Производственная система оборудования для утилизации отходов процесса бурения нефтяных скважин

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности и предназначена для переработки, обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов, образующихся в процессе бурения нефтяных скважин, в частности нефтесодержащих буровых шламов, обычно складируемых вблизи скважин, в буровых амбарах, пунктах временного размещения нефтесодержащих отходов: жидких, пастообразных и твердых. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности утилизации нефтесодержащих отходов, образующихся при бурении нефтяных скважин. Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в повышении качества товарной продукции - брикетов (получаемых из твердой фазы, выделенной из нефтесодержащих отходов) за счет повышения их прочностной характеристики и обеспечение возможности утилизации этих брикетов в качестве искусственного камня, щебня и т.п. для производства строительных изделий и конструкций и/или реализуемых для дорожного строительства. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым техническим решением - полезной моделью «Производственной системой оборудования для утилизации процесса бурения нефтяных скважин», включающей приемно-усреднительные емкости, насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые промежуточные емкости, имеющие соединения с узлом для приготовления и дозировки химических реагентов для обработки буровых нефтяных шламов, выход из промежуточной емкости направлен в трехфазную центрифугу, соединенную со сборником нефтяной и

водной фракций и контейнером для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, питающий бункер, наклонную вращающуюся печь, обогреваемую топочными газами, снабженную разгрузочным устройством, контейнеры-сборники термообработанных материалов, направляемых в систему брикетирования. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что контейнеры для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов имеет технологическое соединение с обогреваемыми баками с мешалками, снабженными загрузочными люками, патрубками для подвода в бак-репульпатор воды и патрубок, соединяющий бак-репульпатор с дозатором поверхностно-активных веществ (ПАВ), выход из бака-репульпатора направлен в трехфазную центрифугу, соединенную со сборниками нефтяной и водной фракций, контейнеры для сбора твердой фазы, имеют соединение с питающим бункером, наклонной вращающейся печью, снабженной топкой, и соединенной со сборниками нефтяной фракции, факел пламени из топки направлен непосредственно во внутренне пространство вращающейся печи, контейнеры-сборники термообработанных материалов имеют соединения со смесителем на входе в который имеется загрузочное устройство цемента из бункера-дозатора и патрубок для подачи в смеситель воды, а выход из смесителя направлен в систему брикетирования.

Предлагаемая полезная модель относится к области нефтедобывающей промышленности и предназначена для переработки, обезвреживания и утилизации нефтесодержащих отходов, образующихся в процессе бурения нефтяных скважин, в частности нефтесодержащих буровых шламов, обычно складируемых вблизи скважин, в буровых амбарах, пунктах временного размещения нефтесодержащих отходов: жидких, пастообразных и твердых.

Известно техническое решение (Патент РФ №2182563 по заявке №2000106103/12 с приор, от 15.03.2000; Опубл.: 20.05.2002; МПК⁷ С02F 11/00, С02F 1/40. "Система для сбора, переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов").

Известная "Система для сбора, переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов" содержит последовательно соединенные модуль сбора и перекачки шлама, фильтр, сепаратор, причем на вход фильтра подключен выход первого блока подачи эмульгатора, а выход фильтра соединен с входом накопителя крупных механических частиц; выход сепаратора по легкой фракции соединен со входом в нагреватель, на вход которого также подключен выход второго блока подачи деэмульгатора и выход блока подачи водяного пара; двухфазную центрифугу, один выход которой соединен со входом трехфазного центробежного сепаратора, один выход которого соединен со входом емкости сбора очищенной нефти; выход сепаратора по тяжелой фракции через третье устройство подачи осадка подключен ко входу экстрактора, на другие два входа которого подключены блок подачи водяного пара и блок подачи растворителя соответственно; устройство обработки ферментами, выход которого сообщен с одним из

