Меню Рубрики

Установки для переработки бурового отхода

Буровой шлам и его утилизация

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.

Что такое буровой шлам

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.

источник

Портфолио

ТЭО мобильной установки по переработке бурового шлама

Сфера деятельности

ЭКЦ «Инвест-Проект» по заказу ООО НПО «Геомодуль» в 2013 г. разработал технико-экономическое обоснование (ТЭО) внедрения и промышленной эксплуатации установки УС-3, предназначенной для сбора, переработки и обезвреживания бурового шлама, с использованием сорбента и получением строительного композитного материала.

Достигнутые результаты

В мае 2016 г. АО «Самаранефтегаз» (ОАО «Роснефть») принято решение о выделении ООО НПО «Геомодуль» площадки для проведения опытно-промышленных испытаний (ОПИ) установки.

Инвестиционное предложение ООО НПО «Геомодуль»

ООО НПО «Геомодуль» предлагает заинтересованным инвесторам в обмен на прямые инвестиции в размере 49,4 млн рублей долю в в ООО НПО «Геомодуль» (или в уставном капитале нефтесервисной компании в формате SPV), создаваемой для организации переработки отходов бурения на основе разработанной ООО НПО «Геомодуль» установки УС-3, предназначенной для сбора, переработки и обезвреживания бурового шлама, с использованием сорбента и получением строительного композитного материала.

Установка мобильна (состоит из двух блоков на шасси) и адаптирована к технологическому процессу без амбарного бурения. Может использоваться для рекультивации амбаров и полигонов. Получаемый в процессе переработки отходов композитный строительный материал может быть использован при строительстве промысловых дорог и промплощадок. Преимущество установки в том, что конкурентные решения не универсальны, и их функциональность в условиях Крайнего Севера и Западной Сибири ограничена.

Читайте также:  Установка mysql на сервер iis

С 2013 года в ООО НПО «Геомодуль» ведутся научно-исследовательские работы по подбору рецептуры для переработки и утилизации буровых отходов в качестве композитного материала при строительстве промысловых дорог 5-й категории по месторождениям НК «Роснефть», НК «Славнефть» (г. Мегион), ООО «Лукойл-Западная Сибирь». На основании проведенных НИОКР создана опытная установка для переработки бурового шлама, которая в настоящее время проходит испытания в НК «Славнефть» (г. Мегион) (принципиальная схема установки приведена ниже). На композитный материал разработаны ТУ 5745-003-55446355-2012 и получен сертификат соответствия № РОСС RU.СЛ47.H00416 и санитарно-эпидемиологическое заключение № 77.01.16.000.M.002543.04.12.

Разработанная ООО НПО «Геомодуль» установка УС-3 предназначена для утилизации бурового шлама и отработанного глинистого бурового раствора при строительстве скважин в геологическом разрезе, идентичном Западной Сибири РФ. Оптимальным вариантом является применение установки при разбуривании месторождений кустовым способом, но мобильное исполнение позволяет также использовать ее при бурении одиночных скважин. Преимущества установки УС-3:

  1. мобильность (установка может монтироваться на любой площадке);
  2. эффективность обезвреживания бурового шлама – до 99 %;
  3. бесперебойная работа при температурах окружающей среды от +5 до +40°С;
  4. высокая производительность (до 4 м3/час) при низкой стоимости владения (стоимость переработки 1 т бурового шлама – 8 000 рублей).

На установку УС-3 испытательной лабораторией нефтепромыслового оборудования ООО «Нефтекамский завод нефтепромыслового оборудования» выдан сертификат соответствия № C-RU.АЯ36.В.02002. Это же предприятие готово организовать серийный выпуск установки.

Бизнес-модель

Проект может быть реализован путем создания специальной нефтесервисной компании по переработке бурового шлама в формате SPV. Одна установка сможет обслуживать одновременно две скважины в режиме «из-под станка», перерабатывая 1 000 м3/мес = 1 620 тонн шлама в месяц. Использование УС-3 исключает затраты на бункеровку, создание полигонов для хранения неутилизированного бурового шлама и транспортировку на полигоны, а также возможные затраты нефтяной компании на оплату экологических штрафов. Стоимость переработки с помощью УС-3 одной тонны бурового шлама – 8 000 рублей. При этом стоимость хранения бурового шлама с учетом сопутствующих расходов, экологических рисков и устройства дорожного покрытия составляет минимум 11 000 рублей за тонну.

