Способ утилизации отходов бурения

Способы и методы утилизации бурового шлама

С бурением скважин возникает проблема – буровой шлам. Для ее решения применяются инновационные методы, специализированная техника и оборудование. В этой области совершенствуются технологии для обезвреживания этого опасного вещества. Утилизация бурового шлама требуется компаниям, выполняющим бурение, а также предприятиям по созданию котлованов и туннелей.

Что это такое?

Буровой шлам – водная суспензия, имеющая твердую часть, которая состоит из веществ разрушения горной породы и стенок скважины. Вещество улавливается шламовой трубой при колонковом бурении. У него 4 вида отходов:

• отработанный бетонит;
• глина;
• жидкий грунт;
• грунтовые воды.

Необходима качественная утилизация, поскольку эти продукты отрицательно воздействуют на природу. Достаточно использовать эффективный метод удаления, чтобы не причинить вред среде.

Бурение – воздействие спецтехники на почвенные слои, благодаря чему появляется скважина для добычи ценных ресурсов. Процесс работы выполняется по разным направлениям, которые определяются расположением почвенного или горного пласта: оно бывает горизонтальным, вертикальным, наклонным.

С помощью такой работы появляется цилиндрическая пустота в форме прямого ствола или скважина. Диаметр может отличаться в зависимости от назначения, но он меньше параметра длины. Начинается скважина на поверхности почвы. Стены имеют название стволов, а дно – забоя. После добычи ценных ресурсов остаются разные вредные отходы, которые важно правильно и своевременно утилизировать. Это позволит не допустить отрицательного воздействия на среду.

Вредное воздействие на природу

Качественная утилизация бурового шлама является важной задачей, поскольку от этого зависит экологическая безопасность России и всего мира. Проникновение этого вещества в водоемы может привести к загрязнению Мирового океана.

Попадание нефтепродуктов является причиной нарушения азотного баланса донных почв, из-за чего происходит нарушение корневой системы водяных растений. Это нарушение экосистемы, которое влияет на жизнь всего живого в водоеме и на близко находящихся территориях. Поэтому утилизация бурового шлама является необходимой.

Классификация

При утилизации бурового шлама классификация веществ имеет важное значение. Вещества разделяются по количественным и качественным характеристикам. К наиболее важным свойствам относят:

1. Физико-химические.
2. Состав растворов.
3. Агрегатное состояние.

Физико-химические показатели используемого с бурением раствора определяются геологическим составом разбуриваемых горных пород и задач, которые вспомогательные компоненты раствора должны выполнять. Кроме охлаждения и смазки инструмента, задействованные скважины облегчают вынос пробуренной породы на землю.

Используемые растворы состоят из стабилизаторов температуры, поверхностно-активных компонентов, противопенных присадок, утяжелителей удельного веса, увеличителей текучести. На основе этих веществ создается технология утилизации раствора. Помимо неорганических компонентов в отработанном растворе есть металлы, парафиновые осадки.

По агрегатному состоянию растворы бывают жидкими (высокая текучесть), полужидкими и твердыми. Главным свойством отношения раствора считается процентное отношение твердой и жидкой фазы.

1. До 40 – растворы текучие и жидкие.
2. 40-85% — пастообразные и полужидкие.
3. От 85% — твердые.

Методы утилизации

Существуют различные варианты утилизации бурового шлама, но универсального метода нет. К основным относят:

1. Термический. Устранение отходов с помощью сжигания в особых печах при высокой температуре.
2. Физический. Благодаря центрифуге и фокуляции осуществляется отделение жидкого и твердого вещества, а потом обезвреживание и утилизация осуществляется отдельно.
3. Химический. Эта утилизация бурового шлама выполняется с использованием химических компонентов. Также применяются растворители, глина, жидкое стекло и остальные реагенты. Выполняется экстрагирование вещества до твердого вида.
4. Химико-физический. Выбирается набор химических реагентов, которые придают веществам определенные свойства. Потом компоненты перерабатываются в специальном оборудовании.
5. Биологический. С использованием этого способа отходы обрабатывают специальные микроорганизмы. Это приводит к разложению шлама на вещества, которые можно захоронить безопасно для природы. Преимуществом считается возможность использования микроорганизма на месте утилизации и захоронения.

