一种钻井油基泥浆岩屑中基油回收工艺及其装置的制作方法

本发明属于危险废弃物处理技术领域，涉及水泥窑协同处理危险废物的技术方法，尤其涉及一种用于水泥窑协同处理钻井油基泥浆岩屑的系统设备。

背景技术：

钻井油基岩屑是油气资源钻探过程产生的一种固体废弃物，由于含有大量油类物质，直接排放会严重污染环境，是国家明文规定的危险废弃物。钻井油基泥浆岩屑的无害化处理成为油气资源绿色开采过程中的痛点和难点。

目前采用的处理工艺流程为先通过振动筛将油基钻井液中的岩屑分离出来，然后通过甩干机、离心机将油基钻井岩屑进行脱水、脱油处理，并形成低含油率的油基岩屑干粉和高含油的废钻井油基泥浆岩屑。其中，低含油率的油基岩屑干粉通过高温焚烧进行无害化处理。

高含油的钻井油基泥浆岩屑中含有大量高价值的油类资源，但同时由于含有大量细微岩屑颗粒，导致其密度高、流动性差，无法直接二次用于配制油基钻井液。直接焚烧高温可实现其无害化处理，但造成了油类资源极大的浪费。目前，热脱附、萃取等工艺可实现基油的回收。其中，热脱附通过加热蒸馏获取基油，由于该工艺需要将泥浆加热至400℃以上，导致部分基油发生热裂解，产生有害和有异味的挥发性有机气体，回收的基油无法再次用于配制钻井油基泥浆岩屑，亦无法实现其他领域的再次利用；萃取工艺是用过加入萃取剂实现固、油、水三相分离，回收的基油能二次循环利用，但存在成本高、处理能力小的问题。

技术实现要素：

本发明根据现有技术的不足公开了一种钻井油基泥浆岩屑基油回收工艺及其装置。本发明要解决的问题是提供一种更环保、利用率更高的钻井油基泥浆岩屑基油回收工艺及其装置。

本发明通过以下技术方案实现：

所述钻井油基泥浆岩屑中基油回收装置，其特征在于：回收装置由加热器、高速离心机、冷凝装置、钻井液储存罐、固体颗粒储存罐、油气收集管道、废水收集管道和废气管道构成。

所述加热器包括相互逆向运动的热媒通道与钻井油基泥浆岩屑通道，钻井油基泥浆岩屑通道的出口端还设置有含油蒸气出口；含油蒸气出口与冷凝装置的入口联接，冷凝装置是水套结构的冷凝器，冷凝液出口与回收罐联接。

所述高速离心机的入料口与加热器的钻井油基泥浆岩屑出口联接；离心液体出口与钻井液储存罐联接。

所述加热器为电加热器或热媒介质加热装置，加热温度为40-350℃。

进一步所述加热器可采用浆式加热器，包括构成热媒通道的可转动中心轴和中心轴外周径向间隔密布的圆盘。

所述的离心机为卧式螺旋沉降离心机、蝶式离心机或管式离心机中的一种。

一种钻井油基泥浆岩屑中基油回收工艺，回收工艺采用上述回收装置，包括以下工艺：

(A)钻井油基泥浆岩屑送入加热器中，通过热传递将钻井油基泥浆岩屑加热至40-350℃；

(B)加热后的钻井油基泥浆岩屑进入高速离心机中，离心分离废钻井油基泥浆岩屑中的固体颗粒和钻井液，固体颗粒由密封管道送入固体颗粒储存罐存放备用，钻井液由密封管道送入钻井液储存罐存放。处理后的基油密度≤1.1g/cm³，运动粘度值在40℃≤40mm²/s。

(C)在加热和离心过程中产生的含油气体通过冷凝装置经冷却形成的含油冷凝液，含油冷凝液送到废水处理设施油水分离，冷凝过程产生的少量基油经管道直接导入钻井液储存罐存放，高温蒸汽的冷凝水为污冷水直接送入废水处理设施处理；不凝气经密封管道送入水泥生产系统的高温焚烧分解。