Серийное производство УС-3 может быть организовано на ООО «Нефтекамский завод нефтепромыслового оборудования» в течение 3-4 месяцев после начала финансирования. При серийном производстве одна установка УС-3 будет приобретаться по 14 млн. рублей (опытная установка с учетом стендовых испытаний и доработок в процессе пробной эксплуатации обойдется существенно дороже). EBITDA при использовании одной установки с учетом сезонности находится на уровне 49 млн. рублей. Универсальность технологии и возможности оборудования позволяют также утилизировать старые полигоны с буровыми нефтешламами. Срок окупаемости пилотного проекта порядка 1,5 лет.

Финансовое предложение

Партнеру по реализации проекта предлагается доля в ООО НПО «Геомодуль» или созданном при его участии SPV в обмен на инвестиции в размере 49,4 млн. руб. Кроме того, инвестору будет предложено ввести одного своего представителя в Совет директоров и/или на позицию финансового директора SPV.

Выход инвестора возможен путем реализации акций компании стратегическому инвестору (вертикально-интегрированной нефтяной компании или крупной специализированной нефтесервисной компании) или путем процедуры MBO через 5 лет.

Пример использования технологии ООО НПО «Геомодуль» для решения проблемы утилизации нефтешламов в НК «Роснефть»

Для обслуживания 1 200 скважин потребуется 600 установок (в 2015 г. НК «Роснефть» пробурила 1 172 скажины). При поэтапном пополнении парка установок в течение 5 лет (60 месяцев), потребуется закупать в среднем по 10 установок в месяц. При загрузке всех установок будет перерабатываться по 600 000 м3/мес, а за сезон (8 месяцев) в году объем переработки составит 4,8 млн. м3/год = 7,8 млн т/год, что эквивалентно выручке в 62,2 млрд. руб./год. Расчетный поток чистой прибыли составит 18,2 млрд руб./год (29,24 % от выручки или 2 339 руб./т). На горизонте в 10 лет чистая прибыль накопленным итогом составит 135 млрд. рублей. При этом стоимость хранения бурового шлама с учетом сопутствующих расходов, экологических рисков и устройства дорожного покрытия составляет минимум 11 000 рублей за тонну, поэтому экономия НК «Роснефть» составит минимум 3 000 руб./т = 23,3 млрд. руб./год. В дальнейшем по мере увеличения производственных мощностей нефтесервисной компании появится возможность использовать их для утилизации буровых шламов других предприятий ТЭК как на территории РФ, так и за ее пределами.

Финансовый директор ООО НПО «Геомодуль» Цеханский Михаил Владимирович, +7 (925) 721-05-45.

источник

К вопросу о современных методах переработки и утилизации отходов бурения

Матвиенко В.В., канд. химико­биологических наук,

Кузнецов В.А., канд.технических наук

Необходимость решения задач по переработке буровых отходов параллельно с процессом бурения ствола скважины уже давно стоит в повестке дня всех буровых компаний и по мере ужесточения экологических требований со стороны государственных служб актуальность проблемы будет неуклонно возрастать.

Постановлением Правительства РФ № 236 от 17.02.1994 г. «Об утилизации, обезвреживании и захоронении токсичных отходов производства» и Приказа Министерства природных ресурсов РФ № 511 от 15.06.2001 г. «Об утверждении критериев отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей среды» контролирующие природоохранные органы предъявляют повышенные требования к предприятиям, ведущим разработку месторождений, особенно в водоохранных зонах.

В связи с этим перед предприятиями встает вопрос о переработке и утилизации опасных отходов, связанных с добычей углеводородного сырья, в частности бурового шлама (БШ).

