При строительстве морских скважин основными видами воздействия на окружающую среду являются выбросы в атмосферу, сбросы в морскую среду, ее тепловое и шумовое загрязнения. Объем и интенсивность техногенного воздействия на окружающую среду зависит от реализуемой технологии строительства скважины. Выбросы в атмосферу и шумовое загрязнение можно существенно снизить за счет природоохранных мероприятий, а тепловое загрязнение и сброс веществ в морскую среду исключить (концепция “нулевого сброса”).

К технологическим отходам бурения относятся буровой шлам, отработанные буровые технологические жидкости и буровые сточные воды. Они образуются в технологическом процессе промывки скважины.

В процессе углубления скважины на забое образуется выбуренная порода. При гидротранспорте промывочной жидкостью с забоя скважины на поверхность порода под воздействием техногенных факторов превращается в буровой шлам. Поэтому на средствах очистки циркуляционной системы буровой установки из промывочной жидкости отделяют не выбуренную породу, а буровой шлам, отличающийся по объему и, что особенно важно с экологической точки зрения, по физико-химическим свойствам.

Объем выбуренной породы равен объему ствола скважины. При проектировании объем бурового шлама приближенно принимается больше объема выбуренной породы на 20% .

Можно выделить четыре фактора, обусловливающих увеличение объема бурового шлама по сравнению с выбуренной породой:

Бурение скважин осуществляется большей частью в осадочных отложениях, в которых наиболее распространенными являются глинистые породы. Их доля составляет 65-80%. Выбуренные частицы глинистых или скрепленных глинистым цементом пород в процессе гидротранспорта с забоя скважины на поверхность пропитываются фильтратом промывочной жидкости и набухают. Продолжительность нахождения частиц породы в промывочной жидкости с глубиной скважины возрастает и может достигать нескольких часов. Чем дольше они находятся в промывочной жидкости, тем больше их набухание. Происходит адгезионное присоединение к ней частиц твердой фазы преимущественно коллоидных размеров из промывочной жидкости.

На изменение физико-химических свойств частиц выбуренной породы при превращении их в буровой шлам влияет пропитка дисперсионной средой промывочной жидкости. Поры и трещины частиц породы заполняются дисперсионной средой промывочной жидкости, поверхность глинистых частиц модифицируется, на внешней и внутренней поверхности частиц выбуренной породы адсорбируются вещества различной природы из дисперсионной среды промывочной жидкости.

Минералогический состав бурового шлама определяется литологическим составом разбуриваемых пород и может существенно изменяться по мере углубления скважины. Химический состав бурового шлама зависит как от его минерального состава, так и свойств промывочной жидкости. Гранулометрический состав бурового шлама определяется типом и диаметром породоразрушающего инструмента, механическими свойствами породы, режимом бурения, свойствами промывочной жидкости и эффективностью ее очистки. В табл. 1 показаны фракционный состав бурового шлама и скорость его осаждения в водной среде при бурении скважин на северо-восточном шельфе Сахалина (Проект Сахалин-1) по данным .

Утилизация бурового шлама по всем правилам безопасности – это обязательный процесс, осуществляемый ответственными и успешными нефтедобывающими компаниями. Утилизация и переработка буровых отходов позволяет не только защитить окружающую среду от содержащихся в них токсичных элементов, но и получить ценные и безопасные стройматериалы.

Под буровым шламом понимается водная взвесь, в которой твердые частицы являются веществами, образующимися при разрушении поверхности отбитой горной породы и при истирании инструмента, опускаемого в скважины. Твердая составляющая бурового шлама может быть представлена также глинистыми минералами (при осуществлении промывки глинистыми растворами).

Подразумевается, что непосредственно к самому шламу относится часть суспензии, которая собирается шламовыми трубами при совершении колонкового бурения.

Класс опасности

Буровой шлам может негативно сказываться на состоянии природной среды, нарушая равновесие экосистем, кроме того, он вреден для здоровья человека. Опасность таких отходов заключается главным образом в том, что они содержат в своем составе токсичные элементы: углеводороды нефти, компоненты растворов, применяющихся при бурении, тяжелые металлы. В связи с этим буровые шламы относят к IV классу опасности отходов (согласно ФККО).

