Утилизацию бурового шлама часто осуществляют по следующей схеме. На специальном полигоне осуществляется сбор, транспортировка и утилизация отходов бурения (буровых сточных вод и буровых шламов). На этих же полигонах осуществляется обработка и рециркуляция использованных буровых растворов. Для дальнейшей утилизации бурового шлама применяются различные методы, например, используются метод стабилизации (затвердевания) путем смешивания с сорбентом и цементом, в результате которого компоненты шлама преобразуются в малорастворимые гидроксиды. Из обработанной смеси на полигоне производится материал для строительства и ремонта внутрипромысловых дорог и отсыпки фундаментов буровых установок. Также возможно использовать нефтешлам при производстве шлакоблоков - стенового и отделочного материала.

Утилизацию бурового шлама можно осуществлять путем закачки в пласт. Данную технологию практикует в России компания М-1 Swaco (показано выше).

В качестве наиболее прогрессивных можно перечислить некоторые технологии ликвидации шламовых амбаров и утилизации буровых шламов, применяемые в России и за рубежом.

Компанией ACS 530 (США) разработана мобильная система обработки и очистки гряземаслонефтяных отходов MTU 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 м 3 /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 м 3 /ч по исходному нефтешламу.

В АНК "Башнефть" на нефтешламовых амбарах "Самсык" в НГДУ "Ок- тябрьскнефть" 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.

Технологические решения по ликвидации нефтешламов включают процесс ликвидации амбара с последующей утилизацией бурового шлама, и их 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.

А. Очистка амбаров с высоким содержанием нефти на поверхности

Предварительный сбор пленки с поверхности амбарной жидкости (установки типа УСН-2, УСН-300, СМ-5.

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 и 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 эмульгированных нефтепродуктов (более 0,5 г/л) пропускается через установку типа УСФ-0.5. 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 pH 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.

Технология нефтедобычи представляет собой процесс бурения скважин, который сопровождается образованием большого количества отходов, содержащих включения нефтепродуктов и механических примесей, и тем самым представляющих опасность для окружающей среды. Буровые отходы состоят из жидкой фазы (тампонажные растворы, пластовые и сточные воды) и бурового шлама, т.е. выбуренной породы.

Отходы размещаются в специальных шламовых амбарах, снабженных противофильтрационным экраном, выполненным, чаще всего, из геомембраны и предотвращающим проникновение опасных веществ в грунтовые воды. При этом естественно, что залегание бурового шлама происходит на дне, а жидкая фаза располагается сверху. Распределение нефтяных включений в шламовом амбаре происходит следующим образом: 7–10% находится буровом шламе, 5–10% растворено в жидких отходах, а основная часть размещается на поверхности амбара, образуя пленку.

Утилизация бурового шлама

Конечным этапом эксплуатации шламового амбара становится его ликвидация с дальнейшим обезвреживанием отходов и переработкой бурового шлама.

Процесс ликвидации шламовых амбаров включает несколько этапов:

• снятие нефтяной пленки с поверхности отходов амбара;
• очистка жидкой фазы отходов от нефти;
• доочистка жидкой составляющей отходов (в зависимости от сферы дальнейшего использования воды);
• обезвоживание бурового шлама;
• утилизация бурового шлама (обезвреживание и переработка).

Очистка и утилизация жидкой фазы отходов

Сбор нефти с поверхности амбара производится с помощью специальных установок. Затем добавляются специальные флоккулирующие сорбенты, жидкость перемешивается и отстаивается в течение нескольких суток. В результате на поверхности образуется новая порция нефтепродуктов, которая повторно собирается. Жидкость с теперь уже невысоким содержанием нефти пропускается через фильтровальную установку, которая обеспечивает очистку на 95…99%.

Такая вода может быть использована в технических целях. Для сброса ее в водные объекты необходима доочистка. Оставшийся буровой шлам должен подвергаться очистке с последующим обезвреживанием и переработкой.

