李公让，张敬辉，王俊涛，黄志远，周晓蕾，李萌，李卉，施德友，高煜，
申请(专利权)人：中石化石油工程技术服务有限公司，中石化胜利石油工程有限公司，中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11