УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЯНОГО ШЛАМА
DEVICE AND METHOD OF PROCESSING OIL SLUDGE

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:
Из патента РФ №2481143 (опубликован 10.05.2013) известен способ обезвоживания шламовой пульпы. При реализации способа периодически подают шламовую пульпу в емкость для обезвоживания. В качестве емкости для обезвоживания используют фильтровальный мешок, через который происходит свободная фильтрация несущей жидкости с одновременным осветлением последней. После осветления несущей жидкости в фильтровальном мешке ее принудительно удаляют из мешка.
Из патента РФ №2508442 (опубликован 27.02.2014) известно устройство пассивно-активной очистки бурового раствора. Устройство включает корпус с входным и выходными трубопроводами, фильтр с узлом активации в виде крыльчатки, связанный с приводом вращения. Трубопроводы ввода и вывода бурового раствора соединены с емкостью гравитационного осаждения шлама для последующей подачи раствора на центробежный фильтр посредством соответствующих трубопроводов и патрубка второй ступени очистки. На трубопроводе подачи исходного потока введен успокоитель.
3
3
Из патента РФ №2513196 (опубликован 20.04.2014) известен способ переработки нефтешлама. Нефтешлам со шламонакопителя подают насосом под давлением до 1,0 МПа и расходом до 10 м/ч в трубчатую печь, нагревают до температуры 110-120°С, подают в коалесцирующее устройство, заполненное коалесцирующим материалом в виде гранитного щебня с объемно-насыпным весом 1,36-1,40 т/м и размером частиц от 5 до 50 мм, обрабатывают в коалесцирующем устройстве паром по центру и периметру потока и водой на выходе, далее продукт обработки подают в горизонтальную емкость-отстойник, отстаивают в отстойнике и разделяют на нефтяную и водную фазу.
Из патента СССР №1500343 (опубликован 15.08.1989) известно устройство для обезвоживания шлама. Устройство снабжено направляющими с упорами, усеченной конической обечайкой с пазами, прикрепленной к верхней части камеры малым основанием, а крышка выполнена с пазами и содержит грузовой балласт и две сферические выпуклые нажимные стенки, соединенные между собой цилиндрической перемычкой с окнами, днище выполнено в виде конуса, свободно прилегающего к нижней части камеры, и с вершиной, шарнирно соединенной со штангой, проходящей через центральное отверстие в крышке, и установлено с возможностью вертикального перемещения, при этом крышка установлена в направляющих при помощи упоров над камерой.
Из патента РФ №2132719 (опубликован 10.07.1999) известен ленточный пресс-фильтр для обезвоживания шлама и ила. Пресс-фильтр состоит из несущего каркаса, в котором смонтировано множество валов различного типоразмера. Между валами пропущены две бесконечные ленты-сита верхнего и нижнего расположения. Вращение валов осуществляется через приводные валы посредством механического привода. Натяжение ленточных сит осуществляется промежуточными валами. Ленточные сита совмещаются в зоне начального прессования, включающей вспомогательные валки и первый обжимной вал. Усилие совмещения ленточных сит регулируется перемещением валка вверх или вниз посредством винтовой передачи. Жидкий коагулированный шлам подается на верхнее сито, на котором происходит свободная фильтрация жидкой фракции шлама. При движении ленточных сит осуществляется перевалка частично обезвоженного шлама с верхней ленты на нижнюю. Далее по ходу движения ленточные сита совмещаются, а жидкий шлам размещается между ними и поступает в зону начального прессования с предварительно настроенным положением валков: либо ленточные сита обжимают круговую поверхность радиусом R, либо назначается двустороннее обжатие лент между валками.
