专利名称：油基钻井液废弃物电磁微波处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种钻井液废弃物处理系统和方法，特别涉及油基钻井液废弃物电磁微波处理系统及方法。
背景技术：
在钻井施工过程中，要产生大量的钻屑和废弃物，由于这些钻屑和废弃物受到钻井液和地层流体的污染，钻屑和废弃物中的含油量较高，最高可超过30%，一口井可产生的钻屑和废弃物可达到上百立方米，植物不生、生物死亡，最后会殃及我们人类的生存。因此对油基泥浆钻屑和废弃物做无害化处理是环保的需要，也是我们人类生存的需要。任意排放会污染周围环境，给我们赖以生存的地球造成无法恢复的伤害，逐步缩小人类生存的空间。因此对钻井过程中产生的钻屑和废弃物要经过无害化处理才能排放。由于油基钻井液 废弃物的自然降解异常困难，同时人工处理的难度也相当大，随之而来的油基钻井液废弃物无害化处理成为推广使用油基钻井液的瓶颈问题。目前，对含油污泥处理较可行的方法是先经机械预处理，然后进行生物处理，其优点是处理彻底，但对低粒度的含油污泥处理效果较差，且不能回收废油。
发明内容
本发明的目的是提供一种油基钻井液废弃物电磁微波处理系统及方法。本发明的油基钻井液废弃物电磁微波处理系统及方法，利用光波、电磁波和微波的综合热效应，可对含油污泥中的油水乳状液破乳分离，使之干化、脱水和废油汽化，实现油、水和洛的资源化利用。使钻屑和废弃物中的油含量降低到2%以下，达到国家排放标准。一方面很好地解决了油基钻井液废弃物污染的问题，另一方面也减少了油基钻井液油或合成基的浪费。本发明的技术方案如下一种油基钻井液废弃物电磁微波处理系统，其特征在于，主要由螺旋推料器、钻屑储集箱、进料口、光波预热箱体、电磁振荡箱体、微波加热箱体、烟气冷凝器、出料口组成，螺旋推料器1#连接螺旋推料器2#’螺旋推料器2# 一端设置在钻屑储集箱内，将废弃物送入钻屑储集箱内，螺旋推料器3#的一端设置在钻屑储集箱内，将废弃物输出钻屑储集箱，螺旋推料器3#的另一端连接进料口，进料口连接光波预热箱体、电磁振荡箱体和微波加热箱体，微波加热箱体上方设置有烟气冷凝器，微波加热箱体出口设置有螺旋推料器4#，在各箱体内设置有输送带，使得废弃物在各箱体内进行传输。在输入螺旋输送器上方设置有离心机。在钻屑储集箱上方可根据实际情况设置有若干振动筛。在进料能量抑制器与光波预热箱体之间设置有金属探测系统。在微波加热箱体与出料能量抑制器之间设置有金属探测系统。出料系统还连接有控制系统。所述油基钻井液废弃物电磁微波处理系统还可以设置温控防火装置、喷淋灭火装置、电器冷却系统、控制电路防爆装置、辐射隔离保护装置、防冻装置、防雨装置或废气隔离吸附装置。所述油基钻井液废弃物电磁微波处理系统中的箱体材质采用不锈钢板、连接形式采用紧固件连接。进料系统采用斜坡式料仓形式，料仓内设置有强磁搅拌棒。—种油基钻井液废弃物电磁微波处理方法，输入螺旋输送器安装在油基钻井液循环罐的外侧，直接将除砂器、除泥器或离心机除下来下来的废弃物输送到钻屑储集箱中，再由变频输入螺旋输送器送入进料系统，通过螺旋输送器使钻井液废弃物依次通过进料能量抑制系统、光波预热箱体、电磁振荡箱体、微波加热箱体，一部分钻井液废弃物在微波加热箱体中变成蒸汽，经过设置在微波加热箱体上方的烟气冷凝器进行回收并储存在冷凝油箱中，另一部分钻井液废弃物经过出料系统成为可排放的固体废弃物。在光波预热箱体中，使废弃物表面温度达到80°C。 在电磁振荡箱中，使废弃物温度升至150°C。微波加热箱体的频率为2450土MHz，微波加热将物料温度升至220度左右，油汽化分离从微孔中快速挥发。汽化油通过排烟管道排出箱体外冷凝至40度以下再回收。光波辐射预热近距离的光波辐射使废弃物的表面温度受热高于中心和内部受热，光波预热段可将物料表面初始温度由常温迅速加热到80度以上，废弃物表面受热大于内部，废弃物表面开始膨化产生微孔气泡。电磁振荡电磁波穿透作用于废弃物中心内部，废弃物内部中心受热迅速膨化加剧和表面形成温度梯度差，内部产生气泡压力和表面微孔气泡形成气压差，钻井废弃物中的油和水开始在微孔气压作用下分离，此阶段物料温度升至约150度，油和水的状态并不是油包水，水和油分离后水全部被蒸发殆尽。3、微波加热微波属于超高频电磁波，是介电加热中最节能的，微波的能量直接作用在物料负载上，空气和金属箱体不吸收微波，物料接收的是电能转化为微波能的一次转化，无常规传导加热的二次转化。采用2450MHZ的微波频率每秒可将极性分子振荡运动24亿5千万次。废弃物内部和表面在经过光波的表面预热和电磁分离时，内部和表面形成了内小外大致密的膨化微孔，气压差和重力将质量重的泥土沉淀下端，油分离至上端，微波加热将物料温度升至220度左右，油汽化分离从微孔中快速挥发。4、冷凝回收汽化油通过排烟管道排出箱体外冷凝至40度以下再回收。本发明的有益效果I、设备采用叠式组装，方式合理，运输方便，占地面积小。2、设备保护装置齐全，运行安全可靠。设备装有金属探测装置、控制电路防爆系统、辐射隔离保护装置、防冻处理工艺、防雨装置等。3、工艺简单，操作方便，在一个电控柜就可以对设备进行全程操作。
