钻井废弃泥浆无害化处理工艺的制作方法

本发明涉及泥浆处理，具体涉及一种钻井废弃泥浆无害化处理工艺。

背景技术：

泥浆是指泥土和水混合而成的半流体统称。泥浆于1901年在钻井中应用，当时美国的哈米尔兄弟在德克萨斯的纺锤顶钻井，寻找石油。为应对钻井过程中的沙层等难题，运用泥浆加固支撑钻井壁，这一做法被沿用至今。当时泥浆就是指的普通泥浆，现代工程中使用的事实上已经是合成泥浆。在钻井工程中，泥浆通常与钻井液是同意词，主要应用于对石油、天然气的钻井工程操作当中。泥浆中通常是含有大量的悬浮物，胶状物的水、油或是油水混合物。泥浆可分为水基泥浆、油基泥浆以及混合型泥浆。建筑泥浆主要由以下几类工程的施工所产生：钻孔桩基施工泥浆-由旋挖钻机、正反循环钻机、冲击钻机等钻进成孔施工方式产生;地下连续墙施工泥浆-由连续墙、双轮铣等设备成槽施工方式产生；泥水盾构施工泥浆-由泥水平衡盾构成隧施工产生。非开挖施工泥浆-水平定向钻及泥水顶管施工产生。

建筑泥浆主要应用于建筑及桥梁桩基工程、地下隧道盾构工程及非开挖工程的施工中，由液体和粘土组成，辅以添加剂，主要起保护孔壁、携带钻渣出孔的作用。泥浆在钻进过程中，由于钻渣不断地进入到泥浆中，泥浆的比重、黏度、含沙量等发生变化，不能满足泥浆性能的要求，必须对其进行处或净化，主要是进行固液分离，将泥浆中的钻渣分离排放后再循环使用。是提高桩基成孔率，降低膨润土的用量降低造浆成本的一种工艺。它可以有效的控制施工用泥浆的浆水质量，可实现泥浆废渣的环保运输与浆水排放，满足环保施工的现场要求。

钻井泥浆净化的方法主要有沉淀池和机械设备两种:采用沉淀池处理需占用部分土地且效率较低，沉淀池清掏出的钻渣含水量高，容易发生泥浆外溢，造成施工环境恶劣、环境污染或水质污染等公害。传统的机械设备虽然占地面积相较于沉淀池更小，但是不适用于与施工现场，其组装也占用了大量的空间，就固液分离机就占地至少十几平方米，属于大型设备，其运输和安装均十分困难，尤其不适用水上作业。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钻井废弃泥浆无害化处理工艺，极大的降低了设备的占地面积，且安装方便，尤其适用于水上作业。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种钻井废弃泥浆无害化处理工艺，其工艺步骤包括：

s100：将多个u形固液分离管首尾相连形成一个连续多段式的固液分离单元，相连两u形固液分离管之间设置固液分离筛；

s200：通过一泥浆泵将需要处理的废弃泥浆送入第一个u形固液分离管中，然后关闭u形固液分离管的进液口的液压阀；

s300：向第一个u形固液分离管进液端的管口注入气压，使得废弃泥浆被反向气举经由固液分离筛进入下一个u形固液分离管；

s400：对第一个u形固液分离管的进液端的管口反向负压操作并冲入清水，使得钻渣回流经由u形固液分离管的底部出渣口排出；

s500：对各u形固液分离管重复s100-s400完成各固液分离单元的固液分离，其区别在于第一个u形固液分离管由泥浆泵送入废弃泥浆，后续各u形固液分离管由上一个u形固液分离管送入废弃泥浆。

