КОМПЛЕКС ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БУРОВЫХ НЕФТЕСОДЕРЖАЩИХ ШЛАМОВ

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности, в частности, к области охраны окружающей среды при разработке нефтяных и газовых месторождений и может быть использована для рекультивации территории, занимаемой буровыми амбарами, расположенными вблизи нефтяных скважин, а получаемый из буровых шламов искусственный грунт может быть использован для строительной подсыпки дорог.
В настоящее время буровые нефтесодержащие шламы, образующиеся в процессе бурения нефтяных скважин, как правило, не перерабатываются, а складываются в непосредственной близости от скважин, в так называемых буровых амбарах. В заполненном амбаре буровые шламы постепенно загущаются, после чего их засыпают грунтом. Недостатком данного способа является то, что буровой шлам не обезвреживается а, следовательно, загрязняется окружающая среда.
Известно техническое решение «Технологический комплекс по переработки нефтесодержащих отходов» (патент РФ на ПМ №69065, опубл. 10.12.2007), который включает обогреваемые приемные и промежуточные емкости с перемешивающими устройствами, блок подачи исходных нефтесодержащих отходов, теплоизолированные обогреваемые емкости промежуточного нагрева, снабженные низкоскоростными лопастными мешалками, спиральные теплообменники окончательного нагрева, насосные станции, запорную арматуру, систему из одной и более трехфазных центрифуг, резервуары-накопители для нефти и воды с насосами и сборник твердого грунта.
Данное решение является очень сложным и требует больших энергетических затрат на эффективную переработку, утилизацию и обезвреживание нефтесодержащих буровых шламов непосредственно из амбаров.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является «Комплекс промышленных установок и устройств для переработки нефтесодержащих шламов» (патент РФ на ПМ №81444, опубл. 20.03.2009), обеспечивающий возможность переработки нефтесодержащих буровых шламов в непосредственной близости от буровых скважин и позволяющий перевести буровые шламы в пригодную для транспортировки форму.
Комплекс включает сборники, баковое оборудование, смесители, дозаторы, насосы, соединенные между собой трубопроводами с запорно-регулирующей арматурой. Комплекс снабжен установкой сбора нефти с поверхности бурового амбара, соединенной со сборником нефтепродуктов, узлом откачки водной фракции, имеющей соединение с обогреваемым сборником воды, выход из которого направлен в гидромонитор для размыва и репульпации буровых шламов непосредственно в буровом амбаре, комплекс также оборудован устройством для внесения на поверхность бурового амбара портландцемента, устройством для перемешивания образующейся смеси, системой приема и размещения на производственной площадке обработанных портландцементом буровых шламов, производственная площадка с затвердевшими буровыми шламами имеет технологическую связь с транспортными средствами для доставки затвердевших сыпучих буровых шламов на стационарный передел, имеющий расходно-накопительную емкость, соединенную с бункером-дозатором, направленным в смеситель, к которому подсоединен мерник, соединенный с расходным баком известняковой муки, соединенный с установкой дробления и измельчения природного известнякового камня, выход из смесителя направлен во вращающуюся прокалочную печь, снабженную топкой, соединенную со сборником нефтепродуктов, разгрузочное устройство, прокалочной печи соединено через транспортный конвейер с дробильно-размолочным отделением, имеющим накопительную емкость, выход из которой посредством расходно-запорной арматуры образует два потока товарного портландцемента, один из которых направлен в дозирующий бункер, технологически соединенный с устройством для внесения на поверхность нефтяного амбара портландцемента, а другой направлен в фасовочную машину.
Переработку нефтесодержащих буровых шламов ведут в несколько этапов. На первом этапе с поверхности бурового амбара с помощью устройство забора нефти собирают нефтепродукты и закачивают их емкость-сборник, откуда затем их направляют в топку.
На втором этапе с помощью гидромонитора буровой амбар заполняют нагретой водой, тем самым, разжижая буровые шламы. После отстаивания полученной жидкой фракции начинают последовательно откачивать с поверхности бурового амбара нефтяную и водную фракции. Данный процесс размыва и извлечения нефтепродуктов из шламов осуществляют 2-3 раза.
