Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения
Владельцы патента RU 2599743:
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Союзгазтехнология" (RU)
Изобретение относится к способам переработки и утилизации отходов бурения в период испытания или освоения скважины. Техническим результатом является повышение надежности и эффективности ликвидации жидкой фазы отходов бурения отработанных буровых растворов, а также повышение экологической защиты окружающей среды. Представлен способ утилизации жидкой фазы отходов бурения, при котором первоначально накапливают жидкую фазу отходов бурения. После накопления жидкой фазы отходов бурения насосом подают жидкую фазу отходов бурения в установку термической ликвидации сточных вод и осуществляют их распыление, одновременно к установке термической ликвидации сточных вод подводят под давлением газ посредством системы подвода непосредственно от источника углеводородов, распыляют его и поджигают. При этом поддерживают температуру подаваемой жидкой фазы отходов бурения не ниже 0°С, а также поддерживают разницу атмосферного давления и давления, подаваемого в трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод газа, не ниже 1 атм, причем соблюдают число Рейнольдса, по меньшей мере 1, для течения углеводородов через трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Заявляемое изобретение «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения» относится к горной промышленности, а именно к способам переработки и утилизации отходов бурения в период испытания или освоения скважины, и может найти применение в нефтегазодобывающей промышленности.
Известен, способ нейтрализации газожидкостной смеси, который реализуется установкой, описанной в патенте РФ на ПМ №38356, МПК E21B 47/00, E21B 49/00, опубл. 10.06.2004, когда газожидкостную смесь подают под давлением в двухфазный сепаратор, где за счет гравитации изменения направления и скорости потока производят ее разделение на жидкую и газовую фазы, причем в линию приема газожидкостной смеси перед регулятором давления впрыскивают нейтрализатор сероводорода и меркаптаны, после чего газожидкостную смесь направляют в двухфазный сепаратор, в котором весь свободный попутный газ, выделившийся из нефти с незначительным содержанием сероводорода и меркаптанов, переходит в газовую фазу и его отводят по линии отвода газа и направляют на факельную установку для термического обезвреживания. Жидкую фазу, содержащую частично разгазированную водонефтяную смесь, направляют на второй сепаратор, где жидкость также разделяется на жидкую и газовую фазы, откуда газ направляют на факельную установку для термического обезвреживания, а жидкую фазу направляют на блок вакуумирования, где выделяют свободный газ и направляют на факельную установку для термического обезвреживания. Оставшуюся жидкую фазу направляют в цистерны на отстой, причем выделившийся при отстое газ также направляют на факельную установку для термического обезвреживания.
Недостатком известного способа нейтрализации газожидкостной смеси является то, что он технологически сложен и кроме того, он имеет ограниченные функциональные возможности, высокую себестоимость.
Данный недостаток обусловлен тем, что из-за громоздкости таких дорогостоящих узлов, как блоки вакуумирования известный способ зависим от условий его применения, в частности он неприемлем в полевых условиях.
Известен также способ исследования скважин и нейтрализации газожидкостной смеси, который реализуется установкой, описанной в патенте РФ на ПМ №13910, МПК E21B 47/00, опубл. 10.06.2000, при котором газожидкостную смесь подают по линии приема газоконденсатной смеси на трехфазный сепаратор, где под действием гравитационных сил, изменения скорости и направления потока разделяется на газ, газовый конденсат и пластовую воду. Газовый поток направляют по линии отвода газа на факел, пластовую воду на линию отвода воды и далее для испарения в факел установки для термического обезвреживания. Газовый конденсат направляют в сепаратор отстоя воды, соединенный с линиями межблочных коммуникаций, и блоком стабилизации жидких углеводородов, включающим емкости дегазации и стабилизации углеводородов.
Недостатком известного способа является низкая эффективность, большая загрязненность окружающей среды и сложное дорогостоящее громоздкое оборудование, высокая себестоимость.