Утилизация отходов бурового шлама такими способами считается безопасной. Выбирается подходящий вариант на основе видов вредных веществ.

Способы

Способы утилизации бурового шлама следующие:

1. Закачка смеси в подземные пласты.
2. Применение для получения смесей, которые пригодятся в строительстве.
3. Транспортировка в области захоронения.

Стандарты качества

Помимо утилизации применяемых растворов и появившихся шламов современные компании, выполняющие подобные работы, должны решать задачи по скорой ликвидации нефтяных разливов. Другой востребованной услугой является ликвидация старого шламового амбара, находящегося на территории работ. Востребована утилизация бурового шлама в Сургуте, поскольку в той местности востребована сфера бурения.

Выгода переработки

Компании, выполняющие работы в области экологии, с производством используют свой транспорт и технику, а также применяют свои технологии и оборудование. Обычно у них есть полигоны для захоронения отходов. Именно такая организация должна проводить утилизацию и переработку бурового шлама. За весь процесс она несет ответственность, а также за последствия.

Некоторые компании из полученных веществ создают строительные блоки, тротуарную плитку, искусственный камень и прочие строительные материалы. Используются образовавшиеся компоненты в строительстве и ремонте дорог, изготовлении бетона. Жидкое вещество раствора с дополнительной обработкой становится пригодным для повторного применения при бурении.

Выполняется практически полная переработка бурового шлама, растворов и шлака. И отходов почти не остается. Помимо экологической безопасности в местности проведения работ эти мероприятия экономически выгодны компании. Связано это с уменьшением объемов задач по устранению шламовых амбаров, а также экономии на штрафах, которые положены за загрязнение среды и хранение отходов в области месторождения.

Сложности утилизации

Проблемой нефтедобывающих компаний считается нежелание платить за правильную и безопасную утилизацию отходов. Смесь твердой и жидкой обработки располагают в амбары, а оттуда осуществляется откачка воды с парафино-нафтеновых углеводородов. Остатки шлама заливают бетоном и засыпают грунтом.

В итоге появляются захоронения, где присутствуют нефтеуглеводороды, токсические вещества, металлы, вступающие в соединения с остальными компонентами. Увеличение числа буровых установок приводит к загрязнению больших территорий.

Решение проблемы должно быть комплексным. Поэтому необходимо:

1. Ужесточить наказание за нарушения требований Роспотребнадзора.
2. Ввести в использование эффективные системы получения безопасной массы, которую можно захоронить или применять для сферы промышленности.

Таким образом, отходы бурового шлама вредны для природы. Своевременная и качественная утилизация позволяет не допустить многих проблем. А для этого каждая нефтедобывающая компания должна относиться к своей работе ответственно.

Источник

Некоторые возможные способы утилизации отходов бурения и нефтедобычи

Внедрение мероприятий по переработке отходов нефтедобычи в первую очередь направлено на снижение негативного воздействия на окружающую среду, также немаловажен и социально-экономический эффект для предприятия: уменьшение платы за размещение отходов; получение прибыли от реализации продуктов утилизации.

Характеристика отходов бурения

На современном этапе развития технологии нефтедобычи при эксплуатации нефтяных месторождений образуются большие объемы отходов, преимущественное количество которых накапливается в шламовых амбарах. На нефтедобывающих предприятиях Среднего Приобья для сбора отходов бурения с одной кустовой площадки при бурении восьми скважин строится один амбар. Если количество скважин в кусте более десяти, — строится несколько амбаров. В процессе эксплуатации амбары заполняются буровыми и тампонажными растворами, буровыми сточными водами и шламом, пластовыми водами, продуктами испытания скважин, материалами для приготовления и химической обработки буровых и тампонажных растворов, ГСМ, хозяйственно-бытовыми сточными водами и твердыми бытовыми отходами, ливневыми сточными водами. Процентное соотношение между этими компонентами может быть самое разнообразное в зависимости от геологических условий, технического состояния оборудования, культуры производства (около 65% воды, 30% шлама (выбуренной породы), 5,5% нефти, 0,5% бентонита и 0,5% различных присадок, обеспечивающих оптимальную работу буровой установки(табл.1)).