На третьем этапе на поверхность буровых шламов, оставшихся в буровом ангаре, вносят портландцемент, и все тщательно перемешивают. Полученную пастообразную массу выгружают из бурового амбара на производственную площадку.
На четвертом этапе, обработанные портландцементом буровые шламы транспортируют в накопительную емкость, из которой загружают в бункер-дозатор.
На пятом - буровые шламы смешивают с известняковой мукой и подают во вращающуюся прокалочную печь. Получаемый в результате прокалки клинкер выгружают, измельчают и направляют на склад готовой продукции.
Данный комплекс перерабатывает и обезвреживает буровые шламы, однако реализовать и использовать комплекс непосредственно около буровых амбаров практически невозможно в виду его сложности. Для многократного размыва буровых шламов в буровом ангаре требуются большие временные затраты, а также большие энергетические затраты, так как для размыва шлама используется очень много теплой воды. Процесс перемешивания шламов непосредственно в буровом амбаре и выгрузка пастообразной массы из бурового амбара очень трудоемкий процесс и также требуют больших временных и энергетических затрат. Использование вращающейся прокалочной печи и дробильно-размолочных устройств еще больше повышают энергетические затраты комплекса.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является создание комплекса для переработки и обезвреживания буровых нефтесодержащих шламов, позволяющего быстро и качественно перевести неутилизируемые буровые шламы в товарную продукцию, а именно в строительный материал.
Для получения технического результата, который заключается в повышении производительности и уменьшении временных и энергетических затрат, комплекс для переработки и обезвреживания буровых нефтесодержащих шламов содержит устройство забора нефти, соединенное с емкостью для нефти, устройство забора шлама, состоящее из грунтового насоса с фильтром грубой очистки и насоса гидроразмыва, предназначенного для размыва донного осадка в зоне забора бурового шлама, оба насоса расположены на раме, закрепленной на понтонах и с установленной на ней стрелой с изменяющейся геометрией, на которой крепятся трубопроводы насосов, при этом грунтовый насос соединен с гидроциклоном, один выход которого, предназначенный для выхода воды, соединен трубопроводом с устройством обработки и обратной подачи воды, состоящим из питателя, соединенного с емкостью для воды, один выход которой соединен с размывочным насосом, а второй предназначен для окончательного слива воды, при этом второй выход циклона, предназначенный для выхода грунта, соединен с устройством обработки грунта, состоящим из вибролотка и двух питателей, соединенных со смесителем, при этом один из питателей предназначен для подачи коагулянта, а другой для подачи песка, выход смесителя соединен с приемным бункером.
Для эксплуатации в зимнее время в комплекс для обогрева дополнительно устанавливают парогенератор с закрепленным через стрелу трубопроводом, одна часть которого предназначена для подачи пара в зону размыва бурового шлама и всасывания пульпы, а вторая соединена с емкостью для воды.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в том, что использование устройства забора шлама, позволяет размывать шлам в любой точке бурового амбара, так как рама, закрепленная на понтонах, на которой закреплены насосы, легко перемещается по поверхности воды, находящейся над пластами спрессованного шлама, а с помощью стрелы, на которой закреплены трубопроводы от насосов, можно регулировать глубину размыва шлама. Расположение грунтового насоса и размывочного насоса на раме в непосредственной близости друг от друга, позволяет производить размыв бурового шлама в зоне его забора. В результате на размыв шлама уходит достаточно небольшое количество воды и не требуется дополнительной механизации для удаления шлама из амбара, так как разжиженный шлам (пульпа) легко удаляется с помощью грунтового насоса, освобождая тем самым буровой амбар. Все это в результате повышает производительность и уменьшает временные и энергетические затраты на переработку шламов.
На фиг. представлена схема комплекса для переработки и обезвреживания буровых нефтесодержащих шламов.
Комплекс (см. фиг.) состоит из устройства забора нефти (УЗН) 1, соединенного с емкостью для нефти 2, устройства забора шлама (УЗШ) 3, гидроциклона (ГЦ) 4, устройства обработки и обратной подачи воды (УООПВ) 5, устройства обработки грунта (УОГ) 6 и приемного бункера для искусственного грунта (ПБ) 7.