Утилизация и переработка

Перед непосредственной утилизацией буровых отработок необходимо их обезвредить. В промышленной экологии освещены несколько способов обезвреживания бурового шлама:

1. Термический способ. Процесс происходит в специальных установках – печах (или в амбарах) в условиях высоких температурных значений. В результате горения образуется продукт, который может быть использован в дальнейшем для изготовления битума.
2. Физический способ. Методами центрифугирования и флокуляции производят разделение жидкости от твердой части отходов, после чего каждая из выделенных фракций отдельно друг от друга утилизируется.
3. Химический способ. Основан на проведении экстракции из отходов чистых пород путем добавления в шлам растворителей, а затем отвердителей, в состав которых могут входить глина, цемент, смолы, полиуретан и т.д.
4. Физико-химический способ. Заключается в обработке отходов химическими веществами, которые вызывают изменения их свойств, и последующей переработке шламов с использованием определенных установок.
5. Биологический способ. Суть способа состоит в разложении отходов специальными микроорганизмами, которые производят обезвреживание отработок путем извлечения из них веществ для поддержания собственной жизнедеятельности. Обезвреживание таким способом производится на непосредственных местах загрязнения буровыми отработками.

После процесса обезвреживания буровые шламы могут направляться на захоронение или переработку.

При утилизации и переработке чаще всего производится комбинирование разных способов обезвреживания буровых отходов.

Эффективной технологией утилизации буровых отработок является их солидификация. Согласно этому способу осуществляется смешивание очищенного бурового шлама со специальными сорбентами и цементом. Сорбент связывает токсичные соединения, которые после добавления цементной массы переходят в форму, нерастворимую при любых погодных условиях. Поэтому произведенный таким образом обезвреженный продукт применяется в изготовлении материалов для строительства.

Переработка шлама может вестись в нескольких направлениях. Из отходов бурения возможно получить:

• тротуарную плитку;
• бордюрные ограждения;
• бетонные смеси;
• компоненты для автодорожного покрытия;
• шлакоблоки, использующиеся в строительстве подсобных помещений и др.

Схематическое изображение процесса переработки отходов бурения с целью получения новых изделий и материалов можно посмотреть в видео, основанном на применении 3D моделирования

В зависимости от способа обезвреживания буровых шламов используется различное оборудование для переработки. Так, например, актуальной и востребованной для предприятий нефтедобывающей отрасли является установка, в которой осуществляется термическая деструкция буровых отходов. Принцип работы такой установки основывается на проведении пиролиза в низких значениях температуры. В результате обработки отходов происходит образование кондиционной продукции. Работа установки обеспечивается за счет получения в ней пиролизного газа. Такой аппарат для переработки буровых шламов может работать в периодическом или непрерывном режиме (в зависимости от модификации) и иметь производительность, равную соответственно 100 и 1000 кг/час.

О том, как выглядит установка термической деструкции шламов, и о принципе ее работы рассказывают в следующем небольшом видео

Для снижения затрат на переработку буровых отработок и для лучшей защиты природной среды многие компании используют в своей работе вертикальную центрифугу — осушитель бурового шлама. Принцип действия этой установки основывается на создании центробежных сил с целью отделения жидких и твердых фаз в составе отходов. После удаления жидкости такой центрифугой шлам становится более сухим.

Отходы, образующиеся при бурении некоторых скважин, могут иметь в своем составе значительное количество радионуклидов.

Радиоактивные элементы могут попадать в буровые отходы совместно с пластовой водой. Приборы для проведения измерений радиоактивности бурового шлама позволяют выявить необходимость применения специальных методов обезвреживания таких отходов.

При расчетах объемов полученных шламов используют значения их плотности (средней плотности).

Кто перерабатывает буровой шлам? Переработку отходов бурения осуществляют компании, специализирующиеся на охране природной среды. Часто такие компании проводят разные исследования в области безопасного обращения с отходами нефтегазодобывающей отрасли и разрабатывают современные технологии по переработке шламов и т.д. Вывоз буровых отходов также осуществляется организациями, которые производят откачку, транспортировку и/или обезвреживание и переработку шламов. При перевозке отработок бурения используется транспорт, оснащенный специальными контейнерами.

Проблема уничтожения буровых отходов

Суть основной проблемы, касающейся уничтожения отходов бурения в России, заключается в том, что руководители большого числа компаний, занимающихся нефтедобычей, не хотят тратить денежные средства на осуществление правильной и безопасной утилизации шламов. В результате не обезвреженные буровые отходы просто отправляются на хранение в амбары, из которых затем откачивают водную смесь углеводородных соединений. Оставшиеся после откачки жидкости шламы заливаются бетоном и засыпаются грунтом. Как следствие, происходит образование большого количества захоронений, в составе которых содержатся углеводороды нефти, токсичные соединения, металлы и т.д. Причем с увеличением числа установок бурения осуществляется постоянное загрязнение огромных по площади земельных участков, что крайне негативно сказывается на состоянии окружающей среды.

Однако решение проблемы все-таки есть. Оно заключается в принятии комплекса мер:

1. Должны быть ужесточены санкции за нарушения безопасной технологии утилизации отходов бурения.
2. Должно поощряться внедрение в работу нефтедобывающих предприятий новейшего оборудования для переработки бурового шлама с целью его обезвреживания и последующего применения в качестве сырья в различных отраслях промышленности.

