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1、渦流式旋流器在鉆井廢液處理中的應(yīng)用 【摘 要】渦流式旋流器依據(jù)離心分離原理，用于分離液體中可沉淀固體物，可達(dá)到98%的分離效果。本文在分析油田鉆井廢液處理工況的前提下，探討了渦流式旋流器在鉆井廢液處理中的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了鉆井廢液處理工藝流程。 【關(guān)鍵詞】渦流式旋流器;鉆進(jìn)廢液;油田 0 前言 由于鉆井施工作業(yè)過程中會在較短的時間內(nèi)釋放出大量的鉆井廢液，此過程中廢棄鉆井液釋放流量比較大、固體顆粒物粒徑較小。渦流式旋流器依據(jù)離心分離原理，用于分離液體中可沉淀固體物，可達(dá)到98%的分離效果。過濾不需濾網(wǎng)、濾盤，無需反沖洗水，節(jié)約了排污水，沒有流量損失，設(shè)備的維護(hù)成本

2、非常低。本文在對廢棄泥漿粒徑、組分進(jìn)行細(xì)致分析的基礎(chǔ)上，研究了將渦流式旋流器應(yīng)用于大流量鉆井廢液的固液分離的工藝技術(shù)，以滿足現(xiàn)場一體化處理裝備正常使用。 1 旋流器在油田的使用 （1）在聯(lián)合站的應(yīng)用，可代替一級脫水與一級沉降。中轉(zhuǎn)站來液經(jīng)旋流器預(yù)分離處理后，油直接送至電脫水器，水直接送至污水處理站。簡化了工藝，節(jié)約了占地面積，降低了設(shè)備投資成本。 （2）在中轉(zhuǎn)站采用預(yù)分離旋流器解決中轉(zhuǎn)站就地放水與回?fù)接盟葐栴}。減少外輸液量，節(jié)約水資源，同時減少了運(yùn)行費(fèi)用。 （3）在邊緣地區(qū)的小區(qū)塊上直接處理油井采出液，將預(yù)分離旋流器及污水處理旋流器用于就地處理

3、與回注系統(tǒng)中，減少管網(wǎng)的鋪設(shè)，大大節(jié)約了投資，降低了開采成本。 （4）在井下分離方面，采用預(yù)分離旋流器與雙流泵配合，直接在井下對產(chǎn)出液進(jìn)行處理，可使采出原油的含水率由90%以上降至50%-80%，降低了原油開采成本，簡化了地面水處理工藝及設(shè)備。隨著產(chǎn)出液含水率的不斷提高，此項(xiàng)應(yīng)用必將迅速得到推廣，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 （5）將污水處理用旋流器制成移動式或固定式油一水分離設(shè)備，用于井下工具或其他工具的清洗等，減少油田廢水的排放，對節(jié)約能源及環(huán)境保護(hù)都具有積極的意義。 2 鉆井廢液處理工況分析 2.1 固體顆粒 通過分析鉆井廢液

4、的固體顆粒參數(shù)是5―75μm占80%;75μm―5mm占不到20%。同時有一個特殊性在于，需要流動性的固液分離系統(tǒng)，這就決定了不同地區(qū)地理?xiàng)l件下的顆粒特性發(fā)生變化，如顆粒粒度的分布。這個變化主要影響儲污室內(nèi)顆粒聚集的快慢，即影響排污口打開的頻率和持續(xù)時間。 2.2 處理能力需求 鉆井一開等施工作業(yè)過程中會在較短的時間內(nèi)釋放出大量的廢棄鉆井液，測算出的指標(biāo)是60m3/h。這個參數(shù)將決定渦流式旋流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)。還有一個參數(shù)是分離率達(dá)到90%，都將要在參數(shù)匹配中給予滿足。 2.3 注水指標(biāo) 中低滲透層注水指標(biāo)10mg/L，中高滲透層注水指標(biāo)為30mg/

