Способы утилизации буровых отходов

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

Утилизация отходов бурения

Дата публикации: 07.05.2021 2021-05-07

Статья просмотрена: 96 раз

Библиографическое описание:

Вязовцева, В. В. Утилизация отходов бурения / В. В. Вязовцева, А. Т. Сагинаев. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2021. — № 19 (361). — С. 1-4. — URL: https://moluch.ru/archive/361/80802/ (дата обращения: 19.11.2021).

При добыче нефти образуются отходы бурения, которые являются основным источником загрязнения нефтедобывающей среды. Практически каждый процесс поиска и добычи нефти приводит к образованию многих видов отходов, которые негативно влияют на окружающую среду, таких как образование и удаление шлама и избыточных буровых растворов. Эти материалы сбрасываются за борт при морских операциях или закапываются при бурении на суше. Для управления отходами бурения и уменьшения их воздействия на окружающую среду был использован ряд методов. Такие технологии, как наклонно-направленное бурение, бурение мелких скважин, бурение с использованием гибких насосно-компрессорных труб и пневматическое бурение, — это лишь немногие из методов бурения, при которых образуется меньше отходов бурения. В данной работе обсуждаются экологически ответственные действия, которые требуют понимания типов отходов и того, как они образуются, а также ряд технологий управления отходами бурения для минимизации и устранения воздействия отходов бурения на окружающую среду.

Ключевые слова : утилизация отходов бурения, окружающая среда, исследование, добыча.

Вся деятельность, связанная с разведкой, добычей, хранением и транспортировкой нефти и газа, связана с образованием отходов, связанных с потенциальным риском для окружающей среды.

Типы отходов связаны с деятельностью по разведке и добыче.

Этими видами деятельности являются: буровые работы, производственные операции, операции закачивания, капитальный ремонт, операции газового завода.

Буровой раствор вместе с взвешенным буровым шламом и некоторыми тяжелыми металлами выносится через кольцевое пространство на поверхность, где шлам отделяется от жидкости, и жидкость закачивается повторно для подъема большего количества шлама.

Затем твердый шлам либо обрабатывается, либо утилизируется, либо перемалывается в суспензии и закачивается, либо хранится в яме для отходов для дальнейшей обработки и захоронения.

Многие материалы и отходы, связанные с буровыми работами, могут оказать негативное воздействие на окружающую среду.

Потенциальное воздействие зависит в первую очередь от материала, его концентрации после высвобождения подвергающегося воздействию биотического сообщества.

Некоторые экологические риски могут быть значительными, а другие — очень низкими.

Основными последствиями, вызывающими серьезную озабоченность, являются загрязнение водоемов, загрязнение земель, а также загрязнение воздуха.

Неправильное удаление загрязненного бурового шлама в водоемы (океан) подвергает опасности морскую жизнь.

Чрезмерный выброс загрязнителей воздуха из двигателей внутреннего сгорания делает воздух небезопасным как для людей, так и для животных, и некоторые из их последствий включают респираторные проблемы у людей и животных, повреждение растительности и подкисление почвы.

Материалы и методы

Преимущества и недостатки захоронения отходов

Захоронение — это размещение отходов в искусственных или естественных выработках, таких как ямы или свалки. Благодаря своей простоте, он остается наиболее распространенным методом захоронения отходов бурения на суше. К другим преимуществам этого метода можно отнести дешевизну, низкую технологичность, а также отсутствие необходимости вывоза отходов с буровой площадки. Учитывая текущую осведомленность о путях миграции загрязнителей, следует тщательно учитывать риски, связанные с захоронением отходов. Для отходов, содержащих высокие концентрации масла, соли, биологически доступных металлов, промышленных химикатов и других материалов с вредными компонентами, которые могут загрязнять пригодные для использования водные ресурсы, захоронение на месте может быть не лучшим вариантом.

Захоронение — это логичный выбор для отходов, которые были стабилизированы, так как миграция составляющих отходов будет замедлена процессом стабилизации. Недостатком этого метода является то, что при захоронении обычно создаются анаэробные условия. Это ограничивает любую дальнейшую деградацию по сравнению с отходами, которые выращиваются на земле или разбросаны по земле, где преобладают аэробные условия. Для надлежащей защиты почв и водных ресурсов необходимо учитывать такие факторы, как глубина залегания грунтовых вод и тип почвы, окружающей яму, до захоронения отходов. Наконец, когда захоронение и / или закрытие ямы завершено, территория должна быть классифицирована, чтобы предотвратить накопление воды, и зарастить местными видами, чтобы снизить вероятность эрозии и способствовать полному восстановлению экосистемы района.

