专利名称：钻井液和钻屑零排放并行处理工艺的制作方法
技术领域：
该发明涉及油气田钻井工程领域，为一种包括钻井液选择性固相控制、钻屑在线处理和回收利用以及钻井液再生利用的综合工艺。
背景技术：
目前，油气田钻井生产中往往只对循环钻井液进行处理，以清除有害固相，维持钻井施工的连续进行，钻屑则直接排入泥浆池中。
为适应钻井工艺和技术不断发展的要求，钻井液固控系统已变得非常庞大，由振动筛、除砂器、除泥器、离心机和一些辅助设备组成，按照由粗到细的顺序逐步除去钻井液中的有害固相。上述固控设备的主要缺点是一方面，设备外排钻屑的湿度高，不但浪费了宝贵的钻井液，而且增加了废弃钻井液的体积。另一方面，为了保护加重材料，往往降低固相控制水平，使大量有害固相滞留在钻井液中，既降低了机械钻速，又增加了钻井生产的危险性。
一口井钻成后废弃钻井液一般为100～300m3，废弃钻屑的数量也很大。这些废弃物中的一些无机盐、重金属组分、油品及大量的有机聚合物均对环境有较大危害，大大超过国家规定的排放标准。如果不对这些废弃物进行处理而堆放在井场或掩埋，污染物会流入农田、河流、海洋，对环境产生严重污染，影响饮水水源、影响土壤及动植物生长，甚至直接危及人类健康与生命安全。
人们已经意识到钻井废弃物的危害，提出了许多处理方法，但大都局限于对废弃钻井液直接进行处理，有固化处理、分馏处理和化学无害化处理。对钻井液进行直接固化处理需添加大量固化剂，固化质量往往不能达到要求，而且浪费了钻井液。分馏处理耗能巨大，实际效益较低。由于钻井液材料的种类繁多，直接进行无害化处理非常困难，或成本较高。
目前普遍应用的做法是在泥浆池底部铺设防渗膜，靠自然蒸发除去部分水分和油品，待废弃物浓缩后掩埋。该方法的缺点是主动性差，遇到下雨天气，液体大量溢流，污染面积更大；泥浆池掩埋后，土地长时间不能复耕，而且由于钻屑的堆积会造成土地永久性荒芜。油田也要为此付出昂贵的土地征用费、青苗补偿费和环保费，同时钻井液和钻屑的废弃更造成巨大的资源浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种全新的钻井液和钻屑处理工艺，即钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，实现钻井液选择性固相控制和钻屑在线处理，使钻屑和钻井液现场不落地，并充分回收利用钻井液和钻屑。
为实现上述目的，该工艺通过高效振动筛和分级过滤机对钻井液进行选择性固相控制，同时通过一箱式压榨机对外排湿钻屑进行干化处理，并进一步回收钻井液。完井后，可用钻井液分类储存于再生中心待用，报废钻井液在再生中心进行充分的固液分离，分离出的液体回注地层，分离出的固体与干钻屑一起经无害化处理后制成步砖。
附图是钻井液和钻屑零排放并行处理工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图来具体描述该发明所提供的钻井液和钻屑零排放并行处理工艺。
如附图所示，本发明的钻井液固相控制工艺流程是井口返回钻井液→高效振动筛→分级过滤机→清洁钻井液→循环入井。该高效振动筛可以应用200目以上筛网，省掉了耗能巨大的除砂器和除泥器，简化了原有固控工艺，并为分级过滤机工作提供了条件。井口返回钻井液经高效振动筛后分为大粒湿钻屑(＞74μm)和过筛液，过筛液由分级过滤机分出三级固相，从粗到细依次为粗钻屑(74μm～35μm)、加重固相(35μm～15μm)和细钻屑(2μm～15μm)，加重固相经分散器分散后重新进入钻井液体系，粗钻屑和细钻屑外排至箱式压榨机。这样对钻井液实现了选择性固相控制，能清除更多有害固相，特别是粒径低于加重固相的有害固体颗粒，大幅度提高了机械钻速，降低了钻井液的粘度，降低了稀释水量，减少了钻井液体积。
与钻井液固相控制工艺并行的钻屑处理工艺流程为振动筛和分级过滤机外排湿钻屑→箱式压榨机→储运箱→再生中心→无害化处理装置→制步砖。湿钻屑经过箱式压榨机压榨处理后，分为滤液和干钻屑，滤液返回钻井液体系，干钻屑装于储运箱中，运到再生中心，经无害化处理后制成步砖。通过钻屑处理工艺可以使钻屑和废钻井液在钻井现场不落地，充分回收了钻井液，而且省去了泥浆池。
