一、技术领域

本发明涉及油气田钻井废弃物固液四相分离随钻处理的装置，是实现钻井 废弃物中钻井岩屑、钻井泥浆、钻井污水和污油四相分离的成套设备，特别是 设计一种钻井废弃物固液四相分离设备。

二、背景技术

油气田钻井废弃物是钻井岩屑、钻井泥浆、钻井污水和少量污油的混合物， 是一种相当稳定的胶态悬浮体系，含有粘土、加重材料、各种化学处理剂、污 水、污油及钻屑等，危害环境的主要化学成分有烃类、盐类、各类聚合物、重 金属离子、重晶石中的杂物和沥青等改性物，这些污染物具有高色度、高石油 类、高COD、高悬浮物、高矿化度等特性，是石油勘探开发过程中产生的主要污 染物。油气田每钻完一口井，都要在原地丢下一个废弃的泥浆池。一个油气田 有成千上万口井，就有成千上万个废弃物泥浆池，每个泥浆池中的钻井废弃物 少则有几百方，多则有几千方。这些废弃物若在井场堆放或掩埋，一旦被雨水 浸泡、河流冲刷，就会对周围的土壤、水源、农田和空气造成十分严重的污染。 对钻井废弃物中钻井岩屑、钻井泥浆、钻井污水和污油四相进行分离后，有利 于分类处理和综合利用，为实现随钻处理和根治钻井废弃物污染创造先决条件， 具有重大现实意义。

在此之前，大部分油气田都采用了对钻井废弃物固化填埋的方法对钻井废 弃物进行处理。实际上，固化法就是向钻井废弃物中加入大量的固化剂(占废 弃物总量的1/3左右)，使其中的水分被吸附固化成假性土壤后就地掩埋。所加 入的固化剂主要有：粉煤灰、石灰、水泥、水玻璃等。这就大大地增加了废弃 物的总量和综合利用的成本。更严重的是，掩埋后废弃物的浸出液中油、COD、 色度难于达标，仍然会对地下水产生严重的污染。本公司2004年发明的钻井压 裂作业废液处理工艺及钻井压裂废液处理撬装一体化装置专利(专利证书号 ZL200420059478.3和实用新型专利ZL200420059478.3)成果，针对废液经破稳、 絮凝、气浮、压滤、氧化、过滤吸附预处理，使污水主要污染物指标达到回注、 回灌安全地层或达标排放目标，未涉及钻井废弃物岩屑、污泥的处理。

三、实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种钻井废弃物固液四相分离设备，用以实现钻 井压裂作业废液处理工艺的完善和前期分类处理。

本实用新型的内容是：一种钻井废弃物固液四相分离设备，含有钻井废弃 物输送装置、岩屑分离装置、至少两级的岩屑清洗及油水泥分离装置、污泥浆 破稳固液分离装置；所述的钻井废弃物输送装置的出料口位于岩屑分离装置的 上部，岩屑分离装置的岩屑出口连通岩屑清洗及油水泥分离装置的进料口；岩 屑分离装置的下部设有集泥盒由污泥泵连通至污泥浆破稳固液分离装置的入料 部位。

所述的钻井废弃物输送装置含有首尾连接的水平设置螺旋输送机和倾斜设 置的螺旋提升机。

所述的岩屑分离装置含有振动筛、安装在振动筛上部的喷淋器；振动筛下 部设有锥形积液漏斗，积液漏斗外套装集泥漏斗，两漏斗之间形成污泥沉降室， 集泥漏斗下连集泥盒，集泥盒连排污泥泵；集泥漏斗外侧与箱体之间为污水室， 污水室外接污水泵。

所述岩屑清洗及油水泥分离装置含有位于岩屑分离装置出料口下的集砂 口，集砂口下方为倾斜设置的清洗搅拌喷淋隔砂室，喷淋搅拌隔砂室的下部连 通与其匹配设置的螺旋提升机；所述的喷淋隔砂室的壁板含有带孔支撑板、不 锈钢筛网，在不锈钢筛网的上部装有喷淋管；所述的喷淋隔砂室的壁板外侧和 箱体之间为污油泥水沉降分离室，在该分离室的下部装有潜水搅拌机和排污泥 泵；所述的箱体一段设有隔板，隔出集水箱和集油箱；在水箱隔板上部设有集 油溢流堰板和集油槽，集油槽连通集油箱；在水箱隔板上部设有水位调节槽， 连通集水箱；集油箱和集水箱均有管道连接至排污泵。