Ямы для отходов: использование ям для отходов (земляных или футерованных) является важной частью любой операции по удалению отходов бурения на суше. Одна из основных задач, служащих многим целям, — собирать и хранить все отходы бурения, образовавшиеся в результате буровых работ. Другие виды использования включают испарение и хранение попутной воды и управление жидкостями для капитального ремонта скважин и аварийной локализацией добываемых жидкостей. Ямы для отходов должны быть расположены так, чтобы не допустить попадания отходов на место бурения или добычи, в близлежащий водоем или жилую зону. Чтобы предотвратить просачивание в грунтовые водоемы и загрязнение почвы, ямы обычно облицовываются натуральными или синтетическими покрытиями.

Хотя карьеры являются приемлемым компонентом любой программы управления отходами бурения, они могут представлять собой экологическую ответственность при неправильном управлении. Резервные ямы могут загрязнять почву, грунтовые и поверхностные воды металлическими жидкостями и углеводородами, если их не обработать и не закрыть должным образом. По мере испарения жидкости из резервной ямы происходит концентрация водорастворимых металлов, солей и других химикатов. Осадки, изменение уровня грунтовых вод на мелководье и наводнения могут переносить эти загрязнители в прилегающие почвы и грунтовые воды. Чаще всего хвостовики недостаточно герметизируют отходы бурения, особенно если они порваны. После завершения скважины запасные ямы остаются на месте после того, как буровая установка и другое оборудование будут удалены с площадки. Жидкости из резервной ямы пытаются высохнуть, а оставшиеся твердые частицы инкапсулируются синтетической футеровкой из резервной ямы и закапываются на место.

Согласно этому варианту, черенки, либо обработанных или необработанных, помещают в блок герметизации с прокладкой и крышкой, которые были разработаны, чтобы содержать отходы.

Способность свалки содержать отходы будет зависеть от качества конструкции и материалов, а также от геологических единиц.

Способность полигона для отходов будет зависеть от качества конструкции и материалов, а также нижележащих геологических единиц.

Ключевым моментом при эксплуатации полигона является необходимость обеспечения долгосрочной локализации, поскольку захороненные отходы не уничтожаются, а фактически находятся в долгосрочном хранении.

Ключевой момент в работе полигона является необходимостью обеспечения долгосрочного сдерживания, поскольку Захороненные отходы не разрушаются, но на самом деле в длительном хранении.

Свалки обычно управляется выездными коммерческими операторами и в этом случае отходы могут быть получены от различных участков бурения.

Однако некоторые нефтяные компании с большим объемом буровых работ могут строить и эксплуатировать частные свалки.

Процесс биоремедиации является достаточно гибким и может быть использован для всех образцов бурового шлама и других отходов. К некоторым преимуществам биоремедиации относятся: доброкачественность относительно окружающей среде, производит мало выбросов; отходы превращаются в полезные продукты. Существуют различные формы биоремедиации, но наиболее распространенными типами являются земледелие: внесение удобрений, компостирование и культивирование вредителей.

Земледелие можно рассматривать как метод обработки, так и метод удаления. Цель этого метода состоит в том, чтобы позволить естественным микробным организмам почвы метаболизировать, преобразовывать и усваивать составляющие отходов на месте. В целом, земледелие относится к многократному внесению неочищенных отходов на поверхность почвы, тогда как разбрасывание земель относится к однократному внесению отходов на поверхность почвы. Обычно за этим следует механическая обработка почвы с добавлением питательных веществ, воды, воздуха и / или кислорода для стимуляции биодеградации и аэрации почвы естественными бактериями, разлагающими нефть. Этот метод удаления отходов бурения является относительно дешевым и может даже улучшить водоудерживающую способность песчаных грунтов. В зависимости от расположения земельной фермы может потребоваться облицовка, подкладка и/или спринклерная система. Как земледелие, так и земледелие более эффективны в теплом тропическом климате и могут быть неприменимы в районах, где земля промерзает большую часть года.

