钻井液固相处理装置

1.本发明涉及一种钻井技术领域，特别涉及一种钻井液固相处理装置。


背景技术：

2.油基钻井液在循环过程中带上了井下的杂质，其含有大量含有油类、重金属、有机物等污染物，属于国家危险废物。目前对于废弃钻井液回收处理，国内外通常采用贮存、安全填埋、热处理、萃取法处理等方法。一方面，无论是回注地层还是安全填埋，都无法回收矿物油，造成资源的浪费。另一方面，热处理和萃取法工艺复杂，运行成本较高，实施过程造成热能流失、资源浪费等情况。并且，当前的钻井液处理和回收技术存在诸设备复杂、操作难度大、回收率低、处理效果差等痛点。
3.因此，有必要对现有的钻井液处理系统进行改进，使其能够有效的解决钻井液的处理和能源回收问题，做到高效利用的同时达到无害化处理，减少能源消耗和环境污染。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供一种钻井液固相处理装置，通过研磨-混合搅拌-挤压成型的“三级”处理，能够将钻井液固废物质转化为用于建筑行业的原材料，做到高效利用的同时达到无害化处理，减少能源消耗和环境污染，降低了企业的生产成本。
5.本发明公开了一种钻井液固相处理装置，包括研磨器件、搅拌器件和挤压器件，其中，研磨器件用于对来自钻井液的湿润固相颗粒进行研磨，搅拌器件用于接收经研磨器件研磨后的颗粒并且将其与建筑辅料一起进行混合搅拌，挤压器件布置在搅拌器件的出料口下方以用于接收经搅拌器件搅拌后的物料，挤压器件能够对物料进行挤压以挤压出水分；搅拌器件和研磨器件以二者旋转中心线相对垂直的状态布置，搅拌器件和研磨器件二者借助同一动力源的动力被驱动工作。其中建筑辅料能够为路基材料，例如添加粉煤灰40％、石灰5％、石膏10％、水泥5％、黄土10％。
6.根据本发明的钻井液固相处理装置，还包括加热去烃机构，加热去烃机构包括集热器件、布置在挤压器件底部的受热元件和与集热器件相连接并用于将热介质输送至受热元件以对其进行加热的输热排管，借助于受热元件的升温，挤压器件中的物料能够被加热以使得物料中的烃类物质挥发。
7.根据本发明的钻井液固相处理装置，集热器件为太阳能集热器，热介质为油。
8.根据本发明的钻井液固相处理装置，还包括油水分离器件，油水分离器件通过用于接收挥发的烃类物质的第一管道与挤压器件的上部连通，并且通过用于接收被挤出的水分的第二管道与挤压器件的底部连通。
9.根据本发明的钻井液固相处理装置，油水分离器件包括外壳、滤网和滤柱，滤网和滤柱均为环形并且自外向内依次同心设置，外壳设置有与滤柱的内中空通道连通的出水口，挤压后的水分经第二管道依次进入外壳、滤网和滤柱，并且自出水口排出。
10.根据本发明的钻井液固相处理装置，滤柱为沸石柱。
11.根据本发明的钻井液固相处理装置，挤压器件包括挤压板，挤压板以能够被推动活动的方式设置在挤压器件内，用于对挤压器件内部的物料进行挤压；挤压器件还包括检测对挤压器件内的物料湿度是否合格的湿敏电容器，湿敏电容器的电极以与挤压板之间具有压力的方式设置在挤压板上。
12.根据本发明的钻井液固相处理装置，挤压器件还包括设置在侧部并且对应物料位置的侧门板，当湿敏电容器检测到挤压器件内的物料湿度合格后，侧门板能够被控制打开；在侧门板被打开时，挤压板能够被推动在挤压方向上继续向前移动，以使得挤压后的物料自侧门板打开后的开口处被挤出。
13.根据本发明的钻井液固相处理装置，还包括侧门板开合机构，侧门板开合机构包括两个同步带轮和配合在两个同步带轮上的同步带，侧门板与同步带固定连接。
14.根据本发明的钻井液固相处理装置，还包括驱动传动机构，驱动传动机构包括蜗杆、研磨传动蜗轮和搅拌传动蜗轮，蜗杆接收来自动力源的动力，研磨传动蜗轮和搅拌传动蜗轮分别与蜗杆啮合形成蜗轮蜗杆传动副，研磨传动蜗轮的轴线和搅拌传动蜗轮的轴线相对垂直；驱动传动机构还包括搅拌传动轴、研磨传动轴和研磨齿轮副，搅拌传动蜗轮外套固定在搅拌传动轴上，搅拌传动轴用于将动力输入搅拌器件，研磨齿轮副包括主动齿轮和从动齿轮，主动齿轮和研磨传动齿轮同轴固定在研磨传动轴上，从动齿轮与主动齿轮相啮合，从动齿轮用于将动力输入研磨器件。