Очистка, обезвреживание и утилизация твердой фазы отходов (бурового шлама)

Очистка нефтешлама производится паром, горячей водой и водным раствором ПАВ с активным веществом этоксилатом. Затем буровой шлам помещается на центрифугу, где происходит отделение остатков загрязненной жидкости, которые очищаются по описанной выше технологии.

Способов обезвреживания и переработки бурового шлама существует несколько. Каждый из них может эффективно применяться в зависимости от условий и предпосылок, существующих на нефтедобывающем предприятии.

Методы пеработки и утилизации бурового шлама

Существуют следующие методы переработки и утилизации бурового шлама:

1. Термический - который заключается в сжигании шлама в открытых амбарах или различных печах с последующим получением битуминозных остатков;
2. Химический - заключается в экстрагировании шлама с помощью растворителей с последующим застыванием с помощью затвердителей (цемент, глина, жидкое стекло) и органических добавок (полистирольные и эпоксидные смолы, полиуретаны и др.);
3. Физический - заключается в захоронении очищенного в центробежном поле и отфильтрованного под давлением бурового шлама в специальных могильниках;
4. Физико-химический - заключается в изменении физико-химических свойств с помощью специальных реагентов с последующей обработкой и получением новых материалов;
5. Биологический - заключается в микробиологическом и биотермическом разложении с последующим захоронением.

Хочется отметить, что на практике методы переработки бурового шлама комбинируются и создаются специальные технологии получения конечного продукта утилизации. Наиболее часто используется технология солидификации, обеспечивающая возможность обезвреживания бурового шлама. При этом очищенный буровой шлам смешивается в определенных пропорциях со специальным сорбентом и цементом. В результате оставшиеся в шламе токсичные вещества связываются сорбентом и в процессе цементирования становятся нерастворимыми при любых воздействиях окружающей среды. Полученный продукт используется в производстве стройматериалов, что обеспечивает утилизацию бурового шлама.

В целом, методы переработки бурового шлама позволяют широко использовать его в строительстве. Перечень материалов, для изготовления которых возможно использовать буровой шлам, следующий.

Вывоз, переработка и утилизация отходов с 1 по 5 класс опасности

Работаем со всеми регионами России. Действующая лицензия. Полный комплект закрывающих документов. Индивидуальный подход к клиенту и гибкая ценовая политика.

С помощью данной формы вы можете оставить заявку на оказание услуг, запросить коммерческое предложение или получить бесплатную консультацию наших специалистов.

В решении этой нетривиальной задачи, большая роль отводится внедрению инновационных методов, применению специализированной техники и оборудования, а также постоянному совершенствованию технологий, чтобы обезвреживать буровой шлам.

Основные потребители услуг по утилизации шламов, являются нефтяные буровые компании — занимающиеся горизонтально — направленным бурением и строительные предприятия — производящие работы по рытью котлованов и туннелей.

Вредное влияние на экологию

Профессиональная утилизация шламов, важнейшая задача от которой зависит экологическая безопасность не только России, но и всего остального Мира. Потому как буровой шлам и его попадание в отдельные крупные водоемы, чревато в перспективе загрязнением всего Мирового океана. Попадание нефтепродуктов в водоем, сильно нарушает азотный баланс донных почв, в результате чего нарушается питание корневой системы водяных растений. Такое нарушение экосистемы, влияет на жизнь абсолютно всех живых существ и микроорганизмов водоема и прилегающих территорий.

Классификация

При решении проблемы по утилизации бурового шлама, немаловажное значение имеет их разделение по классам в соответствии, с количественными и качественными характеристиками. Наиболее значимыми признаками являются:

• Физико — химические свойства.
• Состав входящих в растворы компонентов.
• Агрегатное состояние утилизируемых шламов.

