一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统及方法技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统及方法，属于油气田非常规油气开采钻井含油污泥环保处理技术领域。其包括依次连接的CO2循环罐、加压泵、反应加热器、反应釜、分离加热器和分离釜等处理系统，分离釜分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的萃取结束气体CO2经冷凝器流入CO2循环罐循环利用；反应釜反应结束后，反应釜内CO2依次经一级回收管路、二级回收管路和三级回收管路回收至CO2循环罐循环利用。本发明专利技术在保证回收的油溶性物质具有较高品质的前提下，通过CO2三级回收管路对反应釜内的CO2进行回收，使大量的CO2得到回收循环利用，解决了现有反应釜萃取结束卸料前，将釜内CO2直接外排导致CO2大量浪费的技术难题。技术难题。技术难题。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统及方法


[0001]本专利技术属于油气田非常规油气开采钻井含油污泥环保处理
，具体涉及一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统及方法。

技术介绍

[0002]油基泥浆是非常规页岩（油）气和致密油等油气资源开采水平井钻井作业中，为了清洁井底、携带岩屑、 冷却和润滑钻头、减少钻具磨损、提高钻具使用寿命、平衡井壁岩石侧压力、防止井壁坍塌、提高钻进效率等，而专门配制的一种浆液。其主要由基础油（柴油或白油）和有机乳化剂、降滤失剂、增粘剂、加重剂等化学处理药剂按一定比例配制而成。在钻井过程中，油基泥浆将钻头切削的岩屑携带出地面，岩屑表面粘附一层油基泥浆，这种表面粘附油基泥浆的岩屑，称之为油基钻屑，业界将上述钻井过程产生的油基钻屑和废弃油基泥浆统称为钻井含油污泥。钻井含油污泥中含有的化学药剂性质稳定、可降解性差，若处理不当将对周围生态环境造成极大危害，钻井含油污泥目前已经列入《国家危险废物名录》（代号为HW08）。
[0003]超临界CO2萃取技术是一种新型绿色分离技术，该技术以CO2作为萃取载体，在超临界流体状态下，与物料中的油溶性物质溶解混合，然后混合流体依次通过减压、升温的方法使油溶性物质与气态CO2分离，从而达到将物料中的油溶性物质提取出来的目的。超临界CO2萃取过程具有无环境污染、选择性较好、萃取温度较低等优势，因此受到广泛推崇。
[0004]目前，CO2的回收大都是经分离釜分离后的气态CO2经管线回至CO2循环罐进行循环利用，而萃取结束后的反应釜内的CO2并没有得到有效的回收利用。而超临界CO2流体对物料的萃取为高压萃取，物料萃取结束后，需将反应釜中的CO2排空后才可打开反应釜密封盖卸出剩余固相。这样将导致CO2的直接外排，不仅污染了环境，还造成了CO2的大量浪费，增加了生产成本。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统及方法，在保证回收的油溶性物质具有较高品质的前提下，其通过CO2三级回收管路对反应釜内的CO2进行回收，将反应釜内的高压CO2回收至釜内压力降至0.1MPa，使大量的CO2得到回收实现再利用，解决了现有反应釜萃取结束卸料前，将釜内CO2直接外排，造成CO2大量浪费的技术难题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，包括依次连接的CO2循环罐、加压泵、反应加热器、反应釜、分离加热器和分离釜，所述分离釜分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的气体CO2经冷凝器流入CO2循环罐循环利用；反应釜反应结束后，关闭反应釜进口控制阀Ⅰ和出口控制阀Ⅲ，反应釜内CO2依次经一级回收管路、二级回收管路和三级回收管路回收至CO2循环罐循环利用；所述一级回收管路包括冷凝器；