15.有益效果：在本发明的钻井液固相处理装置，对来自钻井液中的湿润固相颗粒形成研磨-混合搅拌-挤压成型的“三级”处理，最终能够将钻井液中的固相废弃物质转化为用于建筑行业的原材料，做到高效利用的同时达到无害化处理，减少能源消耗和环境污染，降低了企业的生产成本。
16.下面结合附图中所示的实施例以及附图标记详细公开本发明的钻井液固相处理装置。
附图说明
17.图1为本发明的钻井液固相处理装置整体结构示意图。
18.图2为图1侧视图。
19.图3为挤压器件的立体图。
20.图4为挤压器件的侧视图，其中通过局部剖视示意性的示出了挤压板。
21.图5为加热去烃机构的结构示意图。
22.图6为油水分离器的外部结构示意图。
23.图7为图6自a-a向的剖视图。
24.图8为挤压器件与加热去烃机构和油水分离器件相配合后的结构示意图。
25.图9为搅拌器件的出料开合机构的结构示意图。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施例中的附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实
施例，都属于本发明保护的范围。
27.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
28.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围内。
29.结合图1-9所示，本发明的钻井液固相处理装置包括研磨器件1、搅拌器件2和挤压器件3，其中研磨器件1用于对来自钻井液的湿润固相颗粒进行研磨，搅拌器件2用于接收经球墨机研磨后的颗粒并且将其与建筑辅料一起进行混合搅拌，其中建筑辅料能够为路基材料，例如添加粉煤灰40％、石灰5％、石膏10％、水泥5％、黄土10％。挤压器件3布置在搅拌器件2的出料口下方以用于接收经搅拌器件2搅拌后的物料，挤压器件3能够对物料进行挤压以挤压出水分；搅拌器件2和研磨器件1以二者旋转中心线相对垂直的状态布置，搅拌器件2和研磨器件1二者借助同一动力源的动力被驱动工作。在一个优选的实施例中，研磨器件1为球磨机，其外部设置有防尘罩，搅拌器件2为立式搅拌机，挤压器件3的进料口正对搅拌器的下方出料口设置。
30.在一个优选的实施例中，还包括驱动传动机构，驱动传动机构包括蜗杆4、研磨传动蜗轮5和搅拌传动蜗轮6，蜗杆4接收来自动力源的动力，研磨传动蜗轮5和搅拌传动蜗轮6分别与蜗杆4啮合形成蜗轮蜗杆传动副，研磨传动蜗轮5的轴线和搅拌传动蜗轮6的轴线相对垂直；驱动传动机构还包括搅拌传动轴7、研磨传动轴8和研磨齿轮副，搅拌传动蜗轮6外套固定在搅拌传动轴7上，搅拌传动轴7用于将动力输入搅拌器件2，研磨齿轮副包括主动齿轮9和从动齿轮10，主动齿轮9和研磨传动齿轮同轴固定在研磨传动轴8上，从动齿轮10与主动齿轮9相啮合，从动齿轮10用于将动力输入研磨器件1。
31.在上述实现过程中，废弃钻井液经筛分装置后，其湿润的固相颗粒首先被输送至研磨器件1，电动机带动蜗杆4转动，动力依次经蜗杆4、研磨传动蜗轮5、研磨传动轴8、研磨齿轮副的主动齿轮9、研磨齿轮副的从动齿轮10，然后传入研磨器件1，带动研磨器件1进行工作。同时，由电动机带动蜗杆4转动产生的动力，也同时经蜗杆4、搅拌传动蜗轮6、搅拌轴，然后传入搅拌器件2，以带动搅拌器件2进行工作。在本发明中，借助于本发明的驱动传动机构，搅拌器件2和研磨器件1能够借助于同一动力源的动力被驱动工作，不但能够节省能源，达到一机多用的目的，而且使得整体系统的动力集成性大大提高，操作人员能够控制单一动力源即可实现同时控制研磨器件1和搅拌器件2同时工作或同时停止。