Рассмотрим условия, при которых решение задачи становится выполнимо. Для лучшего понимания проблемы специалистами различных служб генерального заказчика – владельца недр, приведем терминологию, применяемую в данной статье.

Буровой шлам – общее понятие, относящееся к выбуренной породе, смоченной буровым раствором, а также смесь выбуренной породы с технологическими жидкостями и буровым раствором, применяемыми при строительстве скважины.

Технологические отходы бурения – в первую очередь, это буферные жидкости, используемые в процессе тампонажных работ и часть тампонажного раствора в смеси с буровым раствором. При освоении скважины часто применяют технологические жидкости на основе водных растворов хлористого калия, натрия и кальция. В аварийных ситуациях возможно применение кислот и других технологических жидкостей.

Пульпа – все, что поступает с выходного шнека очистной системы буровой установки при нормальной работе всех четырех ступеней очистки и минимальном расходе промывной воды, обеспечивающей этот процесс. Понятие «пульпа» используется при работе буровой установки в стационарном, безамбарном режиме.

Грунт холодного отверждения – капсулированный буровой шлам, получаемый на выходе из установки по переработке бурового шлама.

В бурении различают два понятия – «выбуренная порода» и «буровой шлам». 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 как по составу (за счет компонентов бурового раствора), так и по объему и, что особенно важно с экологической точки зрения, по физико­химическим свойствам от выбуриваемой породы.

Объем выбуренной породы, в принципе, равен объему ствола скважины. При проектировании объем бурового шлама приближенно принимается больше объема выбуренной породы примерно на 20% . Для практических целей при определении объема бурового шлама, образовавшегося при строительстве скважины, рекомендуется наряду с объемом выбуренной породы учитывать объем химреагентов и материалов, использованных при проводке скважины. Ведь в конечном итоге практически весь буровой промывочный раствор вместе с выбуренной породой оказывается в шламовом амбаре.

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

• разуплотнение частиц шлама в результате снижения действия на них внешнего давления;

• образование и расширение трещин в выбуренной породе;

• набухание глинистых частиц, слагающих шлам;

• привнесение с промывочной жидкостью компонентов, используемых для его приготовления;

• адгезионное налипание на поверхность шлама частиц коллоидных размеров из промывочной жидкости.

Бурение скважин осуществляется большей частью в осадочных отложениях, в которых (для условий Западной Сибири) наиболее распространенными являются глинистые породы (их доля составляет 65 – 80%), перемежающиеся песчаниками. 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.

Читайте также:  Установки в преступном поведении

На изменение физико­химических 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 изменяется 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.

Учитывая все вышесказанное, становится понятно, что создание универсального, перерабатывающего буровой шлам, комплекса весьма проблематично и поэтому необходимо определить область применения. Наибольший объем бурения пока приходится на Западную Сибирь, а применяемые типы буровых растворов – пресные или калиевые.

В настоящее время проблема переработки и утилизации промышленных отходов производства остается весьма актуальной. В полной мере это относится и к отходам бурения. Общеизвестен процесс самоочищения природных экосистем, однако эта способность перерабатывать большие объемы загрязнения не безгранична. Вода рек и озер, в поймах коих ведется бурение добывающих скважин, иначе говоря, в водоохранных зонах Крайнего Севера и приравненных к ним районах, по сравнению с водой умеренных и южных широт, слабо насыщена кислородом, и органическая жизнь в них не столь многообразна и обильна. Поэтому, если в районах средней полосы вода рек и озер может самоочищаться на участках 200 – 300 км,
то для самоочищения воды в северных широтах часто оказывается недостаточно даже 1500 – 2000 км [1]. Такая низкая эффективность процесса самоочищения рек и озер в условиях Крайнего Севера ограничивает сброс в водоемы буровых отходов. В загрязненной почве резко меняется соотношение между углеродом и азотом, что ухудшает азотный режим почвы и нарушает корневое питание растений. При углеводородных загрязнениях почвы из нее выделяется кислород, почва теряет продуктивность и плодородный слой долго не восстанавливается. Самоочищение почв происходит очень медленно. Строительство на буровой амбаров­накопителей практически заключается в выемке определенного объема грунта и обвалования полученного котлована. Гидроизоляция дна и стенок амбара, как правило, не производится. При такой конструкции избежать фильтрации жидкой фазы и попадания ее на окружающий ландшафт практически невозможно [ 2 ]. Свойства образующегося бурового шлама обусловлены минералогическим составом выбуренной породы, пластовых флюидов и остатками бурового раствора. За счет адсорбции на поверхности частиц шлама химических реагентов, используемых для обработки буровых растворов, проявляет ярко выраженные загрязняющие свойства. Воздействие отходов бурения на природные объекты не обязательно может проявляться в токсическом эффекте на биосферу, а способно выражаться в нарушении равновесия биотопов различных трофических уровней при их взаимодействии с абиотической средой, носящей механизм функциональных повреждений экосистем [ 3 ].