Из патента РФ №2039073 известен способ захоронения отходов бурения (опубликован 09.07.1995). Способ позволяет повысить эффективность защиты окружающей среды путем снижения фильтрации отходов из траншей с одновременной утилизацией бумажной мешкотары. Способ включает выемку узких траншей, разрушение перемычки между амбаром накопителем и траншеями, перепуск отходов бурения из амбара-накопителя в траншеи, присыпку отходов в траншее, причем перед пуском отходов из амбара-накопителя в траншее по ее профилю возводят противофильтрационный экран последовательной укладкой внахлест опорожненных бумажных мешков.
Из патента РФ 2447946 (опубликован 20.04.2012) известно устройство для обезвоживания материалов. Устройство включает подводящую трубу, обезвоживающий бункер с конусным днищем и затвором для выпуска материала, радиальный классификатор и отводящий воду желоб. Классификатор выполнен из равновеликих стержней в виде расходящихся наклонных лучей с углом наклона их к горизонтальной плоскости 30-45° и сечением стержней в виде равнобедренной трапеции с большим основанием на верху и в верхней части обезвоживающего бункера с зазором со стенкой обезвоживающего бункера, большим, чем максимальный размер куска обезвоживаемого материала, подаваемого по подводящей трубе.
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 и возможности блочной, безопасной утилизации, причем фильтрат отводится для доочистки и применения на буровой установке, а осадок консолидируется в прочном фильтрующем мешке, снабженном такелажными петлями стропы усиления, который размещен на сборно-разборной раме-держателя.
Заявленный технический результат обеспечивается за счет конструкции устройства переработки нефтяного шлама, включающего фильтровальный элемент для обезвоживания пульпы. Фильтровальный элемент, выполнен в виде текстильного мешка с верхней загрузочной горловиной, снабженного такелажными стропами и размещенного на сборно-разборной раме-держателе, который после заполнения и обезвоживания в нем шлама извлекается для последующего применения в качестве единого строительного блока.
Фильтровальный мешок выполнен в виде замкнутого контейнера, имеющего в верхней части коническую горловину для загрузки шламовой пульпы и герметизации мешка после заполнения.
Фильтровальный мешок выполнен из синтетических тканей с разрывными характеристиками не менее 600 кг/50 мм полоску, что обеспечивает вместимость одного мешка 3-5 т. по сухому шламу.
Фильтровальный мешок снабжен стропами усиления оболочки, которые пришиты обметочным швом по граням контейнера и выполнены в верхней части в виде такелажных петель для возможности извлечения заполненного контейнера из рамы-держателя для транспортирования и применения в качестве единого строительного блока.
Рама держатель размещаются внутри герметичного поддона для сбора и слива фильтрата, который выполнен в виде сборно-разборного накопительного каре снабженного непроницаемым для воды эластичным пологом.
Рамы-держатели фильтровальных мешков устанавливаются в накопительном каре группами по 3-10 шт. в ряду в несколько рядов, в зависимости от объема вырабатываемого шлама для обеспечения непрерывной работы путем поочередного заполнения.
Заполненные обезвоженным шламом фильтровальные мешки размещаются на отдельной площадке для окончательной консолидации осадка и накопления для последующей транспортировки и применения.
Заявленный технический результат обеспечивается в способе переработки нефтяного шлама, в котором производят подачу шламовой пульпы через приемную воронку, установленную на раме загрузочного устройства, при этом на горловину воронки надета и зафиксирована горловина мягкого фильтрующего контейнера, после заполнения контейнера пульпой производят подачу шламовой пульпы в следующий порожний контейнер, установленный в группе фильтрующих контейнеров, установленных на непроницаемом пологе сборно-разборного каре-накопителя фильтрата, который далее отводят через сливной отвод для доочистки и дальнейшего использования при буровых работах, после обезвоживания в контейнере пульпы с содержанием воды 70-90% в течение 10-48 часов, влажность осадка снижается до 35-50%, после чего оболочки контейнеров, заполненных плотным шламом, извлекают из рамы-держателя за такелажные петли стропы для накопления на открытой площадке.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено
Фиг. 1 - общий вид мягкого фильтрующего контейнера, установленного на раме держателе.