32.在本发明中，研磨器件1的外部设置有防尘罩11，以防止烟尘飞出；自研磨器件1研磨后的物料通过溢流出料的方式经防尘罩11下部出料，研磨器件1的出料口通过螺旋输送机(图中未示出)与搅拌器件2的进料口形成连通，以将研磨器件1出料口输出的物料输送至搅拌器件2内。
33.在本发明中，在驱动传动机构中，由于研磨传动蜗轮5和搅拌传动蜗轮6的轴线保
持相互垂直，使得作为研磨器件1的卧式球磨机与作为搅拌器件2的立式搅拌器能够在一个动力系统中被驱动，并且使得研磨器件1和搅拌器件2的空间布局变得更为合理，工作更为平顺。
34.在本发明中，在搅拌器件2中，建筑辅料一同被加入搅拌器件2中以在搅拌器件2中与经研磨器件1研磨后的物料进行充分混合，形成混合物料。在搅拌器件2内充分混合后的混合物料自下端的出料口能够被输出。挤压器件3设置在搅拌器件2的竖直正下方，挤压器件3的进料口正对搅拌器件2的出料口，以在搅拌器件2的出料口被打开时，充分混合的混合物料能够进入到挤压器件3中。
35.在本发明中，对应搅拌器件的出料口设置有出料开合机构，其包括出料控制电机12、与出料控制电机12同轴传动的丝杆13、外套于丝杆13并且与丝杠螺纹配合的推动板14，推动板14以圆周转动被限制的方式设置，即，当丝杆13被驱动转动时，推动板14以能够沿丝杆13直线往复运动的方式设置。出料开合机构还包括推杆15，推杆15以平行的方式相对丝杆并列设置，推杆15一端与推动板14固定连接，一端伸入搅拌器底侧内部，然后与开合板36固定连接，开合板36能够在推动板14的带动下打开或者闭合搅拌器的出料口。
36.该出料开合机构通过电气控制，能够实现定时定量出料。出料控制电机正转时，能够控制推杆15向前推进，使得开合板36将搅拌器件2的出料口关闭，搅拌器件2然后能够一直保持转动；当搅拌完成时，出料控制电机反转，能够通过丝杆13、推动板14和推杆15的配合，使得开合板36向后退，从而使得搅拌器件2的出料口打开，搅拌好的固相混合物即可出料。
37.在本发明中，挤压器件3包括挤压板23，挤压板23以能够被推动活动的方式设置在挤压器件3内，用于对挤压器件3内部的物料进行挤压；挤压器件3还包括检测对挤压器件3内的物料湿度是否合格的湿敏电容器，湿敏电容器的电极以与挤压板23之间具有压力的方式设置在挤压板23上。在本发明中，挤压器件3还包括设置在侧部并且对应物料位置的侧门板19，当湿敏电容器检测到挤压器件3内的物料湿度合格后，侧门板19能够被控制打开；在侧门板19被打开时，挤压板23能够被推动在挤压方向上继续向前移动，以使得挤压后的物料自侧门板19打开后的开口处被挤出。还包括侧门板开合机构，侧门板开合机构包括两个同步带轮20和配合在两个同步带轮20上的同步带21，侧门板19与同步带21通过l形连接杆22固定连接。
38.当搅拌好的混合固相物料自搅拌器件2进入挤压器件3中之后，在液压系统的推动下，挤压器件3内的挤压板23能够被推动杆24向前运动，以对物料进行挤压。挤压板23上设置有湿敏电容器以检测被挤压的物料的湿度是否合格，当监测为不合格时即进行复压，当水分含量检测合格后，侧门板19能够被控制器控制打开，挤压板23在液压系统的推动下再次向前推动，以使得挤压器件3内的物料自开启后的开口处被挤出，即在挤压器件3上形成侧边出料。
39.在本发明中，包括控制器，控制器与湿敏电容器形成信号连接，并且控制器与侧门板19开合机构中的同步带轮20驱动电机相连接，以在水分检测合格后，控制器控制同步带轮20电机进行工作，然后带动同步带进行转动，进而使得侧门板19被打开。
40.在本发明的优选实施例中，还包括加热去烃机构，加热去烃机构包括集热器件25、布置在挤压器件3底部的受热元件27和与集热器件25相连接并用于将热介质输送至受热元