входов устройства биологической деструкции, а другой вход последнего соединен с выходом первой системы аэрации, вход которой первым насосом соединен с выходом устройства биологической деструкции, при этом выход устройства биологической деструкции подключен также на вход устройства вывода очищенного песка; выход сепаратора по водно-иловой суспензии с помощью насоса подачи водно-иловой суспензии подключен на вход культиватора, на второй вход которого по цепи обратной связи с его же выхода с помощью второго насоса подключен выход второй системы аэрации; один из входов сепаратора через приемное устройство сепаратора соединен с блоком подачи водяного пара, выход по тяжелой фракции из нагревателя через первую акустическую систему подключен на вход двухфазной центрифуги; два выхода экстрактора по воде и взвеси подключены на соответствующие входы сепаратора, а третий выход экстрактора по песку через вторую акустическую систему с помощью четвертого устройства подачи осадка сообщен со входом устройства обработки ферментами; выход сепаратора по воде через первый акустический фильтр с помощью насоса подачи воды подключен ко входу модуля сбора и перекачки шлама; второй выход второй системы аэрации через четвертую акустическую систему подключен с третьему входу культиватора, а его выход через второй акустический фильтр подключен ко второму входу модуля сбора и перекачки шлама; второй выход трехфазного центробежного сепаратора с помощью второго устройства подачи осадка и третий выход трехфазного центробежного сепаратора подключены к соответствующим входам сепаратора.

Недостатком данного известного технического решения является сложность конструкции и сложности, связанные с эксплуатацией " Системы для сбора, переработки нефтяных шламов и обезвреживания грунтов ".

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату является известное техническое решение (Патент РФ на ПМ №71730 по заявке №2007139480/22 с приор. от

24.10.2007. Зарег. и опубл. 20.03.2008. Бюл. №8. МПК ⁸ F23В 10/00) «Промышленный технологический комплекс по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов» - принято за ПРОТОТИП.

Техническое решение по прототипу включает в себя: обогреваемые приемно-усреднительные емкости (1), сетчатые фильтры (на рис. не показаны), насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые и теплоизолированные промежуточные емкости (2), контейнеры для сбора твердой фазы, сборные емкости для очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов, промежуточные емкости (2) имеют соединения с узлом (3) приготовления и дозировки химических реагентов для обработки нефтешламов, а выход из промежуточных емкостей (2) через насосную систему направлен в высокоскоростную трехфазную центрифугу (4), соединенную со сборниками нефтяной (5) и водной (6) фракции и контейнерами (7) для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, контейнеры (7) имеют шнековые соединения со смесителями-сушилками (9-1 и 9-2), выход из которых шнековым транспортером (на рис.не показан) соединен с питающим бункером (10) термодесорбера (11), обогреваемого топочными газами и выполненного в виде наклонной вращающейся трубчатой печи (12) и помещенной в неподвижно-установленный корпус (13) термодесорбера (11), снабженного разгрузочным устройством (14), выполненным в виде водоохлаждаемой трубы с помещенным в нее выгружным шнековым конвейером (15) с полым водоохлаждаемым валом, выход из разгрузочного устройства (14) направлен в контейнеры-сборники (16) термообработанных материалов, направляемых в систему брикетирования (17), выходная камера (18) термодесорбера (11) соединена с орошаемым скруббером (19) для очистки отходящих газов от пыли, низкокипящих конденсирующихся углеводородов, скруббер (19) снабжен капле-, туманоулавителями (20), установленными в верхней части скруббера, выход суспензии масло-пыль из нижней зоны скруббера (19) через циркуляционный насос (21) направлен в систему фильтров (22-1 и 22-2),

