一种钻井泥浆处理装置的制作方法

本实用新型属于钻井泥浆无害化不落地处理技术领域，具体涉及一种钻井泥浆处理装置。

背景技术：

泥浆被称为“钻井的血液”，混合了油、水、有机黏土和化学药品的油基泥浆，可有效减小摩擦阻力，降低事故发生率，提升井身质量，大量用于水平井和深直井的施工。它是一种含黏土、加重材料、各种化学处理剂、污水、污油及钻屑的多项稳态胶体悬浮体系，危害环境的主要成分是烃类、盐类、各种聚合物、木质素磺酸盐、某些金属离子(汞、铜、砷、铬、锌及铅)和重晶石中的杂质。根据处理和排放情况的不同，目前国内外对废弃泥浆有多种处理方法，包括固化处理、MTC技术、化学强化固液分离技术、机械脱水法、焚烧法、喷雾干燥法、回收循环利用法、安全土地掩埋法(又称坑内密封法)、土地耕作法、脱稳干化场处理法、注入安全地层或环行空间法、微生物法等。其中，目前大部分油气田都采用了固化填埋的方法对钻井废弃物进行处理。实际上，固化法就是向钻井废弃物中加入大量的固化剂（占废弃物总量的1/3左右），使其中的水分被吸附后就地掩埋；所加入的固化剂主要有：粉煤灰、石灰、水玻璃等，这就大大地增加了废弃物的总量和综合利用的成本；更严重的是，掩埋后废弃物的浸出液仍然会对地下水产生严重的污染。近两年，钻井队对油基泥浆的使用量越来越大，随之而来的费用增长和安全环保等问题也日益突出，为防止钻井废弃泥浆对环境造成污染，必须对其进行处理。

现有钻井泥浆不落地处理工艺有如下几种：

(1)如图1所示，钻井作业经振动筛、除沙器、离心机分离出的废弃钻屑液、泥浆、废水等通过螺旋输送机送至预处理罐振动筛上，经由预处理罐上振动筛过滤后的钻井岩屑，经水喷淋后经带（链）式输送机装车外运；预处理罐中浆液在浆液泵的作用下排入混凝罐；启动加药系统向混凝罐不断加入适量水溶液药剂，搅拌后，通过泥浆泵不断向压滤机中挤入泥浆，压滤机的滤室内的压力逐渐提高，把泥浆中的水分不断挤出，从而实现固液分离，固体部分可通过带（链）式输送机运走，压滤机分离出来的水通过管道进入污水处理系统进行处理。

(2)如图2所示，首先由钻井振动筛排出的含有岩屑的废弃物通过一套螺旋式输送装置送入由三个单元组成的岩屑分离清洗装置的第一单元——振动筛洗沙器上，用钻井污水喷淋在振动前行且粘附着泥浆的岩屑上，使岩屑所粘附的大部分泥浆脱落，离开振动筛洗沙器的岩屑落入第二单元的一个螺旋砂水分离清洗器中，岩屑在这里随螺旋推进装置上升中又受到含有破稳剂、混凝剂等药品的预处理水的喷淋，使其所粘附的剩余有害物质得到清除，洗后污水进入其下方的污水箱中；由第二单元的砂水分离清洗器排出的岩屑落入第三单元的砂水分离清洗器中，岩屑在这里随螺旋推进装置上升中又得到少量清水的喷淋，使其所粘附的盐类和有害物质进一步得到清除，在振动筛清洗器和每个螺旋砂水分离清洗器的下方都有污水箱，用于盛装清洗岩屑所产生的污水，便于用泵来循环清洗。然后将岩屑清洗后所产生的泥浆水从污水箱中泵入泥浆脱稳和固液分离装置中。在这里，经过加药、搅拌后脱稳的泥浆水又被泵入压滤机中，进行固液分离，分离出的固相被压成泥饼；压滤机脱出的滤液污水进入污水处理装置中处理。