По данным химического анализа амбарных шламов ОАО «Когалымнефтегаз», содержание нефтепродуктов в шламе колеблется в пределах от 2000 до 13870 мг/кг. Нефтяная часть шлама представлена в основном парафино-нафтеновыми углеводородами — 41,8% масс., из них 20% масс. — твердые парафины. Асфальтены — 5,6% масс.; смолы — 19,2% масс., полициклические ароматические углеводороды — 20,1 % масс. В образцах асфальто-смолистых парафиновых отложений, отобранных из амбаров нефтепромыслов Западной Сибири, содержание парафино-церезиновых компонентов с температурами плавления 66-84 оС составляет 40-70% масс.; содержание органической части — 72-90% масс. Нефтяная часть отходов распределяется в шламовом амбаре следующим образом: 7-10% нефтеуглеводородов сорбируется на шламе, 5-10% находится в эмульгированном и растворенном состоянии, остальные углеводороды находятся на поверхности амбара в виде пленки. Неорганическую часть составляют в основном окислы кремния и железа (песок, продукты коррозии), небольшие количества (менее 1%) соединений алюминия, натрия, цинка и других металлов. Строительство амбаров практически заключается в выемке определенного объема грунта и обваловании полученного котлована. Гидроизоляция дна и стенок амбара не производится. При такой конструкции избежать фильтрации жидкой фазы и попадания ее на окружающий ландшафт практически невозможно. Наиболее распространенный способ ликвидации шламовых амбаров выглядит следующим образом. Амбары освобождают от жидкой фазы, которую направляют в систему сбора и подготовки нефти с последующим использованием ее в системе поддержания пластового давления. Оставшийся шлам засыпают минеральным грунтом. Описанный способ ликвидации шламовых амбаров имеет ряд серьезных недостатков, одним из которых является содержание в буровом шламе достаточно высоких концентраций нефтеуглеводородов, тяжелых металлов в подвижной форме, АПАВ и других токсичных веществ. Поэтому необходимость ликвидации шламовых амбаров с последующим обезвреживанием и утилизацией бурового шлама очевидна.

Пути решения проблемы В последние годы нефтедобывающими предприятиями в производство внедряются различные технологические решения, направленные на утилизацию отходов бурения. Однако, унифицированного способа переработки нефтешламов с целью обезвреживания и утилизации не существует. Все известные технологии переработки нефтешламов по методам переработки можно разделить на следующие группы:

• термические — сжигание в открытых амбарах, печах различных типов, получение битуминозных остатков;
• физические — захоронение в специальных могильниках, разделение в центробежном поле, вакуумное фильтрование и фильтрование под давлением;
• химические — экстрагирование с помощью растворителей, отвердение с применением (цемент, жидкое стекло, глина) и органических (эпоксидные и полистирольные смолы, полиуретаны и др.) добавок;
• физико-химические — применение специально подобранных реагентов, изменяющих физико-химические свойства, с последующей обработкой на специальном оборудовании;
• биологические — микробиологическое разложение в почве непосредственно в местах хранения, биотермическое разложение.

