Исследование проблемы утилизации нефтеотходов при бурении скважин

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Исследование проблемы утилизации нефтеотходов при бурении скважин

Пономарева А.И., Сагатюк В.Н., Овчинников А.В., Шевцов М.Н.

ТОГУ, г. Хабаровск, Россия

Статья посвящена вопросу образования нефтешламов при бурении скважин, представляющих собой агрессивные образования, утилизация которых в настоящее время не получило комплексного решения. В связи с большим количеством отходов, которые образуются в ходе проведения буровых работ, основной задачей становится максимальное изменение технологических процессов с целью уменьшения количества нефтеотходов.

В ходе исследования были выделены основные виды отходов при бурении, определены негативные воздействия на окружающую среду, представлены способы утилизации нефтешламов и их вторичного использования.

Ключевые слова: бурение скважин, токсичность, переработка, утилизация, буровой шлам, глинистый раствор, загрязнение окружающей среды.

Нефтеоходы образующиеся при буровых работах. В процессе разработки нефтяных скважин из недр извлекается достаточно большое количество горных пород, или буровых отходов.

Буровые отходы содержат:

- буровые сточные воды

- отработанный буровой раствор

- буровой шлам

Буровой шлам -- это твердый материал, который извлекают из ствола скважины в процессе буровых работ. Он относится к 4 классу опасности (малоопасные). Буровой раствор отделяют от шлама и используют повторно. Химический состав шлама зависит от почвенного состава разбуриваемых пластов и элементов, добавляемых в технический раствор. В шламе обязательно присутствуют парафино-нафтеновые углеводороды, а также неорганические компоненты и незначительное содержание металлов.

Буровой раствор используется при бурении скважин для отчистки забоя от выбуриваемой пароды и извлечения ее на поверхность. В состав входят водонефтяная эмульсия, буровой и маслянисто-глинистый раствор. [1]

Влияние нефтеотходов на окружающую среду и человека. Основным негативным влиянием бурового шлама на окружающую среду является его токсичность.

Результаты воздействия нефтеотходов:

- токсикологическое воздействие на человека;

- накопление нефтяных углеводородов в органах и тканях растений и животных;

- изменение физико-химических параметров воды и загрязнение ее тяжелыми металлами;

- изменение структуры почвы.

Нефть и ее фракции являются главным токсичным элементом буровых шламов, которые накапливаются в процессе работ при контакте с сырой нефтью [2-4].

Глинистый раствор при попадании в водоемы и грунтовые воды, даже в малых количествах нарушает азотный баланс донных почв, в результате нарушаются питание корневой системы водяных растений. Такое нарушение экосистемы, влияет на жизнь всех существ и микроорганизмов водоема и прилегающих территорий.

Утилизация бурового шлама. В настоящее время существует множество способов утилизации нефтеотходов.

Выделяют пять основных методов:

Термический - сжигание в специальных печах;

Физический - отделение жидкой (буровой раствор) и твердой(шлам) фракции и утилизация их по отдельности;

Химическая утилизация - преобразование бурового шлама в твердое состояние с применением химических веществ;

- химико-физическая утилизация - подборка определенного состава химических реагентов для бурового раствора и шлама, придающего отходам определенный физический состав;

- биологический - обработка специальными микроорганизмами. [5]

Нефтеотходы, образующиеся при бурении скважин, накапливаются в шламовом амбаре. Время отстоя жидкой фазы после обработки сернокислым алюминием составляет 36-40 часов. Затем производится откачка осветленной жидкой фазы отходов бурения из шламового амбара в промежуточную емкость. После откачки амбар засыпается грунтом (захоронение) и рекультивируется.

Проблемы утилизации. Основной проблемой при длительном хранении нефтешламов перед захоронением либо утилизацией, является разложение его на несколько слоев с характерными для них свойствами.