Экономическая выгода переработки

Выгоду от переработки постоянно образующихся буровых отходов имеют и компании, осуществляющие непосредственно обработку шламов, и сами нефтедобывающие предприятия. В первом случае перерабатывающим компаниям выгодно из дешевого сырья производить новые материалы с целью их дальнейшей продажи. Причем эти изделия могут быть высококачественными и потому продаваться по хорошим ценам, что, безусловно, делает бизнес по переработке отходов бурения прибыльным.

Экономическая выгода от переработки шлама для нефтедобывающих предприятий заключается в основном в том, что пропадает необходимость уничтожения шламовых амбаров и выплаты штрафов в больших количествах за нанесенный ущерб окружающей среде.

К сожалению, сегодня в нашей стране не все предприятия осуществляют правильную утилизацию бурового шлама. Проблема по переработке отходов бурения требует современных решений. Ведь получение из шламов новых изделий выгодное и с экономической, и с экологической стороны направление, на котором, помимо прочего, может быть построен успешный бизнес.

Буровой шлам. Понятие «буровой раствор»

Нефтедобыча -- подотрасль нефтяной промышленности, отрасль экономики, занимающаяся добычей природного полезного ископаемого -- нефти. буровой шлам обезвреживание мелиорированный

Нефтедобыча -- сложный производственный процесс, включающий в себя геологоразведку, бурение скважин и их ремонт, очистку добытой нефти от воды, серы, парафина и многое другое (Булатов В.И., 2004).

Процесс бурения представляет собой процесс образования горной выработки, преимущественно круглого сечения, путем разрушения горных пород главным образом буровым инструментом с удалением продуктов разрушения (Вадецкий Ю.В. , 2003).

При бурении и эксплуатации скважин происходит нарушение и загрязнение ландшафтов, прилегающих к буровым площадкам. Основными источниками воздействия выступают строительно-монтажные работы, а также отходы бурения:

• · буровые и сточные воды (БСВ)
• · отработанные буровые растворы (ОБР)
• · буровой шлам (БШ)

Проведение буровых работ оказывает значительную техногенную нагрузку на все компоненты окружающей среды. Наибольшему техногенному воздействию подвергаются природные экосистемы на территориях складирования отходов бурения, что является следствием несовершенства технологий бурения и утилизации буровых шламов. Размещение же в объектах природной среды отходов бурения, содержащих токсичные вещества, являются основными причинами прогрессирующего ухудшения качества окружающей среды в районах ведения буровых работ.

В настоящее время только на территории Западной Сибири образуется более 100 тысяч тонн бурового шлама в год. Расходы предприятий топливно-энергетического комплекса на обезвреживание и утилизацию буровых шламов, рекультивацию шламовых амбаров ежегодно составляют миллиарды рублей.

Буровой шлам - водная суспензия, твердая фаза которой представлена продуктами разрушенных горных пород забоя и стенок скважины, продуктами истирания бурового снаряда и обсадных труб, глинистыми минералами (при промывке глинистым раствором).

Состав шлама в значительной степени зависит от типа горных пород, через которые проходит скважина. В шламах находятся грубые и крупные частицы минералов и горных пород с размерами до нескольких сантиметров. При оценке токсичности шламов решающую роль играет присутствие в нем нефтяных углеводородов, токсичных компонентов буровых растворов и тяжелых металлов.

Присутствие в шламах нефти неизбежно при использовании буровых растворов на нефтяной основе. Концентрация нефтяных углеводородов в таких шламах составляет до 100 г/кг. Шламы, полученные при работе с водяными буровыми растворами, содержат следовые количества нефти.

Повышенное по сравнению с фоном содержание тяжелых металлов возникает в результате введения в буровые растворы барита с примесями металлов и некоторых компонентов, содержащих железо и хром.

Загрязняющие свойства бурового шлама обусловлены минеральным составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора. Анализ фазового, фракционного и компонентного состава шлама, а также его физико-химических свойств показывает, что за счет адсорбции на поверхности частиц шлама химических реагентов, используемых для обработки буровых растворов и входящих в его состав, он проявляет ярко выраженные загрязняющие свойства. Также выбуренная порода накапливает в процессе бурения нижних горизонтов сырую нефть и ее фракции. Таким образом, в его составе отмечается значительное содержание нефтепродуктов, органических соединений, опасных для объектов природной среды, растворимых минеральных солей. Всё перечисленное предопределяет высокую экологическую опасность отходов бурения.