所述的污泥浆破稳固液分离装置含有带药品搅拌机的污泥浆破稳搅拌罐和 溶药搅拌罐、加药计量泵、污泥加压螺杆泵、压滤机，所述的污泥破稳搅拌罐 连通至所述的岩屑分离装置的集泥盒和岩屑清洗及油水泥分离装置的排污泥 泵，螺杆泵连接在污泥破稳搅拌罐和压滤机之间。

所述的岩屑清洗及油水泥分离装置的集水箱的排污泵连通至岩屑清洗及油 水泥分离装置的喷淋管。

所述的压滤机的出水口通过排污泵至岩屑分离装置的喷淋器和岩屑清洗及 油水泥分离装置的喷淋管。

所述钻井废弃物输送装置、岩屑分离装置、至少二级岩屑清洗及油水泥分 离装置、污泥浆破稳固液分离装置撬装成一体。

有益效果：

1、提供一种对钻井废弃物中钻井岩屑、钻井泥浆、钻井污水和污油四相进 行分离的设备，有利于钻井废弃物的分类处理和综合利用，为实现随钻处理和 根治钻井废弃物污染创造条件。

2、解决钻井废弃物的占地以及对周围土地和地下水的污染。

3、该设备使用过程中充分利用了污水，节约了运行过程中的用水量，并能 为钻井提供水源。

4、该设备的随动性强，整体撬装后可以随钻井移动作业。

四、附图说明

图1为该井废弃物固液四相分离设备的三级岩屑、污泥、污水、污油四相

分离装置和污泥浆破稳固液分离装置的结构示意图

图2为图1的俯视图

图3为图1的B-B局部剖视图

图4为图1的C-C局部剖视图

图5为该井废弃物固液四相分离设备的钻井废弃物输送装置结构示意图

图6为图5的俯视结构示意图

五、具体实施方式

实施例一：参见图1、图2、图3、图4、图5、图6，图中一种钻井废弃物 固液四相分离设备，其特征是：含有钻井废弃物输送装置、岩屑分离装置、至 少两级的岩屑清洗及油水泥分离装置、污泥浆破稳固液分离装置；所述的钻井 废弃物输送装置的出料口位于岩屑分离装置的上部，岩屑分离装置的岩屑出口 连通岩屑清洗及油水泥分离装置的进料口；岩屑分离装置的下部设有集泥盒由 污泥泵连通至污泥浆破稳固液分离装置的入料部位。

所述的钻井废弃物输送装置含有首尾连接的水平设置螺旋输送机40和倾斜 设置的螺旋提升机43。

所述的岩屑分离装置含有振动筛1、安装在振动筛上部的喷淋器2；振动筛 下部设有锥形积液漏斗3，积液漏斗外套装集泥漏斗5，两漏斗之间形成污泥沉 降室4，集泥漏斗下连集泥盒6，集泥盒连排污泥泵21；集泥漏斗5外侧与箱体 之间为污水室7，污水室7外接污水泵27。

所述岩屑清洗及油水泥分离装置含有位于岩屑分离装置出料口下的集砂口 8，集砂口下8方为倾斜设置的清洗搅拌喷淋隔砂室9，喷淋搅拌隔砂室9的下 部连通与其匹配设置的螺旋提升机11；所述的喷淋隔砂室9的壁板含有带孔支 撑板9-3、不锈钢筛网9-2，在不锈钢筛网的上部装有喷淋管9-1；所述的喷淋隔 砂室的壁板外侧和箱体之间为污油泥水沉降分离室，在该分离室的下部装有潜 水搅拌机32和排污泥泵；所述的箱体一段设有隔板12，隔出集水箱29和集油 箱30；在水箱隔板上部设有集油溢流堰板和集油槽18，集油槽连通集油箱；在 水箱隔板上部设有水位调节槽19，连通集水箱；集油箱和集水箱均有管道连接 至排污泵。

