УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БУРОВОГО ИЛИ НЕФТЯНОГО ШЛАМА (ВАРИАНТЫ)

Заявленные решения могут быть использованы в нефтегазодобывающей промышленности при утилизации отходов бурения.
Из уровня техники известна установка для очистки бурового раствора от шлама по патенту РФ №2325503. Принцип ее работы построен на том, что через загрузочный бункер буровой шлам (представляющий собой раствор на основе глины цемента, песка и добавок и реагентов) поступает в промывочный барабан, где посредством воды, поступающей через водяные форсунки и отверстия продольных каналов, из него вымывается более легкая фракция-песок, цемент и т.п. песочная смесь. Более тяжелый глинистый раствор поступает к конусной насадке посредством перемещения лопастей. При вращении вала уменьшается сила сцепления между частицами глинистого раствора и других составляющих. Под действием воды шлам отделяется от глинистого раствора и по каналам в лопастях и стенкам цилиндрического корпуса выносится через сливную трубу, например, в приемный резервуар, где может быть подвергнут дальнейшей переработке. За счет выполнения конусности насадки обеспечивается выталкивание воды из глинистого раствора. Через выходное отверстие насадки глинистый раствор подается в сушильный барабан. В сушильном барабане из сырой глины (глинистого раствора) выпаривается оставшаяся вода, пар при этом выбрасывается через пароотвод.
К недостаткам известной установки следует отнести следующее: буровой шлам по своей природе представляет собой выбуренную горную породу, измельченную в процессе бурения до размеров песка, загрязненного остатками бурового раствора, включая жидкие глинистые осадки, при этом количество песка составляет до 95 мас.%. Подобная его консистенция чрезвычайно затрудняет его механическую обработку, в частности, путем вращения лопастей для уменьшения сил сцепления между частицами глинистого раствора и других составляющих согласно известной установке, и, как следствие, требует значительных энергетических затрат для реализации подобного процесса.
Подобный недостаток известной установки вынудил автора искать дальнейшие пути совершенствования устройств для переработки бурового шлама, при этом технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит как в упрощении конструкции вариантов установки, так и процесса их эксплуатации.
Для достижения поставленного результата предлагается установку по первому из заявленных вариантов, содержащую последовательно соединенные в технологическую линию систему подачи бурового шлама и смесительное устройство для бурового шлама, дополнительно оснастить, по меньшей мере, одним гидроциклоном, включенным в технологическую линию после смесительного устройства.
Для достижения поставленного результата предлагается установку по второму из заявленных вариантов, содержащую последовательно соединенные в технологическую линию систему подачи бурового шлама и смесительное устройство для бурового шлама, дополнительно оснастить, по меньшей мере, одной емкостью для отстоя, включенную в технологическую линию после смесительного устройства.
Предпочтительные, но не обязательные варианты реализации установок предполагают выполнение системы подачи бурового шлама в виде насоса, а также использование в качестве смесительного устройства промывочного барабана.
Идеология, заложенная в принцип функционирования заявленной установки, основана на следующем. Как было отмечено выше, буровой шлам по своей природе представляет собой выбуренную горную породу, измельченную в процессе бурения до размеров песка, загрязненного остатками бурового раствора включая жидкие глинистые осадки, при этом количество песка составляет до 95 мас.%. Очевидно, что такой песок после надлежащей очистки в полной мере может быть использован в хозяйственных нуждах, однако существующие на сегодняшний установки переработки шлама (включая вышеупомянутую) по существу в результате переработки не выдают продукта, полностью пригодного для дальнейшего использования по экологическим показателям и идущего либо в отвал, либо требующего какой-либо дополнительной переработки. Автор заявленных вариантов руководствовался возможностью получения при их эксплуатации такого дополнительного результата, который позволял бы по окончании процесса переработки шлама получать экологически безопасный продукт, не требующий какой либо дополнительной очистки и полностью пригодный для использования.
В общем виде эксплуатация заявленных вариантов предполагает первоначальную загрузку бурового шлама в приемник, в качестве которого может выступать любая емкость, и последующую перекачку шлама емкости посредством насоса в смесительное устройство - барабан, в котором шлам проходит первичную обработку посредством размыва в течении некоторого периода водой при постоянном перемешивании, количество которой по отношению к количеству перерабатываемого в единицу времени бурового шлама выбирают в соотношении не менее чем 1 к 1. Вода в технологическом процессе может подкисляться для нейтрализации обычно щелочного бурового шлама, а также обрабатываться реагентами для обессоливания бурового шлама и для вымывания органических примесей. Образовавшуюся пульпу из барабана подают либо в гидроциклон - согласно первому из заявленных вариантов, либо в отстойник - согласно второму. Дополнительно, между элементами технологической линии может быть установлен фильтр.
В соответствии с первым из заявленных вариантов, в гидроциклоне происходит разделение жидкой (вода) и твердой (песок) фаз пульпы. Принцип работы гидроциклона широко известен, в связи с чем в данной заявке не рассматривается. По окончании процесса разделения вода выводится в накопительные емкости, в которых она некоторое время отстаивается, образующийся в результате отстоя осадок периодически направляют на дополнительную переработку, воду направляют для повторного использования на первой стадии процесса (в смесительное устройство).
Принцип функционирования второго из заявленного вариантов включает отстой пульпы в течении технологически заданного времени, в течении которого твердый фаза пульпы - песок выпадает в осадок, а воду также направляют для повторного использования на первой стадии процесса (в смесительное устройство), подвергая, при необходимости, дополнительной очистке. Бункер для отстоя пульпы может быть выполнен опрокидывающимся (самоопрокидывающимся) по мере его наполнения твердой частью пульпы (песком), а также с возможностью перетекания из него воды после отстоя пульпы в накопитель для повторного использования. В качестве бункера для отстоя пульпы может использован котлован.
Все оборудование установок согласно вариантам может быть использовано непосредственно на буровом станке с использованием его штатных систем подготовки и очистки воды.
Образовавшийся в результате функционирования заявленных вариантов установок песок используют для нужд народного хозяйства. Следует отметить, что очищенный песок удовлетворяет всем экологическим и техническим нормам и, не требуя каких либо дополнительных операций очистки и переработки, может быть использован в различных отраслях дорожного, жилого строительства и пр.
Предлагаемые варианты установок чрезвычайно просты и экологичны в эксплуатации, в особенности в полевых условиях, и одновременно решают задачу переработки бурового шлама и получения экологически безопасного и дешевого сырья для хозяйственных нужд.