В настоящее время отсутствует убедительные данные по оценке уровня

загрязненности отходов бурения. Загрязняющий потенциал отходов бурения

обусловлен, главным образом, используемыми материалами и химическими реагентами. Номенклатура и ассортимент материалов и химреагентов достаточно велик (см. табл. 1.1). В связи с тем, что практически полностью химические реагенты и материалы переходят в отходы бурения, становится понятной высокая экологическая опасность отходов. Так, в среднем, на 1 м 3 отходов, как показывают расчеты, приходится до 68 кг токсичных органических соединений, не считая нефтепродуктов и загрязнителей минеральной природы.

Таблица 1.1. Примерные объемы (тыс.т.) ежегодного поступления в объекты природной среды некоторых материалов и химреагентов с отходами бурения

Понятие "буровые растворы" охватывает широкий круг жидких, суспензионных и аэрированных сред, назначением которых является обеспечение безопасности ведения работ при высокой скорости бурения и выполнение заключительных операций по выводу и консервации скважины.

Буровой раствор, прежде всего, должен:

• · удалять выбуренную породу (шлам) из-под долота, транспортировать ее вверх по кольцевому пространству между бурильной колонной и стволом скважины и обеспечивать ее отделение на поверхности;
• · удерживать частицы выбуренной породы во взвешенном состоянии при остановке циркуляции раствора;
• · охлаждать долото и облегчать разрушение породы в призабойной зоне;
• · создавать давление на стенки скважины для предупреждения водо-, нефте- и газопроявлений;
• · оказывать физико-химическое воздействие на стенки скважины, предупреждая их обрушение;
• · передавать энергию гидравлическому забойному двигателю
• · обеспечивать сохранение проницаемости продуктивного пласта при его вскрытии (Вадецкий Ю.В., 2003)

Обязательным компонентом любого бурового раствора всегда является бентонит (монтриморилонитовая глина). Действие этого компонента объясняется особенностями его физико-химической природы, взаимодействием с дисперсной средой с образованием в ней устойчивых коллоидных систем. В химическом отношении глина представляет собой водные алюмосиликаты, содержащие окислы железа, щелочных металлов (натрия, калия), алюминия, щелочно-земельных металлов кальция, магния. Аномально высокие пластовые давления, встречающиеся при бурении в осложненных геологических условиях, зачастую превышают гидростатическое давление бурового раствора. Поэтому буровой раствор необходимо утяжелять. Применяется баритовый утяжелитель.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) относятся к реагентам, снижающим поверхностное натяжение на трехфазной границе "пласт -вода - нефть". Главным назначение ПАВ является поддержание естественной проницаемости коллекторов. Проникновение в последние буровых растворов и их фильтратов резко снижает продуктивность скважин и значительно растягивает сроки их освоения. В качестве ПАВ используются различные вещества: сульфанол, дисолван, карбозолин, стеа-рокс, азолят и различные оксиэтилированные спирты. Недостатком ПАВ является интенсивная адсорбция их на твердой фазе буровых растворов.

Для дегазации буровых растворов используют реагенты-пеногасители: соасток, гарболинеум, сивушное масло, полиметилсилосалы, солидол, синтетические жирные кислоты.

Для поддержания постоянной плотности бурового раствора используют реагенты-понизители водоотдачи (углещелочной реагент, карбоксиметилцеллюлоза, конденсированная сульфит-спиртовая барда, гидролизованный полиакриламид), и понизители вязкости (феррохромлигносульфонат, нитролигнин, сунил, игетан).

Кроме того применяются вещества - термостабилизаторы, струк-турообразователи, смазочные добавки, эмульгаторы и другие компоненты. В качестве регулятора щелочности применяется - каустическая сода.

Каустическая сода (NaOH) - бесцветная кристаллическая масса, хорошо растворимая в воде с выделением большого количества тепла. Небольшие добавки щелочи вызывают временное диспергирование частиц глины, увеличение электрокинетического потенциала и, как следствие этого, снижение вязкости и водоотдачи бурового раствора.

В целом, состав бурового раствора зависит от его назначения, типа пород и метода бурения. Различают аэрированные, меловые, известковые, карбонатно-глинистые, сульфитные, минерализованные, гипсовые, амолинатные, каливые и другие виды буровых растворов (Вадецкий Ю.В., 2003).

