[发明专利]脱水系统

说明书

技术领域

本公开总体上涉及在钻井液废料处理和钻井液体积缩减中使用的脱 水系统。更具体而言，本公开涉及结合干态和/或液态絮凝剂来源的脱水系 统。再具体而言，本公开涉及自动且整装的(self-contained)干态和/或液态 脱水系统。

背景技术

通常，废料处理脱水系统将固体和细颗粒从钻井液的液相中分离，从 而留下澄清的水溶液。在钻井操作中，脱水可以净化废液，例如与来自转 盘、泥浆罐、泥浆泵、发电机、以及来自围绕钻机的任何其它出料点的水 混合的钻井液。典型地，脱水废料处理系统通过凝结、絮凝和/或机械分离 对钻井液进行清洁。

凝结发生在固体上的静电荷减少、从而破坏固体的稳定并允许其通过 范德华力被吸引到其它固体上时。絮凝是单个固体颗粒结合成多个颗粒的 聚集体。絮凝是物理的，而不是与电有关的，并且发生在絮凝聚合物链的 一个链节同时吸附到多于一个颗粒上的情况下。机械分离包括从溶液中移 除固体颗粒的机械设备(例如，水力旋流器和离心分离机)。

典型地，用于在钻井液的脱水中从溶液中移除固体的方法包括使用钙 基或氯基离子污染复制天然泥浆絮凝机理。将石灰和各种氯源(例如 AlCl₃)用于絮凝。如上所述，然后可以通过重力过滤和/或机械设备将固 体聚集体分离出来。然而，由于引入非分散性的、抑制性水基钻井液(例 如部分水解的聚丙烯酰胺和KCl)，已将泥浆系统内的粘土颗粒调节为抗 离子污染(即，抗絮凝和/或抗聚集的)。因此，水基钻井液的脱水需要多 电荷、高分子量聚合物用于絮凝。

典型地，用于絮凝作用的聚合物是以干态形式制备的，并且在处理泥 浆体系之前由脱水系统操作者混合到溶液中。此外，由于将干态聚合物加 入到液体中，因此需要陈化过程以使干态聚合物活化。此外，这些聚合物 趋向于是吸湿性的，并且因而具有有限的储存期限。因此，当被存放在室 外储存设备中，如在当前商业钻井操作中典型地发生的被存放在室外储存 设备中时，吸湿性聚合物吸收水，从而减少其有效寿命。此外，聚合物在 当前商业系统中典型地暴露于宽的温度变化，从而进一步导致有效寿命降 低。由于对聚合物溶液陈化的需要、分批混合、和当前商业系统中的有限 寿命，因此干态絮凝剂脱水系统的管理是昂贵并且资源依赖性的。

响应水基钻井液的应用的增长，很多公司现在制备提供活性和有效寿 命增加的逆乳液液态絮凝剂和凝结剂。然而，由于它们的纳米乳液配方， 这些产品需要用于破乳和活化的高能量。此外，当暴露于潮湿和宽的温度 变化时，液态絮凝剂和凝结剂仍经历寿命降低。因此，液态絮凝剂和凝结 剂在当前商业系统中不会一直有效地起作用。

因此，存在对于整装的、环境调节的(climatized)并且自动的脱水系统 的需要。

发明内容

根据一方面，本文公开的实施方案涉及包括以下部分的系统：进料器、 陈化罐、设置在进料器和陈化罐之间的多喷射器(polyductor)、以及与分离 设备和陈化罐流体连接的絮凝剂溶液泵。此外，该系统包括便携式滑动底 板(skid)以容纳进料器、陈化罐、多喷射器、以及絮凝剂溶液泵。在某些实 施方案中，多喷射器被设置为将液体与来自进料器的干态絮凝剂混合并将 所得到的絮凝剂溶液分散在陈化罐中，陈化罐被设置为接收絮凝剂溶液， 并且絮凝剂溶液泵被设置为从陈化罐中移除絮凝剂溶液。

另一方面，本文公开的实施方案涉及包括以下部分的系统：液态絮凝 剂供应罐、陈化罐、定量泵、水增压泵以及与分离设备和陈化罐流体连接 的絮凝剂溶液泵。此外，该系统包括容纳液态絮凝剂供应罐、陈化罐、定 量泵、水增压泵以及絮凝剂溶液泵的便携式滑动底板。在某些实施方案中， 定量泵被设置为将来自液态絮凝剂供应罐的液态絮凝剂分散到与定量泵、 陈化罐和水增压泵连接的管道中，水增压泵向管线提供用于与液态絮凝剂 混合以形成液态絮凝剂溶液的水，液态絮凝剂溶液在陈化罐中陈化，并且 絮凝剂溶液泵被设置为将液态絮凝剂溶液从陈化罐中移除。