Физико — химические свойства применяемого при бурении раствора, зависят от геологического состава разбуриваемых горных пород и задач, которые вспомогательные вещества раствора должны выполнять. Помимо охлаждения и смазки инструмента, применяемые при бурении скважин растворы, выполняют задачу облегчения выноса пробуренной породы на поверхность земли и множество других задач, которые помогают выполнить различные добавки в буровой шлам.

Различные стабилизаторы температуры, поверхностно — активные вещества, противопенные присадки, утяжелители удельного веса, увеличители текучести и другие компоненты входят в состав применяемых растворов, и на основании этих данных строится технология утилизации раствора. Кроме неорганических веществ, в отработанном растворе, обязательно содержатся и различные металлы, а также парафиновые осадки, выпадающие в раствор в процессе проходки инструмента по пласту и нефть – в случае бурения нефтяных и газовых скважин.

По агрегатному состоянию, растворы делятся на жидкие — с высокой текучестью, полужидкие и твердые. Основным свойством отношения раствора, к какому — то из видов, является процентное отношение твердой и жидкой фазы раствора.

• При отношении твердой фазы к жидкой до 40% — растворы сохраняют свою текучесть и признаются жидкими.
• Наличие твердой фазы 40 — 85 % — делает их пастообразными или полужидкими.
• Твердая фаза свыше 85 % — характерна для отходов твердого типа (горные породы и отходы шламов).

Методы утилизации

На практике, отходы образовавшиеся при бурении скважин утилизируются несколькими способами. Однако универсального метода переработки не существует, хотя на этой почве среди специалистов ведутся жаркие споры.

Основные применяемые методы:

1. Термический. Утилизация выработанных шламов путем их сжигания в специальных печах, при высокой температуре горения.
2. Физический. С помощью центрифуги и фокуляции, происходит отделение жидкой и твердой фракции, далее они обезвреживаются и утилизируются каждая по отдельности.
3. Химическая утилизация. С применением химических веществ, растворителей, глины, жидкого стекла и некоторых других реагентов, производится экстрагирование бурового шлама до твердого состояния.
4. Химико — физическая утилизация. Для каждого типа бурового раствора и шлама, специально подбирается определенный набор химических реагентов, придающих отходам заранее определенные физические свойства. Далее полученные в результате такой обработки компоненты, перерабатываются с применением специального оборудования.
5. Биологический метод утилизации. При применении этого метода, отходы бурового производства обрабатываются специальными микроорганизмами. Деятельность этих организмов, разлагает буровой шлам, на вещества которые можно безопасно для окружающей среды захоронить. Еще одним плюсом этого метода является то, что микроорганизмы можно применять непосредственно в месте утилизации и захоронения шламов (к примеру, на месте ликвидации шламовых амбаров оставшихся после деятельности буровиков).

Стандарты качества услуг утилизации

Кроме утилизации использовавшихся растворов и образовавшихся шламов, современная и динамично развивающаяся компания, оказывающая подобные услуги, должна так же решать и задачи по экстренной ликвидации нефтяных разливов. Другая услуга не менее востребованная на рынке, это работы чтобы ликвидировать старый шламовый амбар оставшийся на месте работ.

Экономико — экологическая выгода от переработки

Современная компания, оказывающая услуги в сфере экологии, при производстве привлекает собственный автотранспорт и спецтехнику, использует собственные технологии и оборудование, и очень часто владеет своими полигонами для захоронения обезвреженных отходов. Именно такая организация, должна выполнять весь комплекс работ от начала и до конца и нести полную ответственность, как за текущий результат, так и за перспективные последствия.

Многие фирмы из полученных компонентов, изготавливают строительные блоки, тротуарную плитку, искусственный камень и другие строительные материалы. Широко применяются образовавшиеся компоненты, и при строительстве и ремонте дорог, в качестве наполнителя слоя и при изготовлении бетона. Жидкая фаза раствора, после дополнительной обработки повторно применяется при бурении.