Буровой шлам вместе с выбуренной породой включает все химические соединения, которые используются для приготовления буровых растворов. Кроме того, он содержит некоторое количество сырой нефти.
Буровой шлам вместе с выбуренной породой включает все химические соединения, которые используются для приготовления буровых растворов. Поэтому сброс отделенного шлама без предварительной обработки, нейтрализации химических реагентов недопустим.
Схема выполнения траншейных стенок методом Тита-ния. Буровой шлам удаляется центробежным насосом вместе с бентонитовым раствором. После бурения опережающей скважины на всю глубину стенки колонну буровых труб оборудуют специальными резцами, расположенными по всей ее высоте на расстоянии 30 см друг от друга. Длина этих резцов определяется требуемой шириной траншеи. Траншея разрабатывается путем одновременного вращения буровой штанги, ее попеременного перемещения вверх и вниз на 0 3 - 0 5 м и движения всей буровой установки вдоль осп траншеи. Сменная производительность установки в средних геологических условиях составляет 35 м2 траншеи.
Буровой шлам оседает на дно траншеи, откуда засасывается вместе с бентонитовым раствором эрлифтом и по меньшей трубе направляющего шаблона подается на поверхность земли к очистной системе. Здесь из раствора выделяется шлам, который направляют в отвал. Очищенный раствор по мере необходимости сливают снова в траншею.
Буровой шлам, как и буровые растворы и буровые сточные воды, представляет опасность для водной среды. Нефть, вводимая в раствор до 40 - 45 % от его объема, под действием эмульгаторов равномерно распределяется в объеме глинистого раствора и сохраняется в нем в виде глобул, затем адсорбируется на стенках скважин и частицах бурового шлама. Вместе со шламом сбрасывается до 2 - 4 м3 и более нефти на 1000 м проходки. Буровой шл ам вместе с выбуренной породой и нефтью включает в себя все химические соединения, используемые для приготовления буровых растворов. При попадании выбуренного шлама в водоемы повышается мутность воды, что ухудшает водную среду обитания. Токсичные вещества, адсорбированные на частицах бурового шлама, обмываются в водной среде, накапливаясь и растворяясь в ней.
Буровой шлам может быть неполностью очищен от обработанного лигнитом бурового раствора, поэтому палеоботаники, изучающие выбуренные частицы, должны быть очень внимательны, чтобы не ошибиться относительно происхождения отбираемых ими проб.
Буровой шлам - осколки породы (образуются при бурении газовой скважины), которые вымываются на поверхность вместе с буровым раствором и используются для получения информации о газоносности данной породы.
Отработанный буровой шлам является многотоннажным отходом бурения. Его загрязняющее действие связано как с составом разбуриваемых пород, так и с составом смачивающего его бурового раствора.
Зависимость скорости проходки от частоты вращения при раз-буривании известняка белджен различными долотами. давление, развиваемое буровым раствором, равно 10 МПа. Если буровой шлам из-под долота не удаляется так же быстро, как образуется, он подвергается дополнительному перемалыванию; между долотом и действительным забоем скважины нарастает слой разрушенной породы. На основании промысловых данных Спиэр показал, что зависимость механической скорости бурения от нагрузки на долото линейна лишь до определенного значения последней, а затем резко отклоняется вниз.
Качество бурового шлама и глины зависит от петрографического состава пород, проходимых в процессе бурения.
Подъем бурового шлама до поверхности происходит в результате совокупного действия подъемных сил потока жидкости и сил проскальзывания твердых частиц в растворе, обусловленных их весом.
Загрязняющие свойства бурового шлама обусловлены минералогическим составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора. Анализ фазового, фракционного и компонентного состава шлама, а также его физико-химических свойств показывает, что за счет адсорбции на поверхности частиц шлама химреагентов, используемых для обработки буровых растворов, он проявляет ярко выраженные загрязняющие свойства.
Загрязняющие свойства бурового шлама обусловлены минералогическим составом выбуренной породы и остающимися в ней остатками бурового раствора.