соединенную со сборной емкостью (23) с конденсировавшимся маслом и через водоохлаждаемый теплообменник (25) маслоорошаемой системой скруббера, сборная емкость имеет также соединение с резервуарами (емкостью) (24) для хранения и последующей отгрузки потребителям очищенных от посторонних примесей нефтепродуктов (масел), после фильтров для очистки масла от взвешенных частиц (22-1 и 22-2) установлен сборник (26) твердой фазы, уловленной в скруббере (19) сборник (26) имеет соединения со смесителями-сушилками (9-1 и 9-2), к этим сушилкам также подсоединен через дозировочный бункер (27) контейнер (28) с замазученной землей, для вывода из верхней части скруббера (19) легколетучих углеводородов над пыле-каплеотбойниками (20) установлен штуцер (29), имеющий соединения с дожигательной камерой сгорания (30), снабженной горелкой (31) и воздуходувками (32-1 и 32-2), подсоединенными непосредственно к дожигательной камере (30), и горелке (31), выход горячих топочных газов из дожигательной камеры сгорания направлен на вход (33) термодесорбера и в смесители-сушилки (9-1 и 9-2), для вывода охлажденных топочных газов из термодесорбера установлен вентилятор (34).

Известный по прототипу "Промышленный технологический комплекс по переработке и утилизации нефтесодержащих отходов" работает и эксплуатируется следующим образом.

Исходные нефтешламы, поступающие на переработку, обезвреживание и последующую утилизацию загружают в приемные обогревательные емкости

(1), снабженные перемешивающими устройствами. Из этих емкостей затем подогретые нефтесодержащие отходы через специальные сетчатые фильтры грубой очистки с помощью системы насосов перекачивают для дальнейшего нагрева и химической обработки в промежуточные обогревательные и теплоизолированные емкости (2), снабженные мешалками. Из узла (3) для приготовления и дозировки химических реагентов в промежуточные емкости (2) подают и/или закачивают растворы коагулянтов, деэмульгаторов и флокулянтов; нагретые и обработанные вышеуказанными химическими

реагентами нефтесодержащие отходы направляют (закачивают насосами) на высокоскоростную трехфазную центрифугу (4), а которой происходит разделение нефтяной, водной и твердой фаз (фракций). Нефтяную фракцию собирают в сборнике (5), водную фракцию - в сборнике (6), а твердую фазу - осадок собирают в контейнеры (7-1). Из этих контейнеров (7-1) твердую фазу - осадки шнековыми соединениями (8) загружают в смесители-сушилки (9-1 и 9-2), откуда осадки шнековым транспортером подают в питающий бункер (10) термодесорбера (11), из питающего бункера (10) осадок, содержащий до 15% нефтепродуктов направляют в наклонную вращающуюся трубчатую печь (12), обогреваемую снаружи топочными газами и помещенную в неподвижно установленный корпус (13) термодесорбера (11). Термообработанный материал - в виде порошкообразной массы через разгрузочное устройство (14) удаляется из термодесорбера (11) и выгружным шнековым конвейером (15), помещенным в водоохлаждаемую трубу, выгружается в контейнеры-сборники (16) и направляется затем в систему брикетирования (17). Паро-, пыле-газовая смесь, образующаяся в процессе термообработки-термодесорбции поступает из выходной камеры (18) термодесорбера в маслоорошаемый скруббер (19), в котором происходит улавливание пыли, выносимой из термодесорбера и конденсация низкокипящих углеводородов (масел), которые циркуляционным насосом (21) подают на систему фильтров (22-1 и 22-2) - для очистки сконденсировавшихся нефтепродуктов от твердой фазы (пыли). Очищенные от пыли масла частично подают в водоохлаждаемый теплообменник (25) и, затем, в скруббер (19) для орошения паро-, пыле-газовой смеси, поступающей из термодесорбера. Часть сконденсировавшихся нефтепродуктов (масел) из сборной емкости (23) закачивают (или передают самотеком) в резервуар (емкость) (24) для накопления, хранения и последующей отгрузки потребителям как товарного продукта и/или полупродукта. Фильтры - систему фильтров (22-1 и 22-2) разгружают, осадок - выделенную из масла пылевую фракцию термообработанных

нефтесодержащих отходов собирают в сборниках (26), откуда направляют на смешение с другими твердыми нефтесодержащими отходами, в смесители-сушилки (9-1 и 9-2) подают из контейнера (28) и дозировочного бункера (27) замазученную землю, все объединенные твердые нефтесодержащие отходы в смесителях-сушилках (9-1 и 9-2) тщательно перемешивают при нагревании топочными газами, выходящими из дожигательной камеры, и загружают затем в термодесорбер (11).