(3)如图3所示，钻井过程中来自钻井液振动筛、除砂除泥(或一体机)、离心机等钻井液净化设备产生的岩屑进人岩屑槽中，由岩屑槽排入螺旋输送机，进入到螺旋输送机中的岩屑依靠轴流电动机带动的螺杆推进作用进入甩干机中，甩干机利用离心原理实现固液分离，甩干后的岩屑通过第2段螺旋输送机的推进到达岩屑集中收集口；从甩干机分离出来的钻井液进入钻井液收集罐。

综上所述，目前上述的各种钻井泥浆和压裂液等处理装置和方法存在如下局限性：(1)工艺流程复杂，模块多，设备大，投资高；(2)在处理过程中都存在通过加药设备进行大量加药破胶处理，进一步增加设备和污染物的复杂性；(3)大多数处理后需处理完固相后的污水仍然无法处理，需要运输到污水厂或联合站，而目前污水厂处理多采用曝气法处理，本身就占地多,建设投资大, 仅能满足BOD5, CODCr, SS 三项出水指标。因此，为了更简单、更高效和更经济的处理钻井泥浆固相及污水问题，有必要开发一种钻井泥浆处理装置及方法。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有钻井泥浆处理装置占地面积大，且处理方法存在一定局限性的问题。

为此，本实用新型提供了一种钻井泥浆处理装置，包括钻屑清洗容器和反渗透泵，所述反渗透泵包括泵筒壳体、进液口、压缩泥饼出口和达标水出口，所述泵筒壳体一端内部设置有反渗透膜管，所述反渗透膜管与泵筒壳体之间设有渗流环空，所述达标水出口一端与渗流环空连通，另一端连接钻屑清洗容器，所述进液口与反渗透膜管内部连通，所述压缩泥饼出口与泵筒壳体设有反渗透膜管的一端连通，所述反渗透膜管内部活动套接有柱塞，所述柱塞连接驱动组件。

进一步的，上述钻屑清洗容器的出液口连接反渗透泵的进液口。

进一步的，上述驱动组件包括曲柄飞轮机构和连杆机构，所述连杆机构一端连接曲柄飞轮机构，另一端连接柱塞。

进一步的，上述泵筒壳体内部分为宽部段和窄部段，所述反渗透膜管设置在宽部段，且反渗透膜管的内壁与泵筒壳体的窄部段内壁平齐。

进一步的，上述泵筒壳体的长度值大于反渗透膜管的长度与柱塞的长度之和；所述反渗透膜管的长度小于柱塞的长度。

进一步的，上述渗流环空的间隙大于5mm。

进一步的，上述柱塞为空心结构，且在连接驱动组件一侧的柱塞与泵筒壳体之间设置有密封件。

进一步的，上述压缩泥饼出口上设置有压力控制阀门。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型提供的这种钻井泥浆处理装置中的反渗透泵是实现钻井泥浆处理的核心元件，能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等，系统具有水质好、耗能低、无污染、工艺简单、维护成本低和操作简便等优点。

(2)本实用新型提供的这种钻井泥浆处理装置结构简单，占地面积小，成本低，而且钻井泥浆和污水处理工艺简单、处理效率高，处理的钻屑可直接用于铺路，净化的达标水直接排放或循环利用，节约资源。

(3)本实用新型提供的这种钻井泥浆处理装置应用于钻井泥浆、城市污水、工业废水的处理，以及用于污染的湖水的处理，应用范围广。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是现有钻井泥浆处理工艺流程图。