Однако частицы бурового шлама являются далеко не сферическими.
Схема указателя влажности. Опасное слипание бурового шлама начинается тогда, когда водоприток составляет 10 - 35 % от веса разбуренной породы. Количество воды, поступающей в скважину, зависит от условий в скважине, ее размера, объема циркулирующего агента, его температуры и влажности, размеров и физико-химических свойств шлама. Так как существующие признаки позволяют определить только наличие водопритока, а не интенсивность, то в начальный момент жидкость удаляют из ствола выпариванием в результате циркуляции воздуха в течение некоторого времени.
Предусмотрена утилизация бурового шлама.
Метод термообработки бурового шлама наиболее целесообразен и технически доступен. Сущность его заключается в том, что органические вещества полностью сгорают при высокой температуре.
Промывочная жидкость транспортирует буровой шлам на вибрационное устройство, где происходит его отделение от жидкости. Затем шлам предварительно промывается и направляется к верхней плите. Здесь все частицы менее 4 76 мм отделяются и падают во внутренний резервуар. Более крупные частицы скатываются с наклонной плиты, собираются и промываются отдельно. Резервуар имеет наклонно расположенные перегородки, снабженные промывочными отверстиями. Здесь происходит промывка выбуренных частиц. Отмытые частицы проходят через внутренний резервуар и падают в конус на нижнем конце наружного цилиндра. Под этот конус в определенные интервалы подставляется ведро, в которое и отбирается проба.
Способность пены выносить буровой шлам зависит от квадрата скорости ее движения в кольцевом пространстве и реологических свойств пены. При ОДГ в диапазоне 0 60 - 0 96 пена ведет себя как бингамовская вязкопластичная жидкость.
Загр шяющие свойства бурового шлама обусловлены iv ii v 1ло / нчес ким составом выбуренной породы и ос-i i ivuvt еи остатками бурового раствора.
Наличие в растворе бурового шлама оказывает вредное влияние на его технологические свойства и приводит к ухудшению технико-экономических показателей бурения. В связи с этим очистке бурового раствора от твердых, жидких и газообразных примесей уделяют особое внимание.
Неутилизируемые строительные отходы (буровой шлам, сборный и монолитный бетон и железобетон, цемент, кирпич, строительные растворы и др.), которые не являются токсичными, предусматривается вывозить автотранспортом на санкционированные полигоны для захоронения строительных и твердых бытовых отходов с заключением договоров с администрациями соответствующих районов.
Образующийся при бурении скважин буровой шлам может содержать до 7 5 % нефти и до 15 % органических химических реагентов, применяемых в буровых растворах. В относительно большом объеме шлам накапливается нередко и при подготовке нефти. В этом случае шламы могут содержать до 80 - 85 % нефти, до 50 % механических примесей, до 67 % минеральных солей и 4 % поверхностно-активных веществ.
Ставится задача - изучить буровой шлам, который, поступая вновь в скважину вместе с промывочной жидкостью, способствует интенсивному износу элементов пары трения бурового насоса, турбобура и долота.
Японскими специалистами для отверждения бурового шлама предложен состав, состоящий из портландцемента, безводного гипса и добавок порошкообразного материала некоторых солей. Фирма Chemfix Crossford Pollution Services (Великобритания) рекомендует обрабатывать буровой шлам некоторыми растворами силикатов в присутствии коагулянтов. Получаемый при этом твердый материал может быть утилизирован, т.е. использован для покрытия автостоянок или же безвредно сброшен на поверхность почвы.

Статистический анализ исследованных проб бурового шлама позволяет ориентировочно вычислять массовую долю частиц в буровом растворе.
При экстракционном методе обезвреживания бурового шлама в результате многоступенчатого процесса извлечения из шлама органических токсичных веществ с помощью растворителя на очистной установке буровой раствор отделяется от шлама. Очищенный буровой раствор направляется в циркуляционную систему. Для таких установок, используемых, в частности, при морском бурении скважин, разработаны различные схемы, включающие вибросита и промывочные устройства, в ряде случаев - сепараторы, центрифуги, гидроциклонные установки.
Дня определения удельной поверхности бурового шлама оба эти метода не применяется, так как дисперсность бурового шлама несоизмерима о дисперсностью порошков, подобных цементу, а адсорбционный метод дает суммарную поверхность - как внешнюю, так и внутреннюю (в порах) - твердого тела, хотя нас интересует обычно только внешняя поверхность, образующаяся при разрушении породы в процессе бурения.
Японскими специалистами для отверждения бурового шлама предложен состав, состоящий из портландцемента, безводного гипса и добавок порошкообразного материала некоторых солей. Фирма Чемфикс Грассфорд Поллюшн Сервисэз (Великобритания) рекомендует обрабатывать буровой шлам некоторыми растворами силикатов в присутствии коагулянтов. Получаемый при этом твердый материал может быть утилизирован, т.е. использован для покрытия автостоянок или сброшен на поверхность почвы без вреда для последней.
Химическое и механическое диспергирование бурового шлама ведет к повышению доли выбуренной породы в буровом растворе в процессе бурения. В ограниченной степени переход в раствор выбуренной породы полезен, но ее избыток создает значительные трудности и приводит к удорожанию буровых работ. Например, переход в раствор коллоидных глин придает ему нужные реологические и фильтрационные свойства, но когда в раствор переходит слишком много глинистых частиц, происходит его интенсивное загустевание, что вызывает значительное снижение механической скорости бурения, повышает вероятность выброса под действием эффекта свабирования при подъеме колонны, а также вероятность поглощения в результате повышения давления в кольцевом пространстве при циркуляции раствора и положительных импульсов давления при спуске колонны.
Номограмма для определения числа кассет на одно вибросито. Тип и размер частиц удаляемого бурового шлама может явиться причиной возникновения закупорки ячеек и уменьшения пропускной способности сита. При бурении в соленосных отложениях наличие мелких частичек соли в буровом растворе и эффект рекристаллизации соли из насыщенного раствора может быть причиной закупорки сетки солью. Бурение в глинистых отложениях также может вызвать закупорку ячеек частицами выбуренной породы, что приводит к недостаточному обезвоживанию шлама на второй сетке и к большим потерям раствора.
Инструменты, применяемые при механических способах очистки забоя скважины от продуктов разрушения. Разбуренная долотом 12 порода - буровой шлам поднимается по винтовой поверхности за счет действия возникающей на ней силы при вращении шнеков.
Отработанный буровой раствор, или буровой шлам, может содержать органические компоненты и соли, которые токсичны для растений и рыб. Неуправляемый выпуск буровых растворов или шлама на территории, окружающей буровую площадку, может отрицательно сказаться на растительности и поверхностных водах.
Пагубное воздействие разлившаяся нефть, нефтяной и буровой шлам могут оказать и на почву в процессе бурения, добычи, подготовки и транспортирования нефти. Проникая в плодородную землю, все эти загрязнители изменяют ее физико-химические свойства, разрушают почвенную структуру, диспергируют частицы, изменяют соотношение между углеродом и азотом, режим почв и корневого питания растений. Загрязнение почвы опасно и для человека, поскольку влияние нефти может проявляться через пищевые цепи (сельскохозяйственные продукты), в том числе и с канцерогенным эффектом.
Изучение литологии на основе исследования бурового шлама или кернов имеет очень существенное значение для выяснения промышленных возможностей данного карбонатного коллектора.
Шла мовым насосом пульпу из бурового шлама и растворителя подают на блочную гидроциклонную установку, где буровой шлам отделяется от растворителя и сбрасывается в сваю-ловушку. Здесь его отмывают от растворителя, который по мере накопления электропогружным насосом откачивают в блок доочистки и хранения. Сюда же поступает растворитель после гидроциклонной установки. В блоке растворитель посредством фильтров тонкой очистки полностью освобождают от механических примесей и направляют для повторного использования.
Одним из эффективных методов обезвреживания бурового шлама является окисление и гидрофобизация его поверхности. Значительный объем работ в этом направлении выполнен Т.И. Гусейновым, А.А. Мовсумовым и другими специалистами.
Предложен способ определения удельной поверхности бурового шлама по данным фракционного анализа.