Среди существующих методов разделения нефтешламов с целью утилизации — центрифугирования, экстракции, гравитационного уплотнения, вакуумфильтрации, фильтрпрессования, замораживания и др. — наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулянтов. Центрифугированием можно достичь эффекта извлечения нефтепродуктов на 85%, мехпримесей — на 95%. При реагентной обработке нефтешламов изменяются их свойства: повышается водоотдача, облегчается выделение нефтепродуктов. В качестве наиболее прогрессивных можно перечислить некоторые технологии ликвидации шламовых амбаров и утилизации буровых шламов, применяемые в России и за рубежом. Компанией АСS 530 (США) разработана мобильная система обработки и очистки гряземаслонефтяных отходов МТU 530. Установка смонтирована на базе автомобильной платформы, способна разделять нефтешламы на различные фазы — нефть, вода, твердые вещества — за счет центрифугирования нагретого нефтешлама. Вода пригодна для последующей биологической очистки; отделенная нефть может быть использована в технических целях; обезвоженный осадок — для производства строительных материалов. Установка применялась в России для устранения последствий аварии нефтепровода в Республике Коми. Производительность установки — 10 м3/ч по исходному нефтешламу (при концентрации нефти до 65%). Компанией KHD Humboldt Wedag AG (Германия) предложена технология разделения нефтешламов на фазы с последующим сжиганием шлама. Установка снабжена устройством для забора нефтешлама, виброситом для отделения основной массы твердых частиц, трехфазной центрифугой, сепаратором для доочистки фугата с центрифуги, печью. Производительность установки — до 15 м3/ч по исходному нефтешламу. В АНК «Башнефть» на нефтешламовых амбарах «Самсык» в НГДУ «Октябрьскнефть» применялась технология, заключающаяся в растворении, нагреве с обработкой химическими реагентами для отделения отстоем воды и механических примесей. Полученная нефть направлялась на дальнейшую переработку. В НГДУ «Туймазынефть» с 1995 г. внедрена и успешно используется установка фирмы «Татойлгаз», основанная на технологии фирмы «Майкен» (Германия). Технология заключается в нагреве нефтешлама, обработке деэмульгаторами, разрушении эмульсии в декантаторе с предварительным отделением воды и механических примесей. Доведение до требуемого качества товарной нефти осуществляется на второй стадии — в испарителе и трехфазном сепараторе.
Некоторые технологические решения по ликвидации нефтешламов Процесс ликвидации амбара с последующей утилизацией бурового шлама можно условно разделить на следующие технологические стадии:

• сбор нефтяной пленки с поверхности амбара;
• очистка жидкой фазы от эмульгированной нефти;
• доочистка жидкой фазы (степень очистки зависит от дальнейшего использования очищенной воды);
• обезвоживание и обезвреживание бурового шлама;
• утилизация бурового шлама; очистка нефтезагрязненного грунта. Таким образом, весь технологический процесс ликвидации шламового амбара проводится в два этапа:

1) очистка и обезвреживание содержимого амбара и
2) собственно утилизация бурового шлама. Первый этап должен проводиться с учетом особенностей состава отходов, находящихся в шламовом амбаре.