Фиг. 2 - группа мягких фильтрующих контейнеров, установленных в сборно-разборном каре накопителей.
Устройство (Фиг. 1) содержит сборно-разборную раму-держатель (7) на которой вывешивается на стропах (6) оболочка мягкого фильтрующего контейнера (5). Оболочка (5) выполняется из синтетической водопроницаемой ткани (полиэфир, полипропилен, полиэтилен, смеси и др.). Высота подвеса контейнеров должна обеспечивать касание днища оболочки мягкого контейнера (5) с решеткой основания (6) рамы держателя (9).
Подача шламовой пульпы (1) производится через приемную воронку (2) установленную на раме загрузочного устройства (4). На горловину воронки (2) одета и зафиксирована горловина мягкого фильтрующего контейнера (3).
После заполнения контейнера (5, 3) пульпой (1) подача шламовой пульпы производится в следующий порожний контейнер, установленный в группе фильтрующих контейнеров (Фиг. 2).
Группы контейнеров устанавливаются на непроницаемом пологе (10) сборно-разборного каре-накопителя (11) фильтрата (9), который далее отводится через сливной отвод (12) для доочистки (осветления) и дальнейшего использования при буровых работах.
После обезвоживания в контейнере пульпы с содержанием воды 70-90% в течении 10-48 часов, влажность осадка снижается до 35-50%, после чего оболочки контейнеров, заполненных плотным шламом, извлекаются из рамы-держателя (8) за такелажные петли стропы (6) для компактного (в несколько ярусов) накопления на открытой площадке и последующей транспортировке к месту применения в качестве строительных блоков, габионов, ядер дамб, причалов, насыпей и площадок, а также для других работ.
Фильтровальный мешок выполнен в виде замкнутого контейнера, имеющего в верхней части коническую горловину для загрузки шламовой пульпы и герметизации мешка после заполнения.
Фильтровальный мешок выполнен из синтетических тканей с разрывными характеристиками не менее 600 кг/50 мм полоску, что обеспечивает вместимость одного мешка 3-5 т.по сухому шламу.
Фильтровальный мешок снабжен стропами усиления оболочки, которые пришиты обметочным швом по граням контейнера и выполнены в верхней части в виде такелажных петель для возможности извлечения заполненного контейнера из рамы-держателя для транспортирования и применения в качестве единого строительного блока.
Фильтровальный мешок размещается в сборно-разборной раме-держателе.
Рама держатель размещаются внутри герметичного поддона для сбора и слива фильтрата, который выполнен в виде сборно-разборного накопительного каре снабженного непроницаемым для воды эластичным пологом.
Рамы-держатели фильтровальных мешков устанавливаются в накопительном каре группами по 3-10 шт. в ряду в несколько рядов, в зависимости от объема вырабатываемого шлама для обеспечения непрерывной работы путем поочередного заполнения.
Заполненные обезвоженным шламом фильтровальные мешки размещаются на отдельной площадке для окончательной консолидации осадка и накопления для последующей транспортировки и применения.
Пояснения к фигурам:
Фигура 1. Общий вид мягкого фильтрующего контейнера, установленного на раме держателе.
1. Направление подачи шламовой пульпы.
2. Приемная воронка шламовой пульпы.
3. Горловина мягкого фильтрующего контейнера, зафиксированная на подающей горловине воронки.
4. Рама загрузочного устройства.
5. Оболочка мягкого фильтрующего контейнера.
6. Стропы усиления оболочки и такелажные петли.
7. Решетка основания рамы-держателя.
8. Рама-держатель.
9. Направление потоков фильтрата.
10. Непроницаемый полог сборно-разборного каре группы мягких фильтрующих контейнеров.
11. Стенки сборно-разборного каре-накопителя.
12. Сливной отвод для выпуска фильтрата из сборно-разборного каре. Фигура 2. Группа мягких фильтрующих контейнеров, установленных в сборно-разборном каре накопителей.