件27以对其进行加热的输热排管26，借助于受热元件27的升温，挤压器件3中的物料能够被加热以使得物料中的烃类物质挥发。集热器件25为太阳能集热器，热介质为不易燃升温高的油。
41.在上述加热去烃机构的实现过程中，集热器件吸收太阳能的热量对热介质进行加热，集热器件具有进液口28和出液口29，热介质自进液口进入集热器件，并从出液口进入输热管道，输热管道包括主管道和分管道，分管道设置多个，并正对挤压器件3的底部均匀布置，以使得受热元件受热均匀，分管道的末端与作为受热元件27的陶瓷片相连接，以对陶瓷片进行加热。借助于对陶瓷片的加热，挤压器件3内的物料的温度升高，从而使得其中的烃类物质被挥发。
42.在本发明中，挤压器件3包括物料承托底板，作为受热元件27的陶瓷片集成设置在物料承托底板上，或者，在一个优选的实施例中，物料承托底板由陶瓷片制成。
43.在本发明中，还包括油水分离器件16，油水分离器件16通过用于接收挥发的烃类物质的第一管道17与挤压器件3的上部连通，并且通过用于接收被挤出的水分的第二管道18与挤压器件3的底部连通。油水分离器件16包括外壳30、滤网31和滤柱32，滤网31和滤柱32均为环形并且自外向内依次同心设置，外壳30设置有与滤柱32的内中空通道连通的出水口33，挤压后的水分经第二管道依次进入外壳30、滤网31和滤柱32，并且自出水口33排出。滤柱32为沸石柱。
44.在油水分离器件16的工作过程中，挤压产生的废水将会通过挤压器件3下部的出水口33进入自分离器件下部的进水口34进入油水分离器件16，蒸发的烃类物质通过布置在分离器件顶部的进气口35进入油水分离器件16，便于收集和处理。
45.本发明整体的工作过程为：整体装置启动后，湿润的固相颗粒废料进入研磨器件1进行一级处理，作为研磨器件1的球磨机将湿润的固相颗粒研磨至400μm，一级处理后的固相小颗粒物料通过螺旋输送管道进入搅拌器件2，同时在搅拌器件2内加入建筑辅料，进行作为二级处理的充分搅拌混合，然后在挤压器件3内进行作为三级处理的挤压工作，将混合物料中的水分挤出并且将其中的烃类物质挥发，从而收集到能用作建筑行业的原材料，在做到高效利用的同时达到无害化处理，减少能源消耗和环境污染的同时，降低了企业的生产成本。
46.本装置整体采用可拆卸设计，具有高度的可移植性和可运输性，方便于在两个钻井现场之间进行使用。做到实现零件化运输、快速拆装和更换，降低运输成本、维修成本和停机时间，同时也方便设备的升级和改造。因此，本装置具有优秀的适应性和灵活性。
47.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

技术特征：
1.一种钻井液固相处理装置，其特征在于，包括：研磨器件，用于对来自钻井液的湿润固相颗粒进行研磨；搅拌器件，搅拌器件的进料口与所述研磨器件的出料口相连通，用于接收经研磨器件研磨后的物料并且将其与建筑辅料一起进行混合搅拌；挤压器件，所述挤压器件布置在搅拌器件的出料口下方以用于接收在搅拌器件中已充分混合的混合物料，所述挤压器件能够对物料进行挤压以挤压出水分；所述搅拌器件和所述研磨器件以二者旋转中心线相对垂直的状态布置，所述搅拌器件和所述研磨器件二者借助同一动力源的动力被驱动工作。2.根据权利要求1所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，还包括加热去烃机构，所述加热去烃机构包括集热器件、布置在挤压器件底部的受热元件和与集热器件相连接并用于将热介质输送至受热元件以对其进行加热的输热排管，借助于受热元件的升温，挤压器件中的物料能够被加热以使得物料中的烃类物质挥发。3.根据权利要求2所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，所述集热器件为太阳能集热器，所述热介质为油。