所述s200到s300之间还包括一个向u形固液分离管内投入絮凝剂的操作步骤。

本发明还提供一个钻井废弃泥浆无害化处理系统，包括：

泥浆泵，以及多个u形固液分离管，所述u形固液分离管第一端向上延伸形成一段气举柱，所述气举柱内安装由液压杆控制的活塞；

所述u形固液分离管的第一端侧壁连接一三通管，u形固液分离管的第二端侧壁连接一段出液管，第二端的端口内插入一段固液分离筛用于隔离出液管与u形固液分离管；

所述三通管的第一管口作为进液口，多个u形固液分离管通过进液口和出液管首尾相连形成一排；

所述泥浆泵与排首的u形固液分离管的三通管的第一管口连接，用于输送污染后待处理的泥浆原液；

所述三通管的第二管口连接一清水泵用于清洗所述u形固液分离管；

所述第一管口和第二管口均设置有液压阀，处理状态下，泥浆原液进入u形固液分离管，在所述的活塞作用下反向气举经过所述固液分离筛，依次经过多个u形固液分离管后完成固液分离。

和传统的沉淀池或固液分离设备相比，本方案体积小，采用多个依次连接的u行管即可，管的尺寸口径根据需求设计，其实际占地面积在10平方米以下，且u形固液分离管之间的组装极为简单，无需大型起吊设备即可完成，整个处理过程都有管道设备实现，利用反向气举的原理注压状态下使得固液通过固液分离筛快速分离，回压状态下钻渣在落回u形固液分离管底部，从而实现固液快速分离。

进一步的，所述u形固液分离管内侧导通连接有絮凝剂盒，所述絮凝剂盒与u形固液分离管之间设有安全阀。增加絮凝剂以后可以提升固液分离的效果。

进一步的，所述u形固液分离管底部设置有出渣口，所述出渣口下方设置有废渣槽，所述出渣口设置有相应的液压阀。

进一步的，所述固液分离筛固定在密封法兰上，所述密封法兰用于密封所述u形固液分离管的第二端的端口。

进一步的，所述固液分离筛的精度等于所述泥浆原液中有效成分的半径，用于分离钻渣与有效成分。

进一步的，所述气举柱长度大于所述u形固液分离管的有效长度，该设计是为了保证注压状态下，所有待处理的泥浆原液都能被反向气举经由出液管进入下一个u形固液分离管。

本发明的有益效果是：和传统的处理设备相比，本方案的硬件部分仅由管道组成，其体积小安装方便，占地空间小，并且在反向气举的作用下快速实现固液分离，相较于传统技术具有显著的技术进步。

附图说明

图1是本发明所使用的处理设备的系统示意图；

图2是单个u形固液分离管的结构示意图；

图3是固液分离筛的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一种钻井废弃泥浆无害化处理工艺，其工艺步骤包括：

s100：将多个u形固液分离管2首尾相连形成一个连续多段式的固液分离单元，相连两u形固液分离管2之间设置固液分离筛7；

s200：通过一泥浆泵1将需要处理的废弃泥浆送入第一个u形固液分离管2中，然后关闭u形固液分离管2的进液口的液压阀12；

s300：向第一个u形固液分离管2进液端的管口注入气压，使得废弃泥浆被反向气举经由固液分离筛7进入下一个u形固液分离管2；

s400：对第一个u形固液分离管2的进液端的管口反向负压操作并冲入清水，使得钻渣回流经由u形固液分离管2的底部出渣口22排出；

s500：对各u形固液分离管2重复s100-s400完成各固液分离单元的固液分离，其区别在于第一个u形固液分离管2由泥浆泵1送入废弃泥浆，后续各u形固液分离管2由上一个u形固液分离管2送入废弃泥浆。

所述s200到s300之间还包括一个向u形固液分离管2内投入絮凝剂的操作步骤。

参考图1所示，本实施例还提供了一种钻井废弃泥浆无害化处理系统，包括一个泥浆泵1、一个或多个清水泵9，以及多个u形固液分离管2，以及框型机架11。

参考图2所示，u形固液分离管2其本质就是一个由不锈钢金属制成的一段u形管，和传统的u型管不同，本实施例中对u型管的一端向上延长，也就是在u形固液分离管2第一端向上延伸形成一段气举柱3，气举柱3内安装由液压杆5控制的活塞4，通过液压杆5上下推拉活塞4实现向u形固液分离管2内注压，使得u形固液分离管2内的泥浆原液反向气举，向u形固液分离管2的第二端冒出。