Устройство забора нефти 1 состоит из пневматического нефтесборщика 8, и насоса 9, который предназначен для подачи нефти в емкость 2.
Устройство забора шлама 3 состоит из грунтового насоса с фильтром грубой очистки 10, и насоса гидроразмыва 11, предназначенного для размыва донного осадка в зоне забора бурового шлама. Оба насоса 10, 11 расположены на раме 12, закрепленной на понтонах 13, предназначенных для доставки устройства 3 в зону забора шлама. На раме 12 закреплена стрела 14 с изменяющейся геометрией, на которой крепятся трубопроводы 15, 16 насосов 10, 11.
Гидроциклон 4 предназначен для разделения пульпы на водный раствор и грунт и, следовательно, имеет один выход для воды 17, а другой для грунта 18.
Устройство обработки и обратной подачи воды 5 состоит из питателя 19, предназначенного для подачи коагулянта в воду, и соединенного с емкостью для воды 20, один выход 21 которой соединен через трубопровод с размывочным насосом 11, а второй 22 предназначен для окончательного слива воды.
Устройство обработки грунта 6 состоит из вибролотка 23, предназначенного для загрузки грунта в смеситель 24, и двух питателей 25, 26, один из которых, предназначен для подачи коагулянта в грунт, а второй - для подачи песка в грунт.
Смеситель 24, предназначенный для смешивания грунта с коагулянтом и песком, соединен с приемным бункером 7.
Комплекс для переработки и обезвреживания буровых нефтесодержащих шламов работает следующим образом.
Переработку нефтесодержащих буровых шламов, находящихся в буровых амбарах, ведут в несколько этапов.
На первом этапе с поверхности бурового амбара собирают с помощью пневматического нефтесборщика 8 нефтепродукты и закачивают их с помощью насоса 9 в емкость 2, откуда они поступают на дальнейшую переработку, при этом температура нефтепродуктов должна быть не менее 5°С.
На втором этапе непосредственно в буровом амбаре, в устройстве забора шлама 3 с помощью грунтового насоса 10 и размывочного насоса 11, работающего в зоне всасывания, происходит местный размыв и репульпация бурового шлама, в результате размыва получается пульпа, которая сразу по трубопроводу 15 подается с давлением от 5 до 25 атм. в гидроциклон 4.
Стрела 14, установленная на раме 12, позволяет регулировать местоположение забора пульпы и подачи воды в размывочный насос 11.
3
На третьем этапе отделяют водный раствор от грунта с помощью гидроциклона 4, при этом его производительность достигает 200 м/час.
Водный раствор, через выход 17 подается в устройство обработки и обратной подачи воды 5, а грунт через другой выход 18 - на устройство обработки грунта 6.
Вода из гидроциклона 4 поступает в приемную емкость 20 и далее через выход 21 и трубопровод подачи возврата воды в размывочный насос 15. При окончании процесса подачи пульпы в гидроциклон 4, в емкость 20 подается из питателя 19 коагулянт, который обеспечивает обезвреживание воды, при этом масса коагулянта должна составлять приблизительно 1-3% массы воды имеющейся в емкости, при температуре выше 5°С., после чего воду из емкости 20 через второй выход 22 сливают для технических нужд.
На четвертом этапе грунт, полученный из гидроциклона 4, поступает на устройство обработки грунта 6, сначала на вибролоток 23 и далее по нему в смеситель 24, в который попадают коагулянт из одного питателя 25 и песок из другого питателя 26. При этом коагулянта должно быть не более 5% массы фунта, при влажности грунта не менее 5%, а песка - 10÷20% массы грунта.
В результате обработки коагулянтом и смешивания с песком получается строительный материал - искусственный грунт, который поступает на приемный бункер 7 и далее для использования в строительстве.
При работе в зимнее время используют парогенератор 27 с установленным через стрелу 28 трубопроводом 29 для подачи пара в зону размыва бурового шлама и всасывания пульпы, а также для обогрева емкости для воды 20, при этом устройство забора нефти 1, устройство забора шлама 3, гидроциклон 4 и питатель 26 для подачи песка в смеситель обогреваются термошнурами либо термопластинами.