所述钻井油基泥浆岩屑进入加热器后，通过直接加热或间接加热方式加热钻井油基泥浆岩屑，泥浆粘度随着温度升高而降低，并在推动系统作用下流向出口。采用热媒介质加热钻井油基泥浆岩屑时，热媒介质的流动方向与钻井油基泥浆岩屑的流动方向相反。加热器上方设置含油气体出口，热媒介质及钻井油基泥浆岩屑中的易挥发组分从出口处流入冷凝装置。

所述的加热器的加热热源来自于水泥煅烧窑尾余热发电的蒸汽、窑尾尾气或利用窑尾尾气产生的蒸汽，用于加热的蒸汽或窑尾尾气温度为60-350℃。

所述钻井油基泥浆岩屑进入高速离心机后，在离心作用下，固体颗粒沉降至外壁，密度轻的液体留在中心区域，固体颗粒和轻质液体分别经流向不同的出口，实现钻井油基泥浆岩屑中的固体颗粒与基油分离。

所述含油冷凝液由基油、少量含油冷凝水和固体颗粒构成。

本发明有益性：

1、回收的基油质量好。采用低温加热、离心分离的方法实现钻井油基泥浆岩屑中固体颗粒和基油的分离，不改变基油的物理性质，可用于二次配制钻井油基泥浆岩屑，实现基油的回收利用。

2、回收工艺安全性高。通过加热钻井油基泥浆岩屑，降低钻井油基泥浆岩屑的粘度值，可实现在较低转速条件下实现钻井油基泥浆岩屑固液分离，提高离心机的可靠性和运行效率。采用间接接触加热钻井油基泥浆岩屑，有效提高设备运行的安全系数。如果采用卧式螺旋离心机可通过螺旋输送器叶片连续排渣，实现工艺流程连续化生产。

3、基油回收成本低。采用物理方法回收废钻井油基泥浆岩屑中的基油能够有效降低钻井油基泥浆岩屑的处理成本，利用水泥窑窑尾的余热加热钻井油基泥浆岩屑，进一步降低分离工艺的运行成本，同时余热蒸汽还能够推动推动中心轴和圆盘转动，通过热传递加热钻井油基泥浆岩屑，通过中心轴带动圆盘转动推动泥浆流向出口，有效解决了泥浆拥堵和流动性问题。

4、能够有效控制二次污染。钻井油基泥浆岩屑的加热、分离过程全在密闭装置内，加热、分离产生的含油气体经密封管道进入冷凝装置形成基油、含油废水和不凝气，基油进入钻井液罐储存，含油废水在废水处理达标后送入水泥生产系统高温焚烧分解或达标排放，不凝气则通过管道导入水泥生产系统高温段焚烧分解。从而有效避免钻井油基泥浆岩屑处理过程中产生的二次污染问题。

附图说明

图1是钻井油基泥浆岩屑基油回收系统工艺流程图；

图2是钻井油基泥浆岩屑基油回收系统设备流程示意图；

图3是钻井油基泥浆岩屑基油回收系统另一设备流程示意图。

图中，1是加热器，2是热水出口，3是空心圆盘，4是空心轴，5是钻井油基泥浆岩屑出口，6是水蒸气入口，7是含油气体出口，8是钻井油基泥浆岩屑入口，9是含油气体入口，10是冷却水入口，11是冷凝液出口，12是冷却水出口，13是冷凝装置，14是卧式螺旋离心机，15是固体颗粒出口，16是螺旋叶片，17是转鼓，18是轻质液体出口，19是钻井油基泥浆岩屑入口，20是钻井液储存罐，21是管式离心机。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