在一个方面，为了实现输送原液以及完成多个u形固液分离管2之间的连接，u形固液分离管2的第一端侧壁连接一三通管8，u形固液分离管2的第二端侧壁连接一段出液管21，第二端的端口内插入一段固液分离筛7用于隔离出液管21与u形固液分离管2；三通管8的第一管口81作为进液口，多个u形固液分离管2通过进液口和出液管21首尾相连形成一排，泥浆泵1与排首的u形固液分离管2的三通管8的第一管口81连接，用于输送污染后待处理的泥浆原液。更为具体的，进液口和出液管21的管口均设计为法兰结构，从而使得连接更加方便，安装完成后的u形固液分离管2固定在机架11上，当处理精度较高时，各u形固液分离管2采用s形路径铺设，以降低机架2的长度尺寸。

在另一个方面，为了实现钻渣的清洗以保证u形固液分离管2内的清洁，三通管8的第二管口82连接一清水泵9用于清洗u形固液分离管2，其中各u形固液分离管2可以共用同一个清水泵9以减少设备数量，或者是每个u形固液分离管2均配置一个清水泵9以提高清洗效率。

为了实现处理的进程，第一管口81和第二管口82均设置有液压阀12，处理状态下，泥浆原液进入u形固液分离管2，在的活塞4作用下反向气举经过固液分离筛7，依次经过多个u形固液分离管2后完成固液分离。以上操作可以通过工控机进行简单的编程实现，只需定时控制液压杆5的行程以及各液压阀12的打开和关闭时间即可。

做为本实施例的进一步优化，在本实施例中，u形固液分离管2内侧导通连接有絮凝剂盒13，絮凝剂盒13与u形固液分离管2之间设有安全阀，通过向u形固液分离管2投入絮凝剂可以提高固液分离效果。

优选的，本实施例中还在u形固液分离管2底部设置有出渣口22，出渣口22下方设置有废渣槽10，出渣口22设置有相应的液压阀12。通过出渣口22可以实现钻渣和处理后的泥浆分口排出，从而避免交叉污染。

固液分离筛7固定在密封法兰6上，其结构可参考图3所示，固液分离筛7为一段柱状结构，密封法兰6用于密封u形固液分离管2的第二端的端口，当需要更换固液分离筛7时，通过密封法兰6作为整体取下，然后更换固液分离筛7即可，固液分离筛7与u形固液分离管2之间应形成过盈配合，以避免钻渣进入出液管21。其中，固液分离筛7的精度等于泥浆原液中有效成分的半径，用于分离钻渣与有效成分，例如泥浆中的主要有效成分为膨胀土时，则固液分离筛7的过滤孔应设置成膨胀土颗粒尺寸。为了保证u形固液分离管2的泥浆能够被全部反向气举排出，气举柱3长度大于u形固液分离管2的有效长度。

最后本实施例还提供一个处理的工艺步骤：

初始状态下，上位机控制所有u形固液分离管2的第一管口81和出液管21对应的液压阀12全部关闭，以及絮凝剂盒13的安全阀关闭，同时活塞4处于气举柱3的最高位置。

第一阶段，通过泥浆泵1将需要处理的泥浆送入第一个u形固液分离管2，当第一个u形固液分离管2内装满泥浆时，关闭第一个第一个u形固液分离管2的第一管口81，同时打开其对应的絮凝剂盒13的安全阀，投入絮凝剂，这里的u形固液分离管2内装满泥浆是指u形固液分离管2的泥浆液面与第二端的端口齐平；

第二阶段，上位机控制第一个u形固液分离管2的液压杆5向下压缩，使得u形固液分离管2的泥浆反向气举，经由固液分离筛7后由出液管21进入下一个形固液分离管2；

第三阶段，上位机控制第一个u形固液分离管2的液压杆5回收，同时打开第一u形固液分离管2的第二管口82，钻渣在活塞4回收过程中落入u形固液分离管2底部，然后通过清水泵9注入清水将钻渣经由出渣口22落入废渣槽10中，即完成泥浆的一次固液分离。

各u形固液分离管2重复上述步骤，即完成了泥浆在短时间内的多次固液分离，以实现快速分离的效果，为了提高过滤精度，各固液分离筛7的过滤精度还可以采用由大到小的关系进行设置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。