所述的污泥浆破稳固液分离装置含有带药品搅拌机36的污泥浆破稳搅拌罐 33和溶药搅拌罐35、加药计量泵28、污泥加压螺杆泵37、压滤机39，所述的 污泥破稳搅拌罐33连通至所述的岩屑分离装置的集泥盒6和岩屑清洗及油水泥 分离装置的排污泥泵，螺杆泵37连接在污泥破稳搅拌罐33和压滤机39之间。

所述的岩屑清洗及油水泥分离装置的集水箱的排污泵连通至岩屑清洗及油 水泥分离装置的喷淋管。

所述的压滤机的出水口通过排污泵至岩屑分离装置的喷淋器和岩屑清洗及 油水泥分离装置的喷淋管。

所述钻井废弃物输送装置、岩屑分离装置、至少二级岩屑清洗及油水泥分 离装置、污泥浆破稳固液分离装置撬装成一体。

具体工作方式及过程：

钻井废弃物收集输送装置。由螺旋输送机40、废弃物集斗41、螺旋提升机 接料漏斗42、螺旋提升机43组成。第一套螺旋输送器40用于接收来自钻井振 动筛排出的废弃物，水平放置，其上部组装带有喇叭口的废弃物集斗41，出口 与第二套螺旋提升机43的接料漏斗42动连接，第二套螺旋提升机43出口连接 到岩屑分离装置的振动筛洗砂器进口，放置倾角与地面水平夹角不大于350，， 钻井振动筛排出的废弃物落入第一套螺旋输送器上口废弃物集斗41收集输送并 通过第二套螺旋提升机提升到岩屑分离装置的振动清洗筛上。

岩屑分离用钻井污水循环冲洗，由振动筛洗砂器1、喷淋器2、锥形集液漏 斗3、泥沉降室4、集泥漏斗5、集泥盒6、污水室7、排泥排水管及阀门组成。

第一级岩屑清洗用处理后的净化污水循环冲洗，由集砂口8、清洗搅拌喷淋 隔砂室9、喷淋管9-1、筛网9-2、带孔隔板9-3、集油溢流堰板10、螺旋提升装 置11、水箱隔板12、集油槽18、水位调节槽19、集水箱29、集油箱30、档油 板31、1#潜水搅拌机34、2#潜水搅拌机32、污水泵27、清砂门20、排泥排水 排油管及阀门组成。

第二级岩屑清洗及油水分离用清水循环冲洗，结构与第一级相同，由集砂 口13、清洗搅拌喷淋隔砂室14(内含喷淋管、筛网、带孔隔板)、集油溢流堰 板15、螺旋提升装置16、水箱隔板17、集油槽18、水位调节槽19、集水箱22、 集油箱23、档油板24、潜水搅拌机26、污水泵27、清砂门20排泥排水排油管 及阀门组成。

从钻井废弃物收集输送装置提升上来的钻井废弃物落在振动筛洗砂器1上， 震动筛洗砂器1上部装有平行向下喷射的带有水咀的喷淋器2，冲洗喷淋在振动 前行且粘附着泥浆的岩屑上，震动筛网采用40目及以上不锈钢网，钻井废弃物 在震动筛网上通过喷淋和震动，将裹附在岩屑表面的绝大部分钻井泥浆等污染 物随喷淋污水脱落于振动筛下方的锥形集液漏斗3中，再由集液漏斗向下进入 污泥沉降室4的集泥漏斗5中，由于集泥漏斗5的四壁都带有一定的倾角，能 够加速污泥水中的污泥向位于集泥漏斗下方的集泥盒6内沉积经排污管泵入污 泥浆破稳固液分离装置处理，而处于污泥沉降室4上部的污油水则通过集泥漏 斗5侧壁上方的长孔进入集泥漏斗外围的污水室7中，由污水泵27泵出，循环 使用于振动筛洗砂器1的喷淋器2。岩屑分离装置的喷淋水水源采用钻井泥浆池 或罐中的污水，过程不加任何药剂，能保证钻井污水不改性，清洗排放的剩余 污水能满足钻井回用要求。