Таким образом, производится почти полная переработка бурового шлама, растворов и извлеченного шлака, с почти полным отсутствием отходов.Кроме обеспечения экологической безопасности в регионах проведения работ, эти мероприятия дают хорошую экономическую выгоду компании. Это происходит от того, что при внедрении высоких экологических стандартов в технологии производства, значительно снижаются объемы задач по ликвидации шламовых амбаров, и это не считая огромному снижению штрафов, за загрязнение экологической среды и хранение отходов бурения на территории месторождений.

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.

Принципиальная схема переработки буровых отходов представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Принципиальная схема переработки отходов бурения

нефтедобыча буровой шлам утилизация

Предварительно обезвреженные отходы бурения (буровой шлам) могут использоваться в производстве строительных материалов - кирпича, керамзита, мелкоразмерных строительных изделий и т.п.

Перечислим возможные продукты утилизации отходов бурения (бурового шлама):

При подготовке БО к утилизации во всех случаях производят отстаивание БО в шламовом амбаре в течение 20-40 дней. За этот период происходят основные процессы седиментации и разделение объема БО на жидкую (водную) фазу и гелеобразный осадок. На поверхности водной фазы образуется слой нефтеводяной эмульсии, а в толще воды остаются растворенные (взвешенные) микрокапли нефтепродуктов. Поверхностные нефтеэмульсии откачивают с помощью вакуумных машин или с помощью нефтесборщиков. Остатки нефти локализуют с помощью боновых заграждений и удаляют из амбара . Волоконные боны типа ВИЙ способны производить очистку воды и от растворенных нефтепродуктов. На волокнах этой системы в ряде случаев иммобилизуют микроорганизмы-деструкторы нефтепродуктов, которые используют растворенную в воде нефть в качестве источника углерода и энергии. Очистка этой воды может также проводиться с помощью различных фильтров, наклонных ячеистых структур и гравитационных систем волнистого и циклонного типа.

Хороший эффект достигается с помощью электрообработки нефтесодержащих вод .

Оставшуюся воду осветляют с помощью коагулянтов и флокулянтов, откачивают и подают в систему оборотного водоснабжения в технических целях, в систему для поддержания пластового давления или для приготовления растворов, в том числе буровых. Эта вода может также использоваться для технологий переработки БО при приготовлении смесей. Классификация способов переработки БО может быть произведена по различным критериям (см. рисунок 3).

Рисунок 3 - Классификация способов утилизации БО

По типу воздействия способы могут быть физические, химические, биологические и их комбинации. По месту использования можно выделить технологии, применяемые на буровой установке, в шламовом амбаре на кустовой площадке, на полигоне утилизации отходов, на специальной установке и при транспортировке. С точки зрения стоимости переработки одной тонны БО можно условно сравнивать стоимость переработки БО со стоимостью одной тонны приготовленного БР на конкретном объекте. При стоимости переработки до 0,5 цены приготовленного БР - способы малой стоимости, от 0,5 до 2 - средней, свыше 2 - способы с высокой стоимостью. Областью использования получаемого продукта может быть производство строительных, мелиоративных или рекультивационных материалов. Наиболее распространенные физические методы основаны на центрифугировании, сепарации и воздействии высоких температур и др.