4.根据权利要求1所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，还包括油水分离器件，所述油水分离器件通过用于接收挥发的烃类物质的第一管道与挤压器件的上部连通，并且通过用于接收被挤出的水分的第二管道与挤压器件的底部连通。5.根据权利要求1所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，所述油水分离器件包括外壳、滤网和滤柱，所述滤网和所述滤柱均为环形并且自外向内依次同心设置，所述外壳设置有与滤柱的内中空通道连通的出水口，挤压后的水分经第二管道依次进入外壳、滤网和滤柱，并且自出水口排出。6.根据权利要求5所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，所述滤柱为沸石柱。7.根据权利要求1所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，所述挤压器件包括挤压板，所述挤压板以能够被推动活动的方式设置在所述挤压器件内，用于对挤压器件内部的物料进行挤压；所述挤压器件还包括检测对挤压器件内的物料湿度是否合格的湿敏电容器，所述湿敏电容器的电极以与挤压板之间具有压力的方式设置在挤压板上。8.根据权利要求7所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，所述挤压器件还包括设置在侧部并且对应物料位置的侧门板，当湿敏电容器检测到挤压器件内的物料湿度合格后，所述侧门板能够被控制打开；在所述侧门板被打开时，所述挤压板能够被推动在挤压方向上继续向前移动，以使得挤压后的物料自侧门板打开后的开口处被挤出。9.根据权利要求6所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，还包括侧门板开合机构，所述侧门板开合机构包括两个同步带轮和配合在两个同步带轮上的同步带，所述侧门板与所述同步带固定连接。10.根据权利要求1-9中任一项所述的钻井液固相处理装置，其特征在于，还包括驱动传动机构，所述驱动传动机构包括蜗杆、研磨传动蜗轮和搅拌传动蜗轮，所述蜗杆接收来自所述动力源的动力，所述研磨传动蜗轮和所述搅拌传动蜗轮分别与所述蜗杆啮合形成蜗轮蜗杆传动副，所述研磨传动蜗轮的轴线和所述搅拌传动蜗轮的轴线相对垂直；
所述驱动传动机构还包括搅拌传动轴、研磨传动轴和研磨齿轮副，所述搅拌传动蜗轮外套固定在所述搅拌传动轴上，所述搅拌传动轴用于将动力输入搅拌器件，所述研磨齿轮副包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮和所述研磨传动齿轮同轴固定在所述研磨传动轴上，所述从动齿轮与所述主动齿轮相啮合，所述从动齿轮用于将动力输入研磨器件。

技术总结
本发明涉及一种钻井液固相处理装置，包括用于对来自钻井液的湿润固相颗粒进行研磨的研磨器件、用于接收经研磨器件研磨后的颗粒并且将其与建筑辅料一起进行混合搅拌的搅拌器件和布置在搅拌器件的出料口下方以用于接收经搅拌器件搅拌后的物料的挤压器件，挤压器件能够对物料进行挤压以挤压出水分；搅拌器件和研磨器件以二者旋转中心线相对垂直的状态布置，并且二者借助同一动力源的动力被驱动工作。借助于本发明，对来自钻井液中的湿润固相颗粒形成研磨-混合搅拌-挤压成型的“三级”处理，最终能够将钻井液中的固相废弃物质转化为用于建筑行业的原材料，做到高效利用的同时达到无害化处理，减少能源消耗和环境污染，降低了企业的生产成本。了企业的生产成本。了企业的生产成本。


技术研发人员：胡启国 皮燕芸 曹卫金 于洋 刘妙筠 龙俊辰 栗子煜
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/8/14