完井后，可用钻井液分类储存于再生中心。对报废钻井液进行高效固液分离，分为液体和固体，液体运输到附近的回注站回注到相应地层中，固体通过无害化处理装置进行处理，然后制成步砖。
再生中心具有钻井液储存和周转、废弃钻井液分离以及固体无害化处理和利用的功能，配有钻井液分类储罐，以储存不同类型的钻井液；配有快速固液分离机，以分离报废钻井液；配有固体无害化处理装置，以处理干钻屑和报废钻井液固体。干钻屑和报废钻井液固体经无害化处理后外销或在再生中心制成步砖，步砖制造设备视具体条件设置。再生中心可以根据钻井区域或交通条件建设为固定处理厂，也可建造为小型撬装设备，应用于海上平台、边际油田或远距离勘探。
该钻井液和钻屑零排放并行处理工艺是一种全新的井筒流体物料处理工艺，可实现钻井液选择性固相控制和钻屑在线处理，能显著提高机械钻速，并能充分回收钻井液和最大限度地利用钻屑，彻底消除了泥浆池占地及钻井废弃物的污染，适用于陆上、海洋以及沙漠钻井生产，该工艺的推广应用具有良好的经济效益和显著的社会效益。
权利要求
1.一种钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，包括钻井液选择性固相控制、钻屑在线处理和回收利用以及钻井液再生利用等部分。该工艺通过高效振动筛和分级过滤机对钻井液进行选择性固相控制，同时通过一箱式压榨机对外排湿钻屑进行干化处理，并进一步回收钻井液；完井后，将可用钻井液分类储存于再生中心待用，对报废钻井液进行充分固液分离，液体回注地层，固体与干钻屑一起经无害化处理后制成步砖。
2.如权利要求1所述的钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，其特征在于经过振动筛的钻井液由分级过滤机分出三级固相，从粗到细依次为粗钻屑(74μm～35μm)、加重固相(35μm～15μm)和细钻屑(2μm～15μm)，加重固相经分散器分散后重新进入钻井液体系，粗钻屑和细钻屑外排至箱式压榨机，实现选择性固相控制。
3.如权利要求1所述的钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，其特征在于高效振动筛可以使用200目以上超细筛网。
4.如权利要求1所述的钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，其特征在于振动筛和分级过滤机外排湿钻屑通过箱式压榨机处理后，钻屑含液量显著降低，滤液达到钻井液应用要求。
5.如权利要求1所述的钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，其特征在于再生中心根据钻井施工区域和交通条件适当配置，也可建造为撬装结构。
6.如权利要求4所述的通过箱式压榨机处理后的干钻屑装于储运箱中，滤液返回钻井液体系，钻屑和滤液在钻井现场不落地。
7.如权利要求5所述的再生中心，配有钻井液分类储罐，以储存不同类型的可用钻井液；配有快速固液分离机，以对报废钻井液进行固液分离；配有清液储运罐，以运送需要回注的液体；配有无害化处理装置，以处理干钻屑和报废钻井液固体。干钻屑和报废钻井液固体经无害化处理后外销，或在再生中心制成步砖，步砖制造设备视具体条件设置。
全文摘要
本发明涉及油气田钻井工程领域，为一种钻井液和钻屑零排放并行处理工艺，包括钻井液选择性固相控制、钻屑在线处理和回收利用以及钻井液再生利用等部分。该工艺通过高效振动筛和分级过滤机对钻井液进行选择性固相控制，同时通过一箱式压榨机对外排湿钻屑进行干化处理，并进一步回收钻井液。完井后，将可用钻井液分类储存于再生中心待用，报废钻井液在再生中心进行充分的固液分离，液体回注地层，固体与干钻屑一起经无害化处理后制成步砖。该工艺能显著提高机械钻速，充分回收钻井液，并能最大限度地利用钻屑，彻底消除了泥浆池占地及钻井废弃物的污染，有良好的经济效益和显著的社会效益。
文档编号E21B21/00GK1959061SQ200610068460
公开日2007年5月9日 申请日期2006年8月29日 优先权日2006年8月29日
发明者王瑞和, 赵保忠, 王宗明 申请人:中国石油大学(华东)