• 1. Отмыв загрязняющих веществ (в основном нефти) из объема БО с помощью горячей воды (70-95°С) и пара. Недостаток метода - высокие энергетические затраты.
• 2. Выпаривание воды с помощью солнечной энергии. Для усиления этого эффекта используется эффект парника.
• 3. Прогрев объема БО путем пропускания через него выхлопных газов Достоинство метода - одновременно с отверждением можно получить вспененный теплоизолирующий материал.
• 4. Центрифугирование БО с возвратом раствора в буровой процесс. Недостаток метода - объем БО после этого снижается всего на 10-15%, а оставшаяся после этого масса подлежит дальнейшей переработке.
• 5. Сепарация с помощью вибросит, пропускание сквозь щели, пористые и волоконные материалы и т.д.
• 6. Отстаивание в амбарах с секционированием БО по плотности. Разделительные перемычки из песка при этом используются для фильтрации жидких компонентов и перепускания менее плотных верхних слоев БО.
• 7. Вымораживание отстоявшейся воды при температурах -3-7°С. Полученный лед вывозится на рельеф.
• 8. Седиментация путем нанесения БО на наклонную поверхность. Такой процесс может повторяться многократно. Послойное наращивание с подсушиванием слоев составляет 2-4 см.
• 9. Переработка буровых растворов с использованием метода распылительной сушки. Для получения теплоносителя используется природный или сжиженный газ, мазут, дизельное топливо, нефть. Установка предназначается для обезвреживания шлама, регенерации избыточных объемов бурового раствора, добавочных жидкостей. Буровой раствор, поступающий из скважины, последовательно очищается на выбросите и батарее гидроциклонных песко- и илоотделителей. Установка экономически выгодна лишь при утилизации отработанных БР, а не сточных вод.
• 10. Захоронение в специально отведенном месте с помощью перемешивания БО с привозимым грунтом или песком. Недостаток метода - требуемый объем завозимого песка десятикратно превышает объем перерабатываемых БО.
• 11. Перемешивание с торфом, опилками, навозом и другими органическими веществами-отходами местных производств для получения теплоизоляционного материала. Полученная теплоизолирующая смесь позволяет увеличить срок действия зимника на 3-4 недели.
• 12. Замораживание в зимний период БО с последующим захоронением под слоем теплоизоляции из торфа, опила и др.
• 13. Применение отработанных БР как основу для приготовления тампонажных составов, необходимых при креплении скважин и изоляции зон поглощений .

В качестве вяжущего используют синтетические основы, цемент, гипс и другие материалы. Начало и конец схватывания смеси при различных температурах регулируется оптимальным соотношением компонентов. Достоинство метода отвердевшая пластмасса практически нерастворима в пластовых флюидах, непроницаема и коррозионноустойчива в водных растворах солей одновалентных металлов .

• 14. Технология "реинджекшн" - закачивание БО в затрубное пространство или в специально пробуренную скважину, закачивание в скважину после завершения буровых работ. Основные условия для применения "реинджекшн" - геологическая возможность для закачивания (наличие принимающего пласта, водоупорных пластов над и под принимающим пластом, чтобы предотвратить загрязнение грунтовых вод). Пластовая вода закачивается еще и в эксплуатационные скважины для повышения интенсивности газодобычи. Следует отметить, что бурение поглощающих скважин запрещается в зонах санитарной охраны источников хозяйственно-питьевого водоснабжения. Достоинство метода - возможность изолирования жидких БО глубоко под землей в природных резервуарах .
• 15. Размещение в пустотах строительного мусора, автомобильных покрышек и др. Достоинство метода - одновременное захоронение БО с отходами других видов.
• 16. Заполнение карстовых полостей под железными и автомобильными дорогами. Достоинство метода - в этом случае достаточно удалить из БО нефть, а текучесть даже полезна, так как позволяет создать давление в полости за счет столба жидкости в вертикальной части полости.
• 17. Внесение отработанных БР в почвы. Способ заключается в равномерном распределении содержимого котлована-отстойника по поверхности земли и механическом перемешивании ее с буровыми отходами. Первоначальные результаты, полученные в Канаде, дают основание считать его перспективным с точки зрения повышения плодородности полей при условии, естественно, абсолютного отсутствия в составе БО вредных примесей, оказывающих отрицательное влияние на качественный состав земель. Предпочтительнее применять такой способ в равнинной местности, где уровень грунтовых вод находится достаточно низко от поверхности земли. Достоинства метода - возможность получения плодородного грунта непосредственно в месте размещения БО - в шламовых амбарах; высокая эффективность мелиорации .
• 18. Термическое прокаливание (термодесорбция) с получением грубой строительной керамики (кирпича, керамзита). Термический метод нейтрализации бурового шлама считается наиболее эффективным и практически доступным. При прокаливании шлама при температуре 300°С токсичность его снижается в 10 раз, а при 500°С шлам обезвреживается полностью. В качестве источника тепла используется попутный газ, нефть, уголь, отходы древесины.