5、L。 3 廢液處理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 目前在實(shí)際使用中有以下整體設(shè)計(jì)的工藝方案及性能[3]： 3.1 “兩級旋流串聯(lián)”工藝 此工藝的主要流程是采用兩級旋流器串聯(lián)起來實(shí)現(xiàn)含油污水的處理，其中第一級為臥式旋流器，第二級為立式旋流器，并且將其中的第一級旋流器作為粗略的分離，第二級旋流器作為精細(xì)的分離。采用“兩級旋流串聯(lián)”工藝，可以將1000mg/L左右的含油污水處理到30mg/L左右，達(dá)到了中、高滲透層的注水指標(biāo)，從而具有良好的現(xiàn)場應(yīng)用價值。 3.2 “單級旋流+過濾”工藝 此工藝流程是分別采用立式或臥式單級旋流器與過濾器相連接，廢液

6、經(jīng)一級旋流后，進(jìn)入過濾器裝置，進(jìn)行過濾處理。采用“單級旋流+過濾”工藝，可以將1000mg/L左右的含油污水處理到10mg/L以下，達(dá)到了中、低滲透層的注水指標(biāo)，同樣有更加良好的現(xiàn)場應(yīng)用價值。同時，該工藝簡單，運(yùn)行成本得以降低，且操作管理方便、快捷、靈活，可在不同地點(diǎn)建成不同規(guī)模的污水處理裝置，甚至可實(shí)現(xiàn)橇裝化或車裝化，實(shí)現(xiàn)污水的就地處理。 3.3 “兩級旋流串聯(lián)+過濾”工藝 此工藝是將廢液中的含油污水經(jīng)過臥式和立式兩級串聯(lián)的旋流器處理后，進(jìn)入過濾器裝置，過濾后的液流由底流口排出。過濾設(shè)備僅能將30mg/L左右的含油污水處理到3mg/L以下，這同“單級旋流+過濾”工藝相

7、比，處理指標(biāo)相差不是十分明顯，但卻增加了一級旋流設(shè)備的投資，顯然是不夠經(jīng)濟(jì)的。 綜上所述，選取“旋流器+過濾”的方案是最合適的。 但是，針對60m3/h的處理量需求，采用后過濾的措施顯然達(dá)不到這個處理量的需求。根據(jù)顆粒特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出以下方案，如圖1所示。 圖1 廢液處理系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)示意圖 第一級過濾是分離掉鉆井過程中產(chǎn)生的泥塊等大顆粒，第二級過濾是分離掉一些小的大顆粒級微粒，因?yàn)?00μm以上的顆粒都可以通過通過篩選方法去除，所以第三級過濾篩的孔徑選取300μm。 渦流式旋流器的主要顆粒處理范圍是10―300μm，基本包含了油田給的參數(shù)

8、范圍，對于5―10μm的顆粒會有一部分得到分離。因?yàn)?―10μm顆粒含量比較少且能夠?qū)崿F(xiàn)部分分離，所以整體上來講本套系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)90%的分離率。 這個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)同時考慮了油田現(xiàn)有處理設(shè)備，可以使用現(xiàn)在正在使用了廢水處理系統(tǒng)的一級過濾設(shè)備，從而減少了一次性投入。 采用渦流式旋流器的優(yōu)點(diǎn)在于： （1）特殊的接觸室、螺旋槽的入口形式，使得流場軸線與溢出口及分離筒軸線比較接近，分離效果比較好。 （2）分離筒為圓柱狀，分離主要發(fā)生在液流入口，分離筒下部有足夠的長度，有利于顆粒的沉降。 （3）排污口可以不定時打開，其余時間是關(guān)閉，顆粒沉降聚集在儲

9、污室，從而能夠滿足不同顆粒含量工況的需求，只需要解決排污口打開頻率的問題就可以了，比如在儲污室安裝一個超聲（下轉(zhuǎn)第206頁）（上接第202頁）波傳感器，檢測到污泥儲存將要滿的時候打開排污口。 4 渦流式旋流器結(jié)構(gòu)參數(shù)匹配 圖2 渦流式旋流器結(jié)構(gòu)圖 旋流器主要參數(shù)見表1。 表1 渦流式旋流器主要參數(shù) 5 小結(jié) 本文分析了旋流器在油田的使用情況、鉆井廢液處理系統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，然后在分析油田鉆井廢液處理工況后，設(shè)計(jì)了一套廢液處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)鉆井生產(chǎn)作業(yè)過程中大流量廢棄鉆井液排放階段的固液分離問題，可滿足現(xiàn)場一體化鉆井液廢液無害化處理中的大流量廢棄鉆井液處理的實(shí)際需要，具有較大的社會效益和環(huán)境效益。 【