При малом зазоре затрудняется удаление бурового шлама с забоя скважины, повышается сопротивление движению воздуха; при большом зазоре увеличивается объем породы, подлежащей разрушению. И в том, и в другом случае уменьшается скорость бурения.
Сохранение выбуренных твердых частиц (бурового шлама) в растворе во взвешенном состоянии улучшается с ростом плотности последнего, способствуя транспорту шлама по кольцевому пространству и замедляя его осаждение на поверхности.
Литографический каротаж - отбор проб бурового шлама (осколков породы), который вымывается наверх с буровым раствором.
При этом промывочная жидкость с буровым шламом отсасывается с забоя через долото и по бурильным трубам поступает в шламоуловитель. Такая технологическая схема применяется в случаях низких динамических уровней, где круговая циркуляция эрлифтом невозможна или нецелесообразна по другим техническим и технологическим причинам.
Серьезный ущерб окружающей среде может нанести буровой шлам, образующийся в процессе отстоя промывочных вод. Основными составными частями шлама являются: выбуренная порода, нефть, химические реагенты и др. Нефть, которая вводится в промывочную жидкость, действием эмульгаторов (дисольвана 4411, сульфонола и др.) равномерно распределяется в объеме глинистого раствора.
Используется несколько вариантов обезвреживания и утилизации бурового шлама.

- Насколько большую опасность для экологии представляют буровые шламы и буровые растворы?

Буровые шламы и буровые растворы относятся к Ш-1У классу опасности. И это понятно, ведь в буровой раствор, который обеспечивает процесс бурения, добавляют самые разные химические реагенты. Одни, к примеру, должны понижать водоотдачу пласта, другие - снизить вязкость раствора, третьи - способствовать термостабилизации. Добавьте сюда ингибиторы, пеногасители, поглотители сероводорода, стабилизаторы pH - всего не перечислить, но все вместе это представляет достаточно опасную для экологии среду.

- Андрей Анатольевич, как решают проблему обезвреживания и переработки отходов бурения в России?

В нашей стране разработаны несколько технологий.

Технология обратной закачки бурового шлама успешно применяется во многих частях земного шара, где осуществляется добыча нефти, в том числе и в России на Приобском месторождении Газпромнефть-Хантос и в проектах Сахалин-1 и Сахалин-2.

Технология представляет процесс измельчения бурового шлама (твердой фазы), смешивание его с жидкими отходами бурения (ОБР, ОБЖ) до образования пульпы и закачка образованной пульпы в подземные горизонты для захоронения.
Преимущества данной технологии - это обеспечение нулевого сброса, полная утилизация как твердых, так и жидких отходов, отсутствие риска утечки отходов при их транспортировке, полный контроль процесса оператором, экономическая эффективность.