При бурении скважин задача очистки шламов от экологически опасных буровых отходов является наиболее актуальной. Однако унифицированного способа переработки буровых отходов с целью его обезвреживания с последующей утилизацией пока не существует. Все известные технологии переработки бурового шлама подразделяются на следующие виды: термический, химический, физико­химический и биологический.

Термический метод предусматривает, по мнению одних авторов, обезвоживание буровых растворов и сточных вод с помощью бездымных горелок; в других случаях происходит сжигание бурового шлама в цементных печах при Т=1200­1500оС в присутствии воздуха (USA & Indonesia Cases), в третьих – термическая переработка с использованием сушильно­обжиговых барабанов (Промышленные технологии, Москва).

Химический метод переработки шлама предусматривает, в одном случае, смешивание активной добавки для нейтрализации рН + добавки в виде сорбентов «Сойлекс» и «Деградойлас» для обеззараживания ( патент Тюменского архитектурно­строительного института); в другом случае буровой шлам смешивается с измельченным карбамидным пенопластом и сорбентами типа «Пеноизол» и «Юнипор» (патент Тюменского нефтегазового университета). Северный филиал «ВНИИСТнефть» для очистки буровых сточных вод в качестве коагулянта использовал композицию сернокислого алюминия с хлорным железом. «ТатНИПИнефть» разработал систему очистки бурового шлама с помощью коагулянтов (соли аммония или железа) в сочетании с флокулянтом (полиакриламид).

Физико­химический метод предусматривает применение специально подобранных реагентов, изменяющих физико­химические свойства с последующей обработкой на специальном оборудовании. При физико­химическом методе, в одном случае, производится предварительное высушивание смеси в потоке газа при Т=50­60оС с вводом фосфорсодержащих минеральных удобрений и безводной окись кальция. Полученный композиционный материал запахивается в основной грунт (патент Дальневосточного центра аварийно­экологических операций) [4]. НГДУ «Туймазынефть», применяя оборудование по переработке отходов бурения немецкой фирмы Maiken, первоначально производит нагревание шлама в печах до Т= 700оС дальнейшей обработкой деэмульгатором [5]. АНК «Башнефть» в НГДУ «Октябрьскнефть» использовала технологию по переработке буровых шламов, предложенной ООО «Техномехсервис» (г. Краснодар). Установка снабжена виброситом для отделения основной массы твердых частиц, трехфазной центрифугой и сепаратором для доочистки с центрифуги [6]. Среди физико­химических методов переработки отходов бурения с целью их утилизации (центрифугирование, экстракция, гравитационное уплотнение и т.д.) наиболее перспективным является центрифугирование с использованием флокулянтов и коагулянтов. Центрифугированием достигается эффект извлечения нефтепродуктов на 85 – 87% и мехпримесей – до 95 – 97%. [7]. При реагентной обработке шлама повышается водоотдача, облегчается выделение нефтепродуктов, что, в свою очередь, снижает класс опасности бурового шлама [8].

Британская фирма Мi­SWACO на месторождениях ОАО «Роснефть» использует метод утилизации закачкой бурового раствора в пласт [9]. Следует отметить, что данный метод сопряжен с риском потери приемистости скважины, герметичностью гидравлической трещины, а также с возможными помехами при бурении и добыче.