经过钻井污水初步冲洗的岩屑由振动筛洗砂器1上部落入第一级岩屑清洗 及油水泥分离装置的集砂口8进入清洗搅拌喷淋隔砂室9中。在这里，岩屑受 到含有各种处理药剂的预处理水的喷淋，再加上潜水搅拌机的连续搅拌，使沾 附在岩屑表面的钻井废弃物进一步脱落。由于清洗搅拌喷淋隔砂室9的壁板是 用一定目数的不锈钢筛网9-2和支撑板制成的带孔隔板9-3，筛网上部装有喷淋 管9-1向下喷水，并装有1台推流潜水搅拌机34，岩屑和粗砂只能在清洗搅拌 喷淋隔砂室9中作不规则的运动再次脱出污泥后沉淀于螺旋提升装置11提升到 第二级岩屑清洗及油水泥分离装置中。清洗后的污泥水则穿过筛网进入清洗搅 拌喷淋隔砂室9外侧的污油泥水沉降分离室中，由水箱隔板12上部水位调节槽 19的高度保持水位达到集油溢流堰板10下沿齐平的高度，由于挡油板31的设 置使得轻于水的浮油进入集油槽18流进污油箱30中。而浮油层下方的污水则 由挡油板31下方经水箱隔板12上的水位调节槽19进入污水罐，污水由专门的 污水泵泵出，循环用于清洗搅拌喷淋隔砂室中岩屑的喷淋。由于污油泥水沉降 分离室有一定的污泥沉降时间，污泥沉降蓄积在底部排出经排污管泵入泥浆脱 稳固液分离装置。

经第一级螺旋提升装置11排出的岩屑落入第二级岩屑清洗及油水泥分离装 置的清洗搅拌喷淋隔砂室14中又受到清水的喷淋搅拌清洗，与第一级结构相同， 由集砂口13、清洗搅拌喷淋隔砂室14、喷淋管9-1、筛网9-2、带孔隔板9-3、 集油溢流堰板15、螺旋提升装置16、水箱隔板17、集油槽18、水位调节槽19、 集水箱22、集油箱23、档油板24、潜水搅拌机26、污水泵27、清砂门20组成。 通过清水清洗使其所粘附的可容性盐类和少量有害物质进一步得到清除，岩屑 随螺旋推进装置自动提出外运利用。洗后污油泥水通过清洗搅拌喷淋隔砂室14 筛网9-2进入其下方的污油泥水沉降分离器中，污油泥水沉降分离器下部沉降污 泥经排污管泵入泥浆脱稳固液分离装置，沉降后的污水经中部水位调节溢流槽 19进入集水箱22，经泵增压作为岩屑清洗及油水泥分离装置喷淋水循环使用， 通过档油板24隔住的最上部漂浮的污油经集油溢流堰板15进入集油箱23。经 清洗后，脱出岩屑浸出液的污染物指标达到国家标准的要求，可作为建筑材料 或用来硬化井场地面综合利用。

泥浆脱稳固液分离装置，由污泥浆破稳搅拌罐33、溶药搅拌罐35、药品搅 拌机37、加药计量泵28、污泥加压螺杆泵37、压滤机39和管线阀门构成；其 工作流程是从岩屑分离装置的，污油泥水沉降分离器下部沉降的污泥经搅拌器 32、24搅拌从排污管用污泥泵21泵入污泥浆破稳搅拌罐中，在这里污泥浆经过 加药、搅拌、脱稳、絮凝后用螺杆泵加压泵入压滤机，固相被强制分离压成泥 饼干化利用，压滤机脱出的污水就是预处理水一部分作为岩屑分离装置、岩屑 清洗及油水泥分离装置清洗水补充回用，多余污水进入后续污水处理系统达标 处理；通过上述设备流程处理，实现了岩屑、污泥、污水、污油四相分离。

钻井废弃物固液分离装置通过底座38和箱体整体撬装，以满足钻井移动单 井作业。