Компостирование включает смешивание отходов бурения с наполнителями, такими как древесная щепа, солома, рисовая шелуха или шелуха для обеспечения повышенной пористости и способности к аэрации для биологического разложения. Навоз и другие сельскохозяйственные отходы обычно добавляют для увеличения водоудерживающей способности смеси отходов и среды и для обеспечения следовых количеств питательных веществ. Добавление азотных и фосфорных удобрений и следов металлов также увеличивает микробную активность и сокращает время, необходимое для достижения желаемого уровня биоразложения. Смеси отходов, почвы и других добавок могут быть помещены в кучи, достаточно маленькие, например, глубиной менее 3 футов, чтобы их можно было обрабатывать для аэрации, или помещены в контейнеры или на платформы, предназначенные для пропускания воздуха через компостируемую смесь. Комбинация помещения материала в кучу и добавления наполнителя приводит к высоким температурам в куче, что дополнительно увеличивает скорость биоразложения и улетучивания, дает компостированию преимущество перед разбрасыванием почвы или земледелием в холодном климате. Комбинированные отходы, отвечающие критериям здоровья, могут использоваться для кондиционирования почвы, покрытия свалок и обеспечения чистых засыпок [1–12].

Результаты и обсуждение

Объем отходов, образующихся при бурении скважины, является важным и дорогостоящим элементом любого комплексного плана управления отходами. Он служит подходящим инструментом планирования, поскольку от него зависит большинство компонентов плана управления отходами. Количество отходов можно рассчитать заранее, чтобы можно было спланировать их утилизацию. Например, подходящие планы минимизации отходов могут быть составлены только в том случае, если объем образующихся отходов приблизительно известен. При правильном обращении с отходами необходимо учитывать количество образующихся отходов. Общий объем отходов резания, образующихся на одну скважину, можно оценить как сумму номинального объема пробуренной скважины, объема промывки ствола скважины и объема бурового раствора, остающегося на выбуренной породе, что обобщает некоторые применения оценки объема отходов.

Объем сухого бурового шлама оценивали по уравнениям.

По этой оценке сухой буровой шлам эквивалентен промерному объему скважины плюс вымыв.

Объем скважины (ft 3 ) =

 (1 + коэффициент вымывания 0,075)

Буровой шлам [баррель] = объем скважины × 0,1781 баррель / ft 3

Буровой шлам [фунт] = буровой шлам [баррель] × 910 фунт / баррель

Компоненты отходов оцениваются по формулам. Единицы измерения — фунты.

Общий объем отходов [TW] = базовая жидкость + вода + барит + буровой шлам

где: TW — общий объем отходов [весь буровой раствор + сухой шлам], фунты; RF — указанная массовая доля синтетической базовой жидкости;

WF = массовая доля воды из пласта бурового раствора;

SF = массовая доля синтетической базовой жидкости из пласта бурового раствора;

BF = массовая доля барита из пласта бурового раствора;

DF = массовая доля бурового шлама;

Общий объем отходов рассчитывается по уравнению:

Весь объем бурового раствора оценивается уравнением:

Общий объем SBF [баррель] = синтетическая базовая жидкость [баррель] + вода [баррель] + барит [баррель]

Пластовая нефть во всем выгружаемом буровом растворе составляет 0,2 % [объема], рассчитанного на основе уравнения:

Пластовая нефть [баррель] = 0,002 × весь объем SBF [баррель].

Вывод

На основании теоретических и практических наблюдений, сделанных в результате этой работы, можно сделать следующие выводы:

– Оценка объема отходов играет решающую роль в управлении бурением и связанными с ними отходами, и их следует всегда оценивать и включать в план управления отходами.

– Стоимость удаления и обращения с отходами напрямую связана с объемом образующихся отходов, и поэтому минимизация в качестве метода обращения с отходами должна быть приоритетом по сравнению с другими методами.

– Выбор оптимального метода управления отходами бурения всегда должен подвергаться тщательному экологическому, техническому и экономическому анализу, поскольку они являются основными движущими силами.Критерии отбора были разработаны, чтобы помочь ускорить процесс принятия решений.

– Для эффективного управления отходами бурения решающее значение должны иметь десять шагов по управлению отходами.

Источник