Биологический метод переработки бурового шлама основан на очистке буровых сточных вод через центрифугу с добавлением штаммов. Обезвоженный осадок применяется в качестве стройматериала [10].

Рассмотрим способы переработки БШ, применяемые в настоящее время в Западно­Сибирском регионе

Так, на м/р «Приобское» ОАО «РН­Юганскнефтегаз» применяется термический способ переработки БШ с помощью сушильно­обжиговых барабанов. Шлам доставляется автотранспортом с 4 буровых установок на специально отведенную площадку для приема и переработки БШ. Далее скреперными лебедками шлам подается в сушильную камеру барабана, проходит стадию обжига при Т= 170оС (рис. 1­1а), ссыпается в специально вырытый ров и далее вывозится на строительство внутрипромысловых автодорог.

Метод термической переработка БШ производится и в ТПП «Лангепаснефтегаз» установкой УЗГ­1М на полигоне твердых бытовых и промышленных отходов ранее накопленного бурового шлама силами подрядной организации (рис. 2).

Установка стационарная, под нее требуется землеотвод и дополнительная отсыпка территории. Кроме того, применение такой установки не снимает вопрос о строительстве амбаров с последующей технической и биологической рекультивацией, что в итоге приносит предприятию дополнительные расходы. На месторождениях ОАО «Роснефть»,
г. Ханты­Мансийск, применяется оборудование и централизованный комплекс британской фирмы Мi­SWACO по закачке буровых отходов в пласт (вибросито, центрифуги, емкость для готовой пульпы, установка подготовки пульпы, вибросито установки для закачки БШ, насос высокого давления и скважина для утилизации) (рис. 3).

На м/р «Каменное» ТПП «Урайнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ­Западная Сибирь» переработка отходов бурения осуществляется химическим методом непосредственно в теле кустовой площадки в специально отведенных амбарах (используется гашеная известь, портландцемент и обезвреживающий сорбент) (рис. 4).

Отходы бурения – буровые сточные воды (БСВ), БШ и отработанный буровой раствор (ОБР) – накапливаются в оборудованных амбарах, расположенных каскадно в теле кустовой площадки, один ниже другого, амбары разделены перегородками.

Перегородки оснащены заслонками, позволяющими производить сток отстоявшейся воды с верхнего уровня в нижний. В результате переработки отходов образуются обезвреженный консолидированный прочный БШ и обезвреженная осветленная БСВ.

Читайте также:  Установка знака однопутная железная дорога

Обезвреживание бурового шлама сорбентами позволяет снизить ПДК акриловых полимеров, анионактивных ПАВ и полиакриламидов, входящих в состав буровых растворов, при возможном попадании их в почву и поверхностные воды после утилизации шлама.

Аналогичным способом переработка буровых отходов проводилась в 2001 г. в СП «Ватойл», г. Когалым, с последующим применением обезвреженного и отвержденного шлама в качестве композитного материала при укладке дорожного полотна (рис. 6). Проведен 3 летний мониторинг природных экосистем в местах размещения композитного продукта на основе бурового шлама. Получено положительное заключение государственной экологической экспертизы на утилизацию бурового шлама в качестве композитного материала при строительстве внутрипромысловых автодорог 5­й категории на Вать­Еганском м/р.

Способы химической переработки, применяемые на открытой площадке, имеют ряд недостатков, связанных в основном с низкими температурными условиями Западной Сибири, при этом переработка с последующей утилизацией БШ ведется только в весенне­летне­осенний период времени (около 5 мес. в году) при температуре окружающей среды не ниже +5оС. В связи с чем появилась необходимость усовершенствовать данный способ переработки шлама с помощью крытых мобильных установок с подогревом, обеспечивающих круглогодичную переработку.

Химический метод переработки бурового шлама был усовершенствован с применением мобильной установки, разработанной ООО «СПКТБ Нефтегазмаш», г. Уфа.