Размеры и характеристики слоев приведены ниже и являются достаточно условными:

Табл. 1

Переработка осадочного слоя представляет собой сложную задачу, т. к. он содержит большое количество механических примесей, выделение нефтепродуктов из-за этого экономически нецелесообразно, к тому же необходимо достижение нормативных допустимых уровней содержания нефтепродуктов в обезвреженном грунте. К осадочному слою близки по свойствам нефтезагрязнённые грунты, образующиеся в результате аварийных разливов нефтепродуктов, а также твёрдая фаза, образующаяся при переработке нефтеэмульсионного (водоэмульсионного) слоя нефтешламов и требующая дополнительного обезвреживания.

Использование переработанного бурового шлама. Тем не менее, уже сейчас реально в результате утилизации нефтешламов получают много полезных продуктов, в частности товарную нефть, топливо для котельных установок, некоторые строительные материалы.

Существуют технологии и специальное оборудование для переработки нефтяных шламов с извлечением остаточной нефти и утилизацией твердых отходов (кека) в материалы для дорожного строительства. Громадные объемы сырья, предоставляемого в процессе утилизации нефтешламов дают возможность производства большого количества сероасфальтобетона - долговечного дорожного покрытия с улучшенными фрикционными и прочностными характеристиками.

Методом термического крекинга (высокотемпературная переработка нефти, смол и нефтешламов) получают легкие моторные и котельные топлива, высокоароматизированное сырье, нефтяной кокс. Подбором углеводородного и фракционного состава сырья, а также температуры, давления и продолжительности процесса крекинг направляют в сторону получения заданных целевых продуктов. Остаточным продуктом термического крекинга является нефтяной кокс - твердый пористый продукт от темно-серого до черного цвета, который используется в качестве насыпной массы.

Заключение

нефтяной термический крекинг шлам

Как видно из предыдущего абзаца существует большое разнообразие технологий по утилизации и повторному использованию нефтешламов, но, как правило, они оказываться эффективны на уровне лабораторных исследований, а практическая их реализация сталкивается с многочисленными сложностями экономического и технического и характера. На сегодняшний день наиболее простая и распространенная технология обезвреживания шламов (помимо захоронения, которое не решает экологической проблемы) - сжигание его в специальных печах (метод пиролиза). Это универсальный метод: шлам предварительно не подготавливается, то есть выделения из него растений, камней, мусора, нефтепродуктов не производиться. Объем продукта, получаемого после переработки, в десятки раз меньше объема исходного шлама. Но при сжигании в атмосферу выделяется большое количество вредных газов, требующих очистки. Кроме того, как правило, влажность шламов очень высока, поэтому для их сжигания нужно большое количество энергии, т.е. сжигание - весьма дорогой процесс.

Необходимо развивать направление вторичного использования нефтешламов, что может помочь те только существенно снизить затраты на утилизацию, но улучшить экологическую обстановку в регионах, активно занимающихся добычей полезных ископаемых.

Литература

1. Даниэль Фьертофт, Утилизация отходов бурения 2016 [Электронный ресурс]. - URL:http://mrpp.gov-murman.ru (дата обращения: 8.12.2016).

2. Васильев A.B., Заболотских B.B., Тупицына O.B., Штеренбнрг А.М. Экологический мониторинг токсического загрязнения почвы нефтепродуктами с использованием методов биотестирования// Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2012. №4. С. 242-249. (дата обращения 8.12.2016)

3. Косаревич И.В., Шементов В.Ю., Гончаренко А.П. Экология бурения /Под ред. Рябченко В.И. Мн.: Наука и техника, 1994.119 с. (дата обращения 8.12.2016)

4. Пичугин Е.А. Оценка воздействия бурового шлама на окружающую природную среду// Молодой ученый.2013. №9. С. 122-123 (дата обращения 8.12.2016)

5. Пичугин Е. А. Технология утилизации буровых шламов с получением экологически чистого дорожно-строительного материала // Молодой ученый. 2013. №9. С. 124-126. (дата обращения 8.12.16)

Размещено на Allbest.ru