图2是现有钻井泥浆处理工艺流程图。

图3是现有钻井泥浆处理工艺流程图。

图4是本实用新型中反渗透泵的柱塞较小行程时的结构原理示意图。

图5是本实用新型中反渗透泵的柱塞最大行程时的结构原理示意图。

图6是本实用新型钻井泥浆处理工艺流程图。

附图标记说明：1、曲柄飞轮机构；2、连杆机构；3、泵筒壳体；4、反渗透膜管；5、渗流环空；6、密封件；7、柱塞；8、进液口；9、压缩泥饼出口；10、达标水出口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图4和如5所示，本实施例提供了一种钻井泥浆处理装置，包括钻屑清洗容器和反渗透泵，所述反渗透泵包括泵筒壳体3、进液口8、压缩泥饼出口9和达标水出口10，所述泵筒壳体3一端内部设置有反渗透膜管4，所述反渗透膜管4与泵筒壳体3之间设有渗流环空5，所述达标水出口10一端与渗流环空5连通，另一端连接钻屑清洗容器，所述进液口8与反渗透膜管4内部连通，所述压缩泥饼出口9与泵筒壳体3设有反渗透膜管4的一端连通，所述反渗透膜管4内部活动套接有柱塞7，所述柱塞7连接驱动组件。

其中，利用上述钻井泥浆处理装置处理钻井泥浆的方法，如图6所示，具体过程如下：

首先，钻井作业经振动筛、除砂器、除泥器分离出钻屑、砂、泥和泥浆，其中将分离出的钻屑和砂输出到钻屑清洗容器中，将反渗透泵中的柱塞7通过驱动组件从反渗透膜管4中拉出，如图4所示使柱塞7处于较小行程状态，反渗透膜管4内部空间空出，然后将泥和泥浆从进液口8输送至该反渗透膜管4内部；当泥和泥浆输送完成后，通过驱动组件驱动柱塞7向反渗透膜管4内运动，使柱塞7压缩其中的泥和泥浆，泥和泥浆中的固相和水通过反渗透膜管4进行分离，反渗透膜管4截留大于0.0001微米的物质，截留所有溶解盐份及分子量大于100的有机物，同时允许水分子通过，进入渗流环空5中；最后，渗流环空5中的水通过达标水出口10被泵送至钻屑清洗容器中，用于清洗钻屑清洗容器中的钻屑和砂，经清洗后的大量钻屑和砂可直接用于铺路或铺设井场；而同时被反渗透膜管4截留下的物质被柱塞7压缩形成压缩泥饼，压缩泥饼通过压缩泥饼出口9排出，可外运处理。

而为了节约资源，可将清洗钻屑和砂后的冲洗液循环利用，将钻屑清洗容器的出液口连接反渗透泵的进液口8，使得冲洗液循环被输送到反渗透泵中再次进行处理利用。

细化的实施方式，所述驱动组件包括曲柄飞轮机构1和连杆机构2，所述连杆机构2一端连接曲柄飞轮机构1，另一端连接柱塞7；其中曲柄飞轮机构1包括飞轮和曲轴，曲轴与飞轮连接，可绕飞轮做圆周运动，同时连杆机构2一端连接在曲轴上，曲轴运动带动连杆机构2伸缩运动，从而可使得柱塞7在泵筒壳体3内往复运动。而为了使得柱塞7往复运动更加顺畅，所述泵筒壳体3内部分为宽部段和窄部段，所述反渗透膜管4设置在宽部段，且反渗透膜管4的内壁与泵筒壳体3的窄部段内壁平齐。

更进一步的，所述泵筒壳体3的长度值大于反渗透膜管4的长度与柱塞7的长度之和，所述反渗透膜管4的长度小于柱塞7的长度，所述渗流环空5的间隙大于5mm；所述柱塞7为空心结构，且在连接驱动组件一侧的柱塞7与泵筒壳体3之间设置有密封件6。

另外，在所述进液口8和达标水出口10上均连接单向阀，反渗透泵的进液和出液沿一个方向。在所述压缩泥饼出口9上设置压力控制阀门，当泵筒壳体3内流体的压力达到设定值时，压力控制阀门开启，压缩泥饼可从压缩泥饼出口9排出。

综上所述，本实用新型提供的这种钻井泥浆处理装置结构简单，占地面积小，成本低，而且钻井泥浆和污水处理工艺简单、处理效率高，净化效果好，无需更换滤芯和清洗设备，不会产生二次污染，处理的钻屑和砂可直接用于铺路，净化的达标水直接排放或循环利用，节约资源，不仅可以用于钻井泥浆处理，还可应用于城市污水、工业废水的处理，以及用于污染的湖水的处理，应用范围广。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。