[发明专利]一种利用海水配置泥浆液的装置以及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工程地质钻探技术，具体涉及一种利用海水配置泥浆液的装置以及相应的配置方法。

背景技术

在海上进行工程地质钻探作业时，对砂粒、松散岩、风化岩等地层需采用泥浆护壁。利用钻进技术，将孔底被钻头破碎的砂颗粒、岩屑等颗粒随泥浆液携带出孔口，分筛过滤后再循环，以保持孔内清洁，并在孔内壁上形成一层薄而韧的泥饼，稳固已钻开的地层并阻止液相侵入地层，防卡钻、孔塌等事故发生。

众所周知，配置泥浆时只有使用淡水才能够达到最佳的性能。而在海上进行工程地质钻探作业时，受其特殊环境的影响，无法就地获得淡水，这就需要水上勘探平台在开始时就需要存储相应的淡水，或从远处运输淡水到水上勘探平台上。由于受水上勘探平台空间、载荷、淡水运输及淡水成本等因素限制，使勘探成本居高不下；同时也大大影响海上地质钻探的工程规模和勘探作业时间。如果能够利用天然海水直接配置泥浆，即可节约大量淡水资源，又可有效降低勘探成本。

但是海水中的主要成分NaCl是一种强电解质，使泥浆中的主要成份膨润土处于不水化状态；海水中还含有Ca²⁺、Mg²⁺等离子，这些离子能降低海水泥浆的流动性，使其粘度、滤失量剧增，极大地影响了泥浆的性能。

发明内容

本发明针对现有海上进行工程地质钻探作业时无法直接使用海水配置泥浆，从而使得勘探成本居高不下的问题，而提供一种可直接利用海水配置泥浆液的装置。该装置采用天然海水，经过预处理系统、反渗透处理后，消除了Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-等离子,大幅降低了NaCl的溶度，制作的纯水满足了高性能泥浆液用水标准。纯水经EDI分离装置后制成超纯水，满足了海上勘探作业生活用水。该装置的应用可有效降低勘探成本，延长海上作业时间。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种利用海水配置泥浆液的装置，所述装置包括：

预处理系统，所述预处理系统对于海水进行预处理，除去海水中的胶体、杂质和90%以上的盐类；

反渗透装置，所述反渗透装置对经预处理系统处理后的海水进行反渗透处理，形成浓盐水和纯水；

泥浆搅拌装置，所述泥浆搅拌装置利用反渗透装置制成的纯水搅拌配置泥浆液。

在本发明的优选实例中，所述预处理系统由若干活性炭过滤器和纳滤膜过滤器组成。

进一步的，所述反渗透装置包括若干RO组件，所述RO组件之间串联形成反渗透装置，或者所述RO组件之间并联形成反渗透装置，或者所述RO组件之间首先串联形成若干RO组件串联组，若干RO组件串联组之间再并联形成反渗透装置。

进一步的，所述泥浆搅拌装置包括泥浆搅拌池、电动机、搅拌器以及比重计，所述泥浆搅拌池的内壁上设置有刻度，所述搅拌器安置在泥浆搅拌池内，并由电机带动，所述比重计设置在泥浆搅拌池中。

进一步的，所述装置还包括饮用水处理装置，所述饮用水处理装置包括超纯水储罐和EDI分离装置，所述EDI分离装置的进口与反渗透装置的纯水出口相接，EDI分离装置的出口与超纯水储罐的进口相接。

再进一步的，所述超纯水储罐中设置有电导率盐度计和浮球液位计。

进一步的，所述装置还包括反渗透装置维护装置，所述反渗透装置维护装置包括除垢剂储罐和设置在除垢剂储罐中的浮球液位计，所述除垢剂储罐与反渗透装置连通。

作为本发明的第二目的，本发明还提供了利用海水配置泥浆液的方法，该方法包括如下步骤：

（1）对天然海水进行预处理，除去海水中的胶体、杂质和90%以上的盐类；

（2）将经预处理后的海水进行反渗透处理，形成浓盐水和纯水；

（3）利用纯水与膨润土配比组成泥浆液。

在方法的方案中，所述方法还包括饮用水制备步骤，该步骤将由反渗透处理制成的纯水进行EDI处理，去除水中残留的Na+、Cl^-离子，形成适于饮用的超纯水。

进一步的，所述方法还包括反渗透装置维护步骤，该步骤将除垢剂流入反渗透装置中，并使反渗透装置浸泡约15～30min后，将除垢剂排尽；再用超纯水冲洗反渗透装置，污垢严重时利用高压泵冲洗1～2min。