实施例1

本发明中钻井油基泥浆岩屑采自某四川某页岩气钻井平台，具体成分及性能见表1。

表1废钻井油基泥浆岩屑成分与性能

实施例2

钻井油基泥浆岩屑的处理设备由浆式加热器、卧式螺旋离心机、高温蒸汽管道、冷凝装置、钻井液存储罐、油气收集管道、废水收集管道和废气管道组成。具体实施步骤为：

钻井油基泥浆岩屑由进料口送入浆式加热机，填充在壳体与空心圆盘之间的空间，通过盘片上的推进/搅拌器的作用，对钻井油基泥浆岩屑进行搅拌、推进。水泥窑窑尾热蒸汽从热源入口处进入，流经空心轴和空心圆盘，高温蒸汽进入浆式加热机的加热空心圆盘实现间接加热钻井油基泥浆岩屑。加热和冷凝过程将产生热钻井油基泥浆岩屑、含油气体、不凝气、含油污水、污冷水，热钻井油基泥浆岩屑从浆式加热机物料出口排出，由封闭的装置送入卧式螺旋离心机进行下一步处理；高温蒸汽的冷凝水为污冷水从浆式加热机热源出口处排出封闭由废水管道收集进入废水处理设施；加热过程产生的含油气体从浆式加热机气体出口封闭导入冷凝装置，含油冷凝液送到废水处理设施油水分离，冷却过程产生的少量基油经管道导入基油储存罐存放，不凝气经密封管道送入水泥生产系统的高温焚烧分解。

从浆式加热器排出的热钻井油基泥浆岩屑经密闭管道送入卧式螺旋离心机，高速旋转的转鼓产生强大的离心力把泥浆中的固体颗粒沉降到转鼓内壁，由于螺旋和转鼓的转速不同，二者存在有相对运动(即转速差)，利用螺旋和转鼓的相对运动把沉积在转鼓内壁的固体颗粒等固相物推向转鼓小端出口处排出，固液分离后的固体颗粒从离心机另一端排出由密闭管道导入固体颗粒储存仓备用，基油进入钻井液储存罐存放。

实施例3

钻井油基泥浆岩屑的处理设备由浆式加热器、管式离心机、高温蒸汽管道、冷凝装置、钻井液存储罐、油气收集管道、废水收集管道和废气管道组成。

钻井油基泥浆岩屑由进料口送入浆式加热机，填充在壳体与空心圆盘之间的空间，通过盘片上的推进/搅拌器的作用，对钻井油基泥浆岩屑进行搅拌、推进。水泥窑窑尾热蒸汽从热源入口处进入，流经空心轴和空心圆盘，高温蒸汽进入浆式加热机的加热空心圆盘实现间接加热钻井油基泥浆岩屑。加热过程将产生热钻井油基泥浆岩屑、含油气体、不凝气、含油污水、污冷水，热钻井油基泥浆岩屑从浆式加热机物料出口排出，由封闭的装置送入管式离心机进行下一步处理；高温蒸汽的冷凝水为污冷水从浆式加热机热源出口处排出封闭由废水管道收集进入废水处理设施；加热过程产生的含油气体从浆式加热机气体出口封闭导入冷凝装置冷凝，冷却后的含油冷凝液送到废水处理设施油水分离，冷凝过程产生的少量基油经管道导入基油储存罐存放，不凝气经密封管道送入水泥生产系统的高温焚烧分解。

热钻井油基泥浆岩屑经底部入料口进入管式离心机，离心力迫使泥浆沿转鼓内壁向上流动，泥浆中密度高的固体颗粒在离心作用下沉降与外侧，并沿两侧的重液出口排出并经密闭管道导入固体颗粒储存仓备用，密度低的钻井液从顶部的轻质液出口排入钻井液储存罐存放。

案例2、案例3的处理工艺参数及处理后获得钻井油基泥浆岩屑性能参数见下表2：

钻井油基泥浆岩屑中含油大量的微小固体颗粒，在室温条件下时，浆体粘度很大，采用离心机分离固体颗粒的效果不佳。通过利用水泥窑窑尾的蒸汽，在盘式干燥器中加热废钻井油基泥浆岩屑，通过提高温度来降低其粘度值，从而提高离心机分离效率。通过案例2、案例3的实施结果可知，最终获得基油密度＜1.1g/cm³，运动粘度＜20mm²/s，满足二次配制钻井油基泥浆岩屑的要求。