Условиями для работы Установки являются:

I. Система очистки бурового раствора на буровой установке должна состоять из 4 ступеней очистки. Проводка скважины ведется в режиме «безамбарного» бурения.

II. Наличие площадки для отсыпки под промышленную площадку на кустовой площадке или отсыпка внутрипромысловых автодорог 5­й категории.

Комплекс состоит из трех блоков, два из которых выполнены на полуприцепных автомобильных платформах.

Первый блок – состоит из двух обогреваемых приемных емкостей с гидроцилиндрами объемом по 5 м3 каждый, оборудованных поворотным приемным лотком и позволяющим попеременно наполнять их пульпой, поступающей с выходного конца шнека буровой установки; активатора цемента, состоящего из дробилки и собственно активатора; загрузочного бункера; трех бункеров для сыпучих продуктов; системы пневмотранспорта для их раздельной доставки в зону перемешивания; фрезы –
перемешивателя; ленточного транспортера; кабины оператора; гидростанции. Доставка цемента, извести и сорбентов из бункеров в смесительную емкость осуществляется пневмотранспортом.

Второй блок – накопительный, состоит из 40м3 емкости с дном, обеспечивающим полный слив из нее вязкого глинистого раствора; двух шламовых насосов.

Дополнительное оборудование. Установка транспортная специальная – УТС, обес­печивающая разгрузку 1 т мягких контейнеров с автомобилей, подвоз их к УБШ­1,5, загрузку их в питатель (или сверху или вакуумником), погрузку полусухой формовой смеси с УБШ­1,5 и транспортировку смеси в пределах 3 – 10 км.

Описание организации работ с применением комплекса. Комплекс состоит из двух полуприцепов и одного транспортного средства и транспортируется на объект работы до начала бурения.

Монтаж блоков заключается в планировании площадки под блоки, фиксировании полуприцепов выдвижными опорами, обеспечивающими разгрузку ходовой подвески, соединение блоков между собой двумя гибкими трубопроводами (напорным и подающим), обвязке блоков электроснабжением от буровой установки. Производится завоз и разгрузка извести, цемента и сорбента в приемные бункеры и на площадку временного хранения. Разгрузка и погрузка в бункеры производится УТС, входящим в комплекс. Прием пульпы с очистного оборудования буровой установки производится в приемные емкости УБШ­1,5 поочередно. В номинальном режиме после набора 3 кубов пульпы производится перевод лотка во 2­ю емкость. С помощью манипулятора в 1­ю емкость опускается фреза, а в зону фрезы при помощи пневмотранспорта компрессором из бункеров поступают известь, цемент и сорбент в 1­ю емкость для перемешивания. Пульпа загущается за счет отбора влаги и процессов схватывания вяжущих материалов, но благодаря активному постоянному перемешиванию образующиеся связи разрушаются и создания монолитной массы не происходит. В зависимости от скорости поступления пульпы процесс перемешивания может продолжаться до 2 часов. После чего фреза­перемешиватель гидроманипулятором перемещается во вторую приемную емкость, а готовый отсыпной грунт высыпается путем поднятия приемной емкости гид­
роцилиндром на транспортер и отгружает в кузов УТС. УТС транспортирует массу к месту захоронения, разравнивает ее и уплотняет, тем самым создавая все условия для продолжения процесса твердения и упрочнения массы. Полученная отсыпная масса предназначается для отсыпки оснований под промышленные площадки или для отсыпки внутрипромысловых дорог 5­й категории.

Так как сырьем для работы комплекса являются технологические отходы бурения, то их поступление тесно связано с технологическим процессом проводки ствола скважины.

При цементировании направления происходит замещение промывочной жидкости тампонажным раствором, но т. к. раствора немного, то избытка не образуется, а излишняя цементная смесь не попадает в промывочную жидкость, т. к. будет сброшена на УБШ­1,5. Объем сброса не превысит 10 м3.

Технологический перерыв в поступлении сырья на УБШ­1,5 связан с периодом затвердения цемента, сменой компоновки бурового инструмента, монтажом устьевой воронки и составляет примерно 14 часов. Времени достаточно для переработки разового сброса.