图I :电磁微波分离系统总装俯视2 :电磁微波分离系统示意3 电磁微波分离系统附属结构示意图I-螺旋推料器1# 2-螺旋推料器2# 3-钻屑储集箱4_螺旋推料器3# 5_进料口 6-电磁微波分离系统 7-出料口 8-螺旋推料器4# 9-烟气出料能量抑制器10-金属探测器11-进料能量抑制器61-烟气冷凝器62-输送带63-光波预热箱体64-电磁振荡箱体65-撬装系统、66-微波加热箱体
具体实施例方式规模5吨时间2012年7月处理方式异地处理处理过程与结果每小时至少处理2吨的含油岩屑，初始含油20-30%左右，土壤中含水5%左右。微波加热后水汽蒸发排潮，加热后剩余5%的油。利用微波设备对含油物料加热到150度左右，电磁微波设备每天使用时间为不超过12小时，中间带休息时间。设备总长度不超过11米，宽度不超过3米，整机需要防爆配置。并要求做防雨配置。微波加热干燥，干燥前总物料的含油率在30%左右，干燥后称重计算脱油率达到了 95%，微波加热后立即用远红外测温仪测试物料表面最高温度不超过150度，加热后的物料经过贵方测试最终含油率不到5%。中心温度不超过220度。未达到白油的闪点。箱体为304不锈钢，其它电源架和支架采用202不锈钢；整机外观为全不锈钢材料。(一 )微波设备技术指标I、系统组成微波加热箱体、微波发生器(水冷散热)、微波抑制系统、物料输送系统(隔爆电机)、热风输送系统(物料预热及箱体温度气氛)、控制与检测系统；2、使用环境I)输入电源三相五线380V±10% 50Hz±l%2)配电功率138KVA3)环境温度0 40°C4)其它要求相对湿度彡80%3、微波系统I)微波频率2450 ± 50MHz2)微波功率输出功率100KW (功率分段可调)3)微波箱体数量8个4)设备尺寸(长 X 宽 X 高)13200mmX 1750mmX 1800mm5)微波设备整机外观采用不锈钢磨砂板制造；6)微波馈入部位顶部馈入
7)微波抑制器开口净高度进口 70_，出口 70_ ；8)冷却方式磁控管(水冷散热)、变压器(油浸水冷散热)。9)微波泄漏与电气安全标准a、符合国家GB10436-89标准
b、符合国家GB5226电气安全标准10)为便于清扫，设有打扫卫生的大开口门，采用当代高新技术的防微波泄漏的扼流装置，大面积可视窗(有灯光)，设有开门自动断电保护装置。顶板灯光口全封闭。箱内拖棍轴头采用固定式连接防止打火。4、进出料系统和微波抑制器I)设备的进料区(机头)长度约800mm,出料区(机尾)长度约750mm。2)设备进、出料端各装有1200mm抑制器通道；进料开口净高度为70mm，出料口高度 70mm。抑制器设计采用隔离式原理、防止微波泄漏超过国家规定指标5mW/cm2。(我公司执行小于3mw/cm2)5、干燥箱体I)干燥段由8个微波箱体组成，箱体长1170mm，内箱体宽度1240mm(聚四氟乙烯玻纤密网状传送带宽度约1050mm)。内箱体采用304不锈钢磨砂板制造。采用外法兰联结。内箱体外侧面配置各75mm厚度的保温层，外配不锈钢覆板。8个干燥箱总长度共为9360mm。输送带距离地面850_。2)为便于清扫和观察操作，每个箱体都设有打扫卫生的大开口门可视观察窗，窗门采用钢化玻璃防止高温炸裂。采用精密的防微波泄漏的扼流装置，有开门自动断电保护功能。3)箱体的支架采用I. 5mm厚202不锈钢板无骨架设计制造,做到牢固可靠。设计承重支撑脚，做到平稳、有力、美观。4)微波变压器架宽约500mm，变压器架设置于微波加热箱体的侧面，变压器、高压硅堆、高压电容均设置在变压器架上，外部做罩密闭与环境风不发生反应，避免与气体接触。5)加热箱体顶部配置75mm厚保温板,箱体两侧面配置75mm厚保温板,底部配置50mm厚保温板。6)配置热电偶仪表在热风充入管口，带模拟量输出信号，热风温度达到125度即刻停止工作，低于115度再次启动加热。7)采用两套热电偶测温仪表测温，带模拟量输出信号，热风温度达到125度即刻停止工作，低于115度再次启动加热。连接管道采用不锈钢制造，外包保温棉。热源由使用方配置。8)第三箱体和第捌箱体之间各配置三个160mm*160mm排潮口。配置一个热电偶测温仪监控出风口的温度。6、传动系统I)传动电机功率3KW (隔爆电机)2)传动速度0 5米/分(变频可调)