Добавка растворов органических флокулянтов ФТ-410, ПТ-506, неорганических флокулирующих сорбентов СФ-А1 с последующим перемешиванием и отстаиванием в течение 1-2 суток. В процессе отстаивания происходит разрушение эмульсии; повторный сбор нефтепродуктов с поверхности амбара. Оставшаяся вода с небольшим содержанием нефтепродуктов прокачивается через установку НЗУ-100 — горизонтальный отстойник для задерживания основной массы нефтепродуктов и взвешенных веществ и камера из двухступенчатых безнапорных фильтров с загрузкой сорбентом (ГС; емкость поглощения 6-8 г нефтепродуктов на 1 г сорбента, степень очистки воды — 95-99%). Перспективно применение ультрадисперсных порошкообразных сорбентов на основе оксидно-гидроксидных фаз алюминия (УДП). Адсорбент обеспечивает быструю коагуляцию нефтяной микроэмульсии в достаточно крупные фрагменты. Вода после очистки может быть использована в технических целях либо сбрасываться в водные объекты. После удаления сточных вод шлам готовят для очистки от нефтяных углеводородов.
Б. Очистка амбаров с большим содержанием эмульгированных и отсутствием пленочных нефтеуглеводородов
Жидкая фаза амбарных отходов с высоким содержанием эмуль-гированных нефтепродуктов (более 0,5 г/л) пропускается через установку типа УСФ-0.5 (табл. 3). Технология основана на использовании процессов седиментации и флотации из водных растворов органических реагентов. В качестве деэмульгатора и флокулянта реагентов ПТ-506 и ФСт-407. При обработке эмульсии не требуется ее подогрев или изменение рН раствора. Установка включает в себя: насос, смеситель, бак — отстойник, флотатор, диспергирующее и дозирующее устройства, емкости для реагентов.
Отделенные нефтеуглеводороды собираются в емкость и могут быть использованы в качестве топлива. Водная фаза доочищается в установке типа НЗУ-100 и может использоваться в технических целях, либо сбрасываться в водоем. Оставшийся шлам готовят для очистки от нефтеуглеводородов.
Обезвреживание бурового шлама
Загрязненный буровой шлам отмывается от нефтеуглеводородов горячей водой и паром, водным раствором ПАВ на основе этоксилатов. Эффективность отмывки горячей водой — 25%; водным раствором ПАВ концентрацией 0,5, 1,0 и 2,0% — соответственно 55, 60 и 73%. Буровой шлам обезвреживается на центрифуге. Образовавшаяся водная фаза, содержащая нефтеуглеводороды, очищается на установках, описанных выше.
Одним из способов обезвреживания шлама может служить его солидификация. Такая технология позволяет получить на основе обезвреженного отхода достаточно прочный материал. Образовавшаяся при твердении прочная консервирующая матрица предотвращает растворение токсичных веществ под воздействием компонентов окружающей среды, дополнительно связывает их физически и химически, снижает поверхность контакта с окружающей средой. Обезвреживание шлама проводится путем смешения в определенных пропорциях с сорбентом и цементом. В результате такой обработки присутствующие в шламе органические вещества связываются введенными сорбентами. Цемент и сорбент при смешении со шламом в присутствии воды поддерживают в системе высокое значение рН (до 12). При этом катионы тяжелых металлов, содержащиеся в шламе, переходят в состав труднорастворимых гидроксидов. Последующее отверждение обезвреженных отходов, протекающее в результате процессов гидратации введенного в систему цемента, приводит к еще более прочному связыванию нейтрализованных токсичных соединений и предотвращению последующего их растворения при воздействии окружающей среды. Полученный в результате обезвреживания продукт может быть использован в строительстве. Возможно обезвреживание нефтезагрязненного бурового шлама микробиологическим способом. Утилизация обезвреженного бурового шлама Предварительно обезвреженный буровой шлам может использоваться в производстве строительных материалов — кирпича, керамзита, мелкоразмерных строительных изделий и т.п. Возможная номенклатура продуктов утилизации:
1. Мелкоразмерные стройизделия.
— шлакоблоки по ГОСТ 6133-84. Возможно использование в малоэтажном строительстве для ограждающих и несущих конструкций, подсобных зданий.
— плитка тротуарная по ГОСТ 17608-91. Возможно использование для устройства сборных покрытий тротуаров.
— бордюрный камень по ГОСТ 6665-91. Возможно использование для отделения проезжей части улиц от тротуаров, газонов, площадок и т.д.
2. Связующие смеси по ГОСТ 23558-94. Возможно использование для устройства оснований и дополнительных слоев оснований автодорог с капитальным, облегченным и переходными типами дорожной одежды.
3. Гранулированный заполнитель. Возможно использование в бетонах. Принципиальная схема переработки буровых отходов приведена на рисунке.
Внедрение мероприятий по переработке отходов нефтедобычи, несомненно, в первую очередь направлено на снижение негативного воздействия на окружающую среду. Однако, немаловажен и социально-экономический эффект для предприятия: уменьшение платы за размещение отходов; получение прибыли от реализации продуктов утилизации; расширение инфраструктуры рабочих профессий предприятия; создание дополнительных рабочих мест.

Источник