При наличии большого объема БО (сотни тысяч тонн в год) целесообразно строительство завода по отжигу БО и производству кирпича или керамзита. Достоинства метода - высокая эффективность обезвреживания, практическая доступность. Химические методы: - химическая нейтрализация с помощью реагентов с получением менее опасных веществ и нейтральных показателей РН (5,6-7,8); - получение теплоизолирующих материалов путем вспенивания с алюминиевой пудрой (при показателе рН БО свыше 10). К биологическим относится деструкция загрязняющих компонентов БО с помощью микроорганизмов. Последние чувствительны к составу БО, действуют селективно на различные виды загрязнений и требуют специальных условий для жизнедеятельности .

Физико-химические технологии основаны на комбинации физических и химических методов:

• 1. Перемешивание БО с сорбентом нефтепродуктов с последующим отделением сорбента от БО (например, с терморасщепленным графитом или вспененной карбамидной смолой, всплывающих за счет малой плотности).
• 2. Получение из БО гидроизолирующего материала. Это достигается введением пластических добавок, в том числе битумов или парафинов, получаемых в ходе пропаривания нефтяной коллекторной трубы.
• 3. Введение 2-5% БО в клиринговую смесь для производства цементов. Стоимость утилизации в этом случае определяется транспортными расходами до цементного завода и стоимостью аналитического контроля за составом смеси.
• 4. Замораживание с дроблением и последующей капсулизацией. На поверхности замороженных кусков БО путем перемешивания образуется твердая оболочка из вяжущего материала, например цемента. Эта оболочка препятствует миграции загрязняющих веществ и частиц БО в окружающую среду даже после оттаивания при положительных температурах. Цемент, применяемый при такой технологии, должен иметь добавки для низких температур, например, марки М-400 Д20.
• 5. Размещение БО в полимерных оболочках с дальнейшим использованием для заполнения объемов отсыпки. Для придания прочностных свойств перед помещением в оболочку масса БО должна быть подсушена. Наиболее технологичным для подсушки является микроволновый прогрев.
• 6. Отверждение (солидификацию) с последующим захоронением под слой минерального грунта или использованием в хозяйственной деятельности. Глиноподобная отвердевшая масса служит как строительный материал или, после помола, как удобрение. Для отверждения отходов бурения их обрабатывают активирующими добавками. Цель считается достигнутой, если прочность отвердевшей смеси через 3 сут. составляет 0,1 МПа (грунт с такой прочностью выдерживает массу автомашины или трактора). В качестве отвердителей применяют любые крепители: полимеры, формальдегидные смолы, гипс, жидкое стекло и др. Наиболее доступен портландцемент, добавка которого должна составлять не менее 10% по объему от отверждаемой массы. Для ускорения сроков схватывания его содержание увеличивают или вводят полиэлектролиты (поваренная соль, хлористый кальций, кальцинированная сода).
• 7. Электролизное разделение компонентов БО. Образующиеся вблизи электродов скопления тяжелых металлов, галогенов и других загрязняющих веществ отводятся с дополнительной утилизацией.
• 8. Электрокоагуляция с осаждением коагулированного осадка. Этим методом производится быстрое осаждение (1-2 часа) коллоидных частиц и очистка от органических загрязнителей при ее содержании до 2 мг/л. При этом на поверхности БО образуется слой воды, подлежащий откачке. Достоинство метода - осветленную воду можно использовать для водоснабжения буровой. Недостатки - невозможность транспортировки установки без ее демонтажа; замену отработанного электрода можно производить только при наличии грузоподъемного устройства; не решена проблема пассивации электродов: не обеспечивается сохранение постоянного зазора между ними, что влечет за собой по мере растворения анода перерасход электроэнергии.