При цементировании кондуктора продавка цементного раствора, как правило, производится водой и к тому же происходит смена типа раствора. Разовый сброс будет представлен в виде цементного раствора, перемешанного с глинистым раствором в объеме до 10 кубов и 10 – 20 кубов бурового раствора с повышенным содержанием пес­
ка (источник образования – очистка циркуляционной системы грубой очистки (ЦСГО) и основной рабочей емкости).

Основной, неизбежный, разовый сброс происходит при цементировании эксплуатационной колонны, когда объема емкостей на буровой установке не хватает для приема вытесненного цементным раствором бурового раствора. Прием раствора производится в дополнительную 40м3 емкость, входящую в состав комплекса. Данный раствор или используется при проводке следующей скважины, или перерабатывается во время ОЗЦ и передвижке бурового станка.

Расчет объемов выбуренной породы при строительстве одной эксплуатационной скважины по безамбарной технологии производился по методике [10].

Экологические вопросы. При получении разрешения на применение УБШ­1,5 потребуется выполнить исследование по подбору нескольких рецептур для капсулирования пульпы. Эти исследования вызваны неоднородностью пульпы в процессе проводки ствола скважины. Полученные образцы должны быть исследованы на прочностные характеристики с учетом временного фактора, а также надежности иммобилизации загрязняющего материала в капсулах на органолептические свойства воды, в которой выдержаны образцы.

Перечень необходимых лабораторных анализов и измерений

I. Для оценки качества обезвреженных и отвержденных БШ:

– предел прочности на сжатие, МПа;

– рН водной вытяжки из отвержденного БШ;

– сухой остаток водной вытяжки, мг/л;

– содержание нефтепродуктов в водной вытяжке, мг/л.

II. Для оценки качества очищенных БСВ:

– содержание взвешенных веществ, мг/л;

– содержание нефтепродуктов, мг/л;

Разработан комплекс, позволяющий перерабатывать буровые отходы на месте строительства скважин (для условий Западной Сибири и идентичных с ней разрезов разбуриваемых пород). Подготовлены регламенты на использование грунта холодного отверждения. Составлен перечень контрольных показателей качества обезвреживания и качества грунта холодного отверждения. Получены сертификаты.

1. Боровский Н.А. Изменение гидродинамических показателей воды при попадании буровых компонентов. – Газовая промышленность. № 6. 1990. С.30­38.

2. Булатов А.И., Левшин В.А. Методы и техника очистки и утилизации отходов бурения. – М.: ВНИИОЭНГ. 1989. 56 с.
(Серия: борьба с коррозией и защита окружающей среды).

3. Бобович Б.Б., Девяткин В.В. Переработка отходов производства и потребления. М.: «Интенмет Инжиринг». 2000.

4. Мельников И.И., Гнездилов В.П. Способ переработки бурового раствора.– Патент 2187531. Дальцентр аварийно­экологических операций.

5. Король В.В., Позднышев Г.Н., Манырин В.Н. Утилизация отходов бурения скважин. Экология и промышленность России. № 1. 2005. С. 40 – 42

6. Абдуллин В.Р., Мавлютов М.Р. Пат. РФ № 899840.– Устройство для регенерации компонентов бурового раствора. Бюлл. № 29. 282 с.

7. Танатаров М.А. Опыт утилизации отходов бурения ЛПДС «Черкассы» //Промышленные и бытовые отходы. Проблемы и решения: Мат. Конф. Ч. 1. Уфа. 1996.

8. Митрофанов Н.Г., Ольков В.Н. Композиция для рекультивации карьеров и нарушенных земель. Пат. 2293103. ТюмГАСУ. 2006.

9. Ягафарова Г.Г., Мавлютов М.Р. Биотехнологический способ утилизации буровых отходов и нефтешламов.– Горный вестник. № 4. 1998. С. 43 – 46.

10. Методика расчета объемов образования эмиссий от бурения скважины. –
Утверждена министром охраны окружающей среды РК от 03.05.2012 г. №129­е.

источник