Данный недостаток обусловлен сложностью конструкции и наличием оборудования больших размеров, что влечет за собой увеличение времени на его монтаж-демонтаж, а также загрязнение окружающей среды при утилизации газов из-за наличия в выбросах вредных соединений.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению, является принятый за прототип способ ликвидации сточных вод при газогидродинамических исследованиях скважин, (см. Патент РФ №2517672, МПК E03F 1/00, C02F 1/00, опубл. 27.05.2014), при котором сточные воды первоначально накапливают, затем, после накопления сточных вод, насосом под давлением подают сточные воды в змеевик, где производят их распыление на мельчайшие фракции и, в дальнейшем, их направляют к распылительной форсунке, которую помещают в пламя факела газофакельной установки.
Недостатком способа является низкая надежность и экологическая эффективность ликвидации сточных вод.
Задачей заявляемого изобретения является эффективность ликвидации сточных вод и сохранение окружающей среды.
Технический результат, обеспечиваемый заявляемым изобретением «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения», состоит в повышении надежности, и эффективности ликвидации жидкой фазы отходов бурения, а также повышении экологической защиты окружающей среды.
Указанный результат достигается тем, что в известном способе утилизации жидкой фазы отходов бурения, при котором первоначально накапливают жидкую фазу отходов бурения, согласно изобретению после накопления жидкой фазы отходов бурения насосом подают жидкую фазу отходов бурения в установку термической ликвидации сточных вод и осуществляют их распыление, одновременно к установке термической ликвидации сточных вод подводят под давлением газ посредством системы подвода непосредственно от источника углеводородов, распыляют его и поджигают, при этом поддерживают температуру подаваемой жидкой фазы отходов бурения не ниже 0°C, а также поддерживают разницу атмосферного давления и давления, подаваемого в трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод газа, не ниже 1 атм, причем соблюдают число Рейнгольдса, по меньшей мере 1, для течения углеводородов через трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод, а в качестве источника углеводородов используют скважину, пробуренную на пласт, содержащий углеводороды.
Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.
В отличие от известных аналогов и прототипа применение способа утилизации жидкой фазы отходов бурения, при котором первоначально осуществляют подачу жидкой фазы отходов бурения, после накопления жидкой фазы насосом подают жидкую фазу отходов бурения в установку термической ликвидации сточных вод, к которой подводят углеводороды непосредственно из скважины посредством системы подвода углеводородов, при этом соблюдение числа Рейнгольдса, по меньшей мере 1, для течения углеводородов через трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод, т.е. соблюдение соотношения скорости газа к диаметру проходной трубы, обеспечивает смешивание жидкостей за счет скоростей газа, превышающих ламинарные течения, т.е. образовывающиеся вихревые течения смешивают газ с подаваемой жидкой фазой отходов бурения, что увеличивает эффективность термической ликвидации отходов бурения, а также повышают экологическую защиту окружающей среды. Использование в качестве источника углеводородов, непосредственно, скважины, пробуренной на пласт, содержащий углеводороды, позволяет быстро и эффективно обеспечить утилизацию жидкой фазы отходов бурения, при этом полностью исключают загрязнение окружающей среды, в частности исключается попадание жидкой фазы отходов бурения в водоемы и почву. Поскольку используемый технологический процесс заявляемого способа очень прост, он не требует сложного монтажа и демонтажа оборудования, что обеспечивает бесперебойность процесса, эффективность и надежность утилизации жидкой фазы отходов бурения. Кроме того, используемое для реализации заявляемого способа оборудование легко трансформируется. Причем совокупность признаков заявленного способа обеспечивает также эффективную бесперебойную подачу жидкой фазы отходов бурения для утилизации.
По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков заявляемого изобретения «Способ утилизации жидкой фазы отходов» не известен из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения» критерию «новизна».
По мнению заявителя сущность заявляемого изобретения не следует главным образом из известного уровня техники, так как из него не выявляется вышеуказанное влияние на достигаемый технический результат - новое свойство объекта - совокупности признаков, которые отличают от прототипа заявляемое изобретение, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения» критерию "изобретательский уровень".
Совокупность существенных признаков, характеризующих сущность изобретения «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения» может быть многократно использована в производстве в различных регионах для с получением технического результата, заключающегося в повышении эффективности утилизации жидкой фазы отходов бурения и повышении экологической защиты окружающей среды, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого объекта критерию «промышленная применимость».