Другие методы переработки и утилизации БО.

• 1. Прогрев буровых отходов с помощью электрических матов для бетонов. Данный метод может использоваться после извлечения из буровых отходов загрязняющих веществ.
• 2. Электрический микроволновый метод прогрева и прокаливания буровых отходов. При этом излучатель СВЧ размещается над транспортером, перемещающим БО. Достоинство метода - коэффициент полезного действия этого метода наиболее высок среди остальных, использующих электроэнергию.
• 3. Выращивание в объеме БО или на прилегающих грунтах трав и деревьев (лесная рекультивация). Достоинство метода - повышение плодородности почвы (при условии, естественно, абсолютного отсутствия в составе БО вредных примесей) .
• 4. Рекультивация нефтезагрязненных земель. Наносимые на нефтезагрязненные земли БО разрушают пленку из нефти и выдавливают нефть в микропонижения, что стимулирует процессы биоразложения.
• 5. Рекультивация песчаных сухо-ройных и торфяных карьеров и других нарушенных земель.

Исходя из вышеизложенного, следует, что все перечисленные технологии направлены на нейтрализацию рН; устранение из объема БО загрязняющих веществ; ликвидацию текучести отхода. Выбор метода утилизации БО производится с учетом множества факторов, при этом рассматриваются: технология бурения, оборудование и техника на кустовой площадке, местные условия, наличие и удаленность карьеров песка, сапропеля, торфа, ближайшие производства и отходы, наличие электроэнергии и топлива, конструкция шламового амбара, требования природоохранных органов.

Как правило, используется не одна, а несколько технологий. Если в южных регионах для утилизации БО достаточно более тщательно производить центрифугирование и сепарацию, а получаемый продукт вывезти на сельскохозяйственные земли для мелиорации, то в других случаях этот процесс связан с большими затратами и техническими сложностями. Однако, несмотря на все проблемы, в практику внедряются новые способы утилизации БО, совершенствуются старые, проверенные методы. Целый ряд научно-исследовательских и проектных организаций участвуют в разработке регламентов по утилизации отходов бурения. Таким образом, только комплексное применение различных способов позволяет добиться максимальной эффективности утилизации БО. Каждый из указанных выше способов утилизации БО требует детального изучения с исследованиями закономерностей технологических процессов и аналитическим контролем получаемого продукта.

Масштабы проблемы таковы, что повышение эффективности утилизации БО даже на единицы процентов принесет значительные прибыли. Наиболее перспективным, экологически чистым и часто единственно возможным способом удаления остаточных количеств загрязнения среды БО является применение биологических технологий, основанных на использовании микробных биопрепаратов, изготовленных из активной биомассы микроорганизмов-деструкторов. Источники загрязнения при бурении скважин условно можно разделить на постоянные и временные .

К первым относятся фильтрация и утечки жидких отходов бурения из шламовых амбаров.

Ко второй группе принадлежат источники временного действия - поглощение бурового раствора при бурении; выбросы пластового флюида на дневную поверхность; нарушение герметичности зацементированного заколонного пространства, приводящее к межпластовым перетокам и заколонным проявлениям; затопление территории буровой вследствие паводка в период весеннего половодья или интенсивного таяния снегов и разлив при этом содержимого шламовых амбаров (рисунок 3).

Несмотря на высокую токсичность поднятого на поверхность шлама, его возможно сделать безвредным для окружающей среды, после чего применять в нефтеперерабатывающей, строительной промышленности.

Буровой шлам – поднятые в процессе бурения разновеликие кусочки породы, перемешанные с остатками химических реагентов, облегчающих процесс входа буров в грунт.

Химический состав основной массы шлама зависит от литологического состава разбуриваемых пластов и комплекса компонентов (веществ увеличивающих текучесть растворов, стабилизаторов температуры, гасителей пены и т. д), добавляемых в технический раствор. Помимо неорганических компонентов: окислов железа, кремния, возможного незначительного присутствия алюминия, цинка, натрия и прочих металлов, в шламе обязательно имеются парафино-нафтеновые углеводороды.