所述二级回收管路包括依次连接的气体回收罐、一级回收压缩机和冷凝器；所述三级回收管路包括依次连接的二级回收压缩机、气体回收罐、一级回收压缩机和冷凝器。
[0007]作为本专利技术的一种改进，还包括用于控制反应釜进口和出口处于连通或断开状态的控制阀Ⅱ。
[0008]作为本专利技术的一种改进，还包括CO2储存罐和输送泵，CO2储存罐内的CO2通过输送泵输送至CO2循环罐或冷凝器。
[0009]作为本专利技术的一种改进，还包括冷热交换系统，冷热交换系统包括热水罐、冷水罐、热泵和用于对热泵冷却降温的冷却塔；所述热水罐的出水口分两路，一路用于对反应釜、分离釜、反应加热器和分离加热器加热；另一路经热泵换热后给反应釜、分离釜、反应加热器和分离加热器加热；所述冷水罐的出水口分两路，一路用于对CO2循环罐、加压泵、一级回收压缩机和二级回收压缩机冷却，另一路经热泵制冷后对冷凝器制冷。
[0010]作为本专利技术的一种改进，所述分离加热器包括分离加热器Ⅰ和分离加热器Ⅱ，分离釜包括分离釜Ⅰ和分离釜Ⅱ；所述出口控制阀Ⅲ依次连接分离加热器Ⅰ和分离釜Ⅰ，分离釜Ⅰ分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的夹带微量油溶性物质的气体CO2经分离加热器Ⅱ至分离釜Ⅱ，分离釜Ⅱ分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的气体CO2经冷凝器流入CO2循环罐循环利用；所述一级回收管路包括依次连接的分离加热器Ⅱ、分离釜Ⅱ和冷凝器。
[0011]作为本专利技术的一种改进，所述加压泵的数量为两台，一台正常加压使用，另一台作为备压使用。
[0012]一种利用上述钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统进行的超临界CO2萃取处理方法，具体包括以下步骤：超临界CO2萃取：CO2循环罐内液态CO2经过加压泵加压和反应加热器加热，使其达到超临界流体状态，随后进入反应釜内与钻井含油污泥中的油溶性物质进行萃取形成超临界混合流体；超临界混合流体依次经过反应釜出口压力调节阀节流降压、分离加热器加热，将超临界流体状态的CO2转变为气态CO2，原本溶解在超临界CO2流体中的油溶性物质转变为游离状态，随后进入分离釜进行分离，分离后的油溶性物质进入集油罐内，分离后的气态CO2经冷凝器降温后转变为液态CO2进入CO2循环罐进行循环利用。
[0013]CO2的一级回收：反应釜萃取结束后，关闭反应釜进口控制阀Ⅰ和出口控制阀Ⅲ，打开排气控制阀Ⅳ和一级回收管路控制阀
Ⅴ
，利用反应釜和CO2循环罐之间的压力差，使反应釜内的CO2通过管线经冷凝器降温后转变为液态CO2进入CO2循环罐进行循环利用，直至反应釜和CO2循环罐的压力相同时，一级回收结束，进入CO2的二级回收；CO2的二级回收：关闭一级回收管路控制阀
Ⅴ
，打开排气控制阀Ⅳ和二级管路控制阀
Ⅶ
，反应釜内的CO2通过管线进入气体回收罐，一级回收压缩机将气体回收罐内的CO2升压，经冷凝器降温后转变为液态CO2输送至CO2循环罐进行循环利用，二级回收可将反应釜内的CO2回收至釜内压力降至0.6MPa，二级回收结束后进入CO2的三级回收；CO2的三级回收：关闭一级回收管路控制阀
Ⅴ
和二级管路控制阀
Ⅶ
，打开三级回收管路控制阀
Ⅵ
，反应釜内的CO2通过二级回收压缩机升压，输送至气体回收罐，然后再由一
级回收压缩机将气体回收罐内的CO2升压，经冷凝器输送至CO2循环罐进行循环利用，三级回收可将反应釜内的CO2回收至釜内压力降至0.1MPa。
[0014]作为本专利技术的一种改进，还包括用于控制反应釜进口和出口处于连通或断开状态的控制阀Ⅱ；在反应釜升压过程中，打开控制阀Ⅱ，使反应釜进口和出口两端同时通入CO2进行升压，避免只有一端升压，对反应釜内的料筒冲击造成损坏；在反应过程中，采用控制阀Ⅱ对反应釜进口和出口压力平衡调节，保证反应稳定进行。
[0015]作为本专利技术的一种改进，还包括冷热交换系统，冷热交换系统包括热水罐、冷水罐、热泵和用于对热泵冷却降温的冷却塔；所述热水罐的出水口分两路，一路为热水罐中的水通过电加热器将水温升至设定温度后，打开控制阀
Ⅸ