Сущность заявляемого изобретения «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения» поясняется примером конкретного выполнения с иллюстрацией на фиг. 1, где изображена технологическая схема способа утилизации жидкой фазы отходов бурения.
Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения реализуется посредством системы примененного оборудования, смонтированного непосредственно на буровой площадке. Система примененного оборудования содержит емкость 1 для хранения жидкой фазы отходов бурения, выполненную в виде мерника, в котором в процессе бурения скважины накапливают жидкую фазу 2 отходов бурения. Емкость 1 для хранения жидкой фазы 2 отходов бурения связана трубопроводом 3 с насосом 4, который, в свою очередь, связан с системой подвода 5 жидкой фазы 2 отходов бурения, соединенной с вытянутой кольцевой цилиндрической камерой 6 установки термической ликвидации сточных вод 7, связанной системой подвода углеводорода 8 со скважиной 9, пробуренной на пласт, содержащий углеводороды, т.е. являющейся источником углеводородов. По системе подвода углеводорода 8 газ попадает через цилиндрическую камеру 10 к системе форсунок 11, обеспечивающих факел 12 установки термической ликвидации сточных вод 7. Вытянутая кольцевая цилиндрическая камера 6, в которую поступала жидкая фаза отходов бурения, также была оснащена системой форсунок 13. Для безопасности обслуживающего персонала перед установкой термической ликвидации сточных вод 7 устанавливается теплоотражающий экран 14.
Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения осуществляли следующим образом.
Первоначально накапливали отработанные буровые растворы от одной и более скважин в емкости 1 для хранения жидкой фазы 2 отходов бурения. Если температура окружающей среды была низкой (менее 0°C), то емкость 1 с жидкой фазой 2 отходов бурения подогревали, при этом использовали углеводородный газ от скважины 9, являющейся источником углеводородов. Затем из емкости 1 для хранения жидкой фазы 2 отходов бурения по трубопроводу 3 насосом 4 откачивали жидкую фазу отходов бурения с температурой 8°C по системе подвода 5 в вытянутую кольцевую цилиндрическую камеру 6, установки термической ликвидации сточных вод 7, откуда ее под давлением направляли к форсункам 13. Одновременно через систему подвода углеводорода 8, связанную со скважиной 9, являющейся источником углеводородов, осуществляли бесперебойный подвод углеводородного газа от скважины 9 и создавали в системе подвода углеводорода 8 разницу атмосферного давления и давления, подаваемого в трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод газа, 2 атм, при этом соблюдали число Рейнольдса 1200, т.е. поддерживали соотношение произведения скорости газа и диаметра проходной трубы к кинематической вязкости V*D/v=1200 (число Рейнольдса). По удлиненной цилиндрической камере 10 газ направляли к системе форсунок 11, где газ поджигали, т.е. образовывали факел 12. Одновременно производили разбрызгивание жидкой фазы отходов бурения с помощью форсунок 13, которые превращали жидкую фазу отходов бурения в пар, и за счет скорости газа, превышающей ламинарные течения с образованием вихревых течений, смешивали газ с подаваемой жидкой фазой отходов бурения. Под действием высокой температуры факела 12 фракцию пара жидкой фазы отходов бурения испаряли.
Применение предложенного изобретения «Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения» позволяет повысить качество и эффективность утилизации жидкой фазы отходов бурения, а также повысить экологическую защиту окружающей среды.
1. Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения, при котором первоначально накапливают жидкую фазу отходов бурения, отличающийся тем, что после накопления жидкой фазы отходов бурения насосом подают жидкую фазу отходов бурения в установку термической ликвидации сточных вод и осуществляют их распыление, одновременно к установке термической ликвидации сточных вод подводят под давлением газ посредством системы подвода непосредственно от источника углеводородов, распыляют его и поджигают, при этом поддерживают температуру подаваемой жидкой фазы отходов бурения не ниже 0°С, а также поддерживают разницу атмосферного давления и давления, подаваемого в трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод газа, не ниже 1 атм, причем соблюдают число Рейнольдса, по меньшей мере 1, для течения углеводородов через трубное пространство установки термической ликвидации сточных вод.
2. Способ утилизации жидкой фазы отходов бурения по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника углеводородов используют скважину, пробуренную на пласт, содержащий углеводороды.