Образующиеся в процессе термообработки нефтешламов в термодесорбере (11) отходящие газы - легколетучие углеводороды удаляются из верхней части скруббера (11) через штуцер (29) и направляются в так называемую "дожигательную камеру" сгорания (30), снабженную горелками (31), для обеспечения нормального режима сгорания углеводородов к дожигательной камере (30) и горелке (31) подсоединены воздуходувки (32-1 и 32-2), обеспечивающие требуемую подачу воздуха (кислорода) в камеру сгорания и непосредственно в горелке, образующиеся горячие топочные газы из дожигательной камеры сгорания поступают через штуцер (33) термодесорбера (11) и, одновременно в смесители-сушилки (9-1 и 9-2). Частично охлажденные топочные газы выводятся из термодесорбера с помощью вентилятора (34).

Таким образом, в соответствии с предложенным техническим решением легколетучие углеводороды, образующиеся в процессе термообработки различных твердых нефтесодержащих отходов производства утилизируются непосредственно в общей технологической схеме. Благодаря этому процессы термообработки нефтесодержащих отходов протекают в автотермическом режиме: количество тепла, образующееся за счет сгорания легких углеводородов, удаляемых из верхней части скруббера (19) оказывается вполне достаточным для проведения процесса термодесорбции. Некоторое количество (очень небольшое) топлива (дизельное топливо, природный газ и т.п.) необходимо лишь в первоначальный момент - т.е. в момент запуска ("розжига") промышленного технологического комплекса в работу, после

чего, "Система" работает "сама на себя", при этом дополнительно производятся очищенные от примесей нефтепродукты, пригодные для реализации в качестве товарных продуктов и/или полупродуктов.

Недостатком технического решения по прототипу является неудовлетворительное качество брикетов, получаемых из твердой фазы - после термодесорбции большей части нефтепродуктов.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности утилизации нефтесодержащих отходов, образующихся при бурении нефтяных скважин.

Технический результат, который может быть получен при реализации предлагаемой полезной модели заключается в повышении качества товарной продукции - брикетов (получаемых из твердой фазы, выделенной из нефтесодержащих отходов) за счет повышения их прочностной характеристики и обеспечение возможности утилизации этих брикетов в качестве искусственного камня, щебня и т.п. для производства строительных изделий и конструкций и/или реализуемых для дорожного строительства.

Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемым техническим решением - полезной моделью «Производственной системой оборудования для утилизации процесса бурения нефтяных скважин», включающей (рис.2) приемно-усреднительные емкости (11), насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые промежуточные емкости (2), имеющие соединения с узлом (3) для приготовления и дозировки химических реагентов для обработки буровых нефтяных шламов, выход из промежуточной емкости (2) направлен в трехфазную центрифугу (4-1), соединенную со сборником нефтяной (5) и водной (6) фракций и контейнером (7-1) для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, питающий бункер (8), наклонную вращающуюся печь (9), обогреваемую топочными газами, снабженную разгрузочным устройством (10), контейнеры-сборники (11) термообработанных материалов, направляемых в