，通过热水泵将热水输送至反应釜、分离釜、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，其特征在于，包括依次连接的CO2循环罐、加压泵、反应加热器、反应釜、分离加热器和分离釜，所述分离釜分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的气体CO2经冷凝器流入CO2循环罐循环利用；反应釜反应结束后，关闭反应釜进口控制阀Ⅰ和出口控制阀Ⅲ，反应釜内CO2依次经一级回收管路、二级回收管路和三级回收管路回收至CO2循环罐循环利用；所述一级回收管路包括冷凝器；所述二级回收管路包括依次连接的气体回收罐、一级回收压缩机和冷凝器；所述三级回收管路包括依次连接的二级回收压缩机、气体回收罐、一级回收压缩机和冷凝器。2.根据权利要求1所述的一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，其特征在于，还包括用于控制反应釜进口和出口处于连通或断开状态的控制阀Ⅱ。3.根据权利要求1所述的一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，其特征在于，还包括CO2储存罐和输送泵，CO2储存罐内的CO2通过输送泵输送至CO2循环罐或冷凝器。4.根据权利要求1所述的一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，其特征在于，还包括冷热交换系统，冷热交换系统包括热水罐、冷水罐、热泵和用于对热泵冷却降温的冷却塔；所述热水罐的出水口分两路，一路用于对反应釜、分离釜、反应加热器和分离加热器加热；另一路经热泵换热后给反应釜、分离釜、反应加热器和分离加热器加热；所述冷水罐的出水口分两路，一路用于对CO2循环罐、加压泵、一级回收压缩机和二级回收压缩机冷却，另一路经热泵制冷后对冷凝器制冷。5.根据权利要求1所述的一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，其特征在于，所述分离加热器包括分离加热器Ⅰ和分离加热器Ⅱ，分离釜包括分离釜Ⅰ和分离釜Ⅱ；所述出口控制阀Ⅲ依次连接分离加热器Ⅰ和分离釜Ⅰ，分离釜Ⅰ分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的夹带微量油溶性物质的气体CO2经分离加热器Ⅱ至分离釜Ⅱ，分离釜Ⅱ分离的油溶性物质进入集油罐内，分离的气体CO2经冷凝器流入CO2循环罐循环利用；所述一级回收管路包括依次连接的分离加热器Ⅱ、分离釜Ⅱ和冷凝器。6.根据权利要求1所述的一种钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统，其特征在于，所述加压泵的数量为两台，一台正常加压使用，另一台作为备压使用。7.一种利用权利要求1至6之一所述的钻井含油污泥超临界CO2萃取处理系统进行的超临界CO2萃取处理方法，其特征在于，具体包括以下步骤：超临界CO2萃取：CO2循环罐内液态CO2经过加压泵加压和反应加热器加热，使其达到超临界流体状态，随后进入反应釜内与钻井含油污泥中的油溶性物质进行萃取形成超临界混合流体；超临界混合流体依次经过反应釜出口压力调节阀节流降压、分离加热器加热，将超临界流体状态的CO2转变为气态CO2，原本溶解在超临界CO2流体中的油溶性物质转变为游离状态，随后进入分离釜进行分离，分离后的油溶性物质进入集油罐内，分离后的气态CO2经冷凝器降温后转变为液态CO2进入CO2循环罐进行循环利用；CO2的一级回收：反应釜萃取结束后，关闭反应釜进口控制阀Ⅰ和出口控制阀Ⅲ，打开排气控制阀Ⅳ和一级回收管路控制阀
Ⅴ
，利用反应釜和CO2循环罐之间的压力差，使反应釜...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈德良，曾宪成，何佳，焦文强，马勇鹏，刘剑飞，李银峰，廉云飞，董浩聪，梁梦园，司昌威，陈金瑞，付传松，
申请(专利权)人：河南锐实达分离设备科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：