3)调速形式变频调速4)输料形式采用聚四氟乙烯玻纤密网带(网孔,传输带两边翅起防止物料运行时脱落。可耐温200度，配置自动纠偏装置，可调输送带的粗调和微调。用户需提供气源(O. 5MPa)。普通空气压缩机的气源；7、控制系统I)控制方式普通按钮控制。2)调温方式、位置及设备规格、型号非接触远红外测温仪、HC300/SWP3)测温范围、精度0 300°C 4)微波功率调节范围0 100KW(功率可调)5)其他门开关到位8点(在工作状态开启炉门、保护断电)。8、排潮回收、水冷却系统I)设备配置3个排潮回收口，以便水分及时排走。2)排湿管道不锈钢管道。3)排湿2. 2kw三相多翼式离心风机壹台。耐高温防爆，用户配套。4)冷却水池提供一个15立方循环水，常储水量14立方(用户配套)也可购买市场上的循环散热水装置使用。5)循环水泵壹台和水管管道用户按现场自配。6)要求进水温度常年低于35度，进水压力在O. 35MPa，回水压力小于O. 2MPa ；/jC无杂质和浮游生物防止堵塞管路。
权利要求
1.一种油基钻井液废弃物电磁微波处理系统，其特征在于，主要由螺旋推料器(1、2、4、8)、钻屑储集箱(3)、进料口(5)、光波预热箱体(63)、电磁振荡箱体(64)、微波加热箱体(66)、烟气冷凝器(61)、出料口(7)组成，螺旋推料器1# (I)连接螺旋推料器2# (I)，螺旋推料器2#(1) —端设置在钻屑储集箱(3)内，将废弃物送入钻屑储集箱(3)内，螺旋推料器3# (2)的一端设置在钻屑储集箱内，将废弃物输出钻屑储集箱(3)，螺旋推料器3# (2)的另一端连接进料口(5)，进料口(5)连接光波预热箱体(63)、电磁振荡箱体￠4)和微波加热箱体(66)，微波加热箱体上方设置有烟气冷凝器(61)，微波加热箱体￠6)出口设置有螺旋推料器4# (8)，在各箱体内设置有输送带(3)，使得废弃物在各箱体内进行传输。
2.如权利要求I所述的处理系统，其特征在于，在烟气冷凝器(61)外设置有烟气出料能量抑制器(9)。
3.如权利要求I所述的处理系统，其特征在于，在进料口和光波预热箱体之间还依次设置有金属探测器(10)和进料能量抑制器(11)。
4.如权利要求I所述的处理系统，所述箱体材质采用不锈钢板，连接形式采用紧固件连接。
5.一种钻井液废弃物电磁微波处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤螺旋推料器1#和2#连接并安装在油基钻井液循环罐的外侧，直接将除砂器、除泥器或离心机除下来下来的废弃物输送到钻屑储集箱中，再由螺旋推料器3#经过送料口送入进料系统，通过输送带使钻井液废弃物依次通过光波预热箱体、电磁振荡箱体、微波加热箱体，一部分钻井液废弃物在微波加热箱体中变成蒸汽，经过设置在微波加热箱体上方的烟气冷凝器进行回收并储存在冷凝油箱中，另一部分钻井液废弃物经过出料系统成为可排放的固体废弃物。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在光波预热箱体中，控制光波预热使废弃物表面温度达到80°C。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在电磁振荡箱中，控制电磁振荡使废弃物温度升至150°C。
8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，微波加热箱体的频率为2450土MHz，控制微波加热使物料温度升至220度左右。
9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，汽化油通过烟气冷凝器排出并在冷凝油箱中冷凝至40度以下再回收。
全文摘要
本发明涉及钻井液废弃物处理系统和方法，特别涉及油基钻井液废弃物电磁微波处理系统及方法。利用光波、电磁波和微波的综合热效应，可对含油污泥中的油水乳状液破乳分离，使之干化、脱水和废油汽化，实现油、水和渣的资源化利用。使钻屑和废弃物中的油含量降低到2％以下，达到国家排放标准。一方面很好地解决了油基钻井液废弃物污染的问题，另一方面也减少了油基钻井液油或合成基的浪费。
文档编号C02F11/12GK102826729SQ20121033639
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者刘绪全, 杨金荣, 刘义元, 金克武, 夏志敏, 蔡国滨, 宋元森, 王发友, 王超 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司