систему брикетирования (12). Новым в предлагаемой полезной модели является то, что контейнеры (7-1) для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов имеет технологическое соединение с обогреваемыми баками (13) с мешалками, снабженными загрузочными люками, патрубками для подвода в бак-репульпатор воды и патрубок, соединяющий бак-репульпатор с дозатором поверхностно-активных веществ (ПАВ) (14), выход из бака-репульпатора направлен в трехфазную центрифугу (4-2), соединенную со сборниками нефтяной (5-2) и водной фракций (6), контейнеры для сбора твердой фазы (7-2), имеют соединение с питающим бункером (13), наклонной вращающейся печью (9), снабженной топкой (14), и соединенной со сборниками нефтяной фракции (15-1) и (15-2), факел пламени из топки направлен непосредственно во внутренне пространство вращающейся печи (9), контейнеры-сборники (11) термообработанных материалов имеют соединения со смесителем (15) на входе в который имеется загрузочное устройство (16) цемента из бункера-дозатора (17) и патрубок для подачи в смеситель (15) воды, а выход из смесителя направлен в систему брикетирования (12).

РЕАЛИЗАЦИЯ ПРЕДЛАГАЕМОЙ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Предлагаемая - вышеописанная полезная модель - «Производственная система оборудования для утилизации отходов процесса бурения нефтяных скважин» работает и эксплуатируется следующим образом.

Отходы процесса бурения нефтяных скважин (нефтесодержащие шламы) из приемно-усреднительной емкости (1) поступают в обогреваемую промежуточную емкость (2), в которую подают - из узла (3) химические реагенты. После обработки содержимое из емкости (3) направляют в трехфазную центрифугу (4-1). Нефтяную фракцию собирают в сборнике (5-1), а водную в сборнике (6-1). Твердую фазу выгружают в контейнер (7-1), из которого через питающий бункер (8) направляют в бак-репульпатор (13),

предварительно заполненный водой, затем в этот бак-репульпатор (13) подают поверхностно-активные вещества (ПАВ) - из дозатора (3). После репульпации образующуюся пульпу подают в трехфазную центрифугу (4-2). Нефтесодержащую фракцию собирают в сборники (5-2), а водную в сборники (6-2). Твердую фазу выгружают в контейнер (7-2) и направляют в питающий бункер (13) вращающейся печи (9), в топку которой подают нефтесодержащие фракции из сборников (5-1) и (5-2). Термообработанные материалы из вращающейся печи через разгрузочное устройство выгружают в контейнер-сборник (11), из которого их загружают через загрузочное устройство (16) в смеситель (15). В смеситель (15) подают также цемент из бункера-дозатора (17) и через патрубок заливают воду. После перемешивания пастообразную массу подают в систему брикетирования (12) из которой получаемые продукты поступают на склад готовой продукции и затем отгружают потребителям.

Производственная система оборудования для утилизации отходов процесса бурения нефтяных скважин, включающая приемно-усреднительные емкости, насосы, трубопроводы с запорно-регулирующей арматурой, обогреваемые промежуточные емкости, имеющие соединения с узлом для приготовления и дозировки химических реагентов для обработки буровых нефтяных шламов, выход из промежуточной емкости направлен в трехфазную центрифугу, соединенную со сборником нефтяной и водной фракций и контейнером для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, питающий бункер, наклонную вращающуюся печь, обогреваемую топочными газами, снабженную разгрузочным устройством, контейнеры-сборники термообработанных материалов, направляемых в систему брикетирования, отличающаяся тем, что контейнеры для сбора твердой фазы, выделенной из нефтешламов, имеют технологическое соединение с обогреваемыми баками с мешалками, снабженными загрузочными люками, патрубками для подвода в бак-репульпатор воды и патрубок, соединяющий бак-репульпатор с дозатором поверхностно-активных веществ (ПАВ), выход из бака-репульпатора направлен в трехфазную центрифугу, соединенную со сборниками нефтяной и водной фракций, контейнеры для сбора твердой фазы имеют соединение с питающим бункером, наклонной вращающейся печью, снабженной топкой и соединенной со сборниками нефтяной фракции, и факел пламени из топки направлен непосредственно во внутренне пространство вращающейся печи, контейнеры-сборники термообработанных материалов имеют соединения со смесителем, на входе в который имеются загрузочное устройство цемента из бункера-дозатора и патрубок для подачи в смеситель воды, а выход из смесителя направлен в систему брикетирования.