Буровому шламу присвоен 4 класс опасности.

Целесообразность захоронения

Утилизация и захоронение бурового шлама по методике, использовавшейся в 90-х прошлого столетия, – сброс необезвреженного шлама в воду на установках в открытом море, захоронение неочищенной отработки в земляных амбарах – привел к длительной дестабилизации экологической обстановки во многих районах добычи нефти.

Поэтому разработаны несколько различных методик приведения в состояние, позволяющее его дальнейшее практичное и безопасное использование или утилизацию.

Способы утилизации шлама:

закачка переработанной смеси из измельченной твердой и жидкой отработки в подземные пласты, где была выкачана ;
использование твердой отработки для изготовления смесей, необходимых в строительстве;
транспортировка на полигоны для захоронения.

Методы утилизации бурового шлама

При любом способе конечной утилизации буровой твердой отработки необходима ее предварительная тщательная очистка с помощью:

• Термического метода – отработку подвергают обжигу в открытых амбарах или печах. На выходе получают избавленную от органических примесей и веществ массу, пригодную для производства битума.
• Биологического метода , подразумевающего постепенное микробиологическое разложение отработки в местах консервации.
• Физического метода , включающего фильтровку под давлением или за счет применения центробежной силы до того, как шлам будет отправлен на захоронение или спущен в шурф.
• Химического метода , основанного на экстрагировании чистой породы за счет обработки первичной твердой отработки растворителями, а затем отвердителями с добавками цемента, глины, смол, полиуретанов.
• Химико-физического метода , представляющего собой обработку шлама реагентами, вызывающими изменение физико-химических свойств отработки, после чего массу подвергают обработке в специальных агрегатах.

После удаления из шлама опасных для экологии компонентов разрешается переработать его для производства:

• тротуарной плитки;
• бордюрных ограждений;
• шлакоблоков, пригодных для строительства подсобных зданий, конструкций с несущей функцией;
• бетонных смесей;
• смесей для покрытия дорог.

Проблемы утилизации

Главная проблема утилизации бурового шлама – нежелание руководства многих нефтедобывающих компаний нести расходы на правильную и безопасную утилизацию отработки.

Из-за этого смесь твердой и жидкой отработки зачастую переправляют в амбары, откуда затем выполняют откачку воды с примесью парафино-нафтеновых углеводородов, а оставшийся твердый шлам заливают бетонной смесью и засыпают грунтом.

В результате образуются захоронения, все еще содержащие большой процент нефтеуглеводородов, токсических веществ, металлов, легко вступающих в соединения с другими элементами.

И, чем быстрее растет количество буровых установок, тем стремительнее происходит загрязнение больших по площади территорий.

Решать проблему нужно комплексно, путем:

• ужесточения наказания при выявлении фактов нарушений требований Роспотребнадзора по бурового шлама;
• введением в эксплуатацию эффективных систем превращения отработки в безопасную массу, пригодную для дальнейшего захоронения или использования для нужд промышленности.

Примеры эффективных систем для очистки бурового шлама

Мобильная американская установка производства фирмы АСS 530, разделяющая нефтешлам за счет использования центробежной силы в технической центрифуге. Конечные продукты обработки – порода, вода. Отделенная нефть пригодна для применения в технических целях, порода может быть использована как компонент для производства строительных материалов.

Немецкий комплексный агрегат фирмы KHD Humboldt Wedag AG не только разделяет первичный смешанный шлам на жидкие и твердые компоненты, но и осуществляет сжигание последнего.

Нефтедобывающая промышленность – одна из самых прибыльных отраслей всей экономики. Однако и самая грязная с точки зрения экологии.
Разумный подход к процессу утилизации образующихся в процессе добычи нефти отходов поможет наладить баланс между техногенными нуждами человека и его обязанностью беречь окружающий мир для себя и потомков.