На Дальнем Востоке американская фирма «СВАКО» также использует метод закачки в пласт, эта же фирма работает и в Западной Сибири. Сегодня именно этот метод позволяет со 100%- й эффективностью утилизировать все отходы бурения.

Второй метод, который показал хорошие результаты в России, это отделение бурового раствора от бурового шлама, что позволяет использовать техническую воду в технологическом процессе для поддержания пластового давления. При этом буровой шлам доводится до состояния У класса опасности и используюется для отсыпки карьеров и в строительстве. К сожалению, чаще всего проблему утилизации в России решают просто: из амбара, где находятся буровые шламы, выкачивают свободную жидкость и сбрасывают на рельеф. После этого остатки бурового шлама пересыпают цементом и после отвердения засыпают песком и грунтом. Получается захоронение с необезвреженным буровым шламом.

- От чего зависит выбор технологии?

Технология утилизации буровых отходов прежде всего зависит от таких факторов, как технология бурения (амбарное, безамбарное), оборудование и техника на кустовой площадке, местные усло вия, наличие электроэнергии, конструкция шламового амбара, требования природоохранных органов.
При этом, независимо от сочетания условий, на практике, как правило, используется не одна, а несколько технологий.

- Может ли Ваше предприятие «Природа-Пермь» перерабатывать и утилизовать буровой шлам и буровые растворы раздельно?

Да, эта технология основана на вывозе всех отходов на стационарные технологические комплексы по переработке и обезвреживанию отходов, где происходит раздельный сбор и дальнейшая переработка. С 1 января 2010 года вступил в силу пункт 7 Федерального закона от 30 декабря 2008 года «Об отходах производства и потребления», в соответствии с которым запрещается размещение отходов на объектах, не внесенных в государственный реестр объектов размещения отходов.

Для переработки бурового шлама наиболее распространенными технологиями являются: термический метод, отмыв загрязняющих веществ, получение различных продуктов на основе обезвреженного бурового шлама для вторичного использования.

Технология обезвреживания отработанного бурового раствора и других жидких отходов бурения основана на их очистке от механических примесей и нефтепродуктов с последующим использованием для закачки в систему поддержания пластового давления (ППД) или для приготовления других технологических растворов.

- Каким образом вы готовите воду, которая возвращается обратно в пласт?

На нашем предприятии «Природа-Пермь» действует технологическая схема переработки отработанного бурового раствора с утилизацией подготовленной технической воды в скважину. Для очистки отработанного бурового раствора и других жидких отходов бурения применяется 4-ступенчатая система. На 1-й и 2-й ступени происходит отделение наиболее крупных частиц на сито-гидроциклонной установке, на 3-й ступени - осаждение взвешенных частиц на блоке коагуляции-флокуляции с помощью химических реагентов, на 4-й ступени - отделение наиболее мелких взвешенных частиц с малым удельным весом на центрифуге.

После прохождения всех 4 ступеней получается технологическая жидкость, которая также может использоваться для закачки в систему поддержания пластового давления (ППД) или для приготовления других технологических растворов.

- Работает ли «Природа-Пермь» в других регионах или только на территории Пермского края? С какими компаниями вы работаете?

Мы сотрудничаем с многими предприятиями и компаниями, но если говорить о самых крупных, то на территории Пермского края - это «ЛУКОЙЛ» «Евразия», а за пределами края - «Роснефть» и «ТНК-ВР». Вот уже несколько лет в Удмуртии работает дочернее подразделение ООО «Природа-Пермь», успешно применяя метод биоремедиации для восстановления нефтезагрязненных грунтов.

Большой объем работ мы осва-иваем и в Оренбургской области, это тоже старый район нефтедобычи и проблема утилизации накопленных отходов там стоит очень остро. Недавно мы получили расширительную лицензию на Западную Сибирь, Тюменскую область, Ханты-Мансийский и Ямало-Ненецкий округа и Республику Коми и теперь готовимся работать в этих новых для нас регионах.

Андрей Дмитриевич Максимов,
доктор экономических наук, эксперт по вопросам экономики природопользования:

Сегодня в мире накоплен определенный опыт по обезвреживанию и переработке объектов бурения, но каждая компания идет своим путем. Компания «Бритиш Петролеум» (Великобритания) применяет метод термического обезвоживания буровых растворов и сточных вод. При этом используются бездымные горелки, производительность которых изменяется в широком диапазоне от 142 до 8500 м 3 /сут. газа.

Немецкой компанией KHD Humbold Wedag AG 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 м 3 /ч по исходному нефтешламу.