Буровой шлам что это
Утилизация бурового шлама: захоронение, переработка, центрифугирование
Буровой шлам – термин нефтедобывающей отрасли промышленности. Это измельченная горная порода с остатками бурового раствора. Произошло от немецкого слова «Schlamm», что переводится как «грязь», «ил».
Он представляет собой мельчайшие твердые частицы равномерно распределенные в воде во взвешенном состоянии, не осевшие на дно. В технических словарях он называется водной суспензией.
Что такое буровой шлам?
Это крупицы горных пород из забоя, со стенок скважины, возникшими в результате трения бурового снаряда с остатками глинистых минеральных слоев почвы.
При бурении, связанном с добычей природного газа и нефти используется вращательный способ. Важным звеном технологической цепи является промывка скважины.
Буровой шлам в процессе работ обогащается частицами руды ценных пород, поэтому периодически делают анализ проб.
Класс опасности
Кроме полезных ископаемых примесей в буровой шлам попадают токсичные элементы – углеводород, тяжелые металлы, опасные компоненты растворов, применяемых при бурении.
Это служит основанием для отнесения бурового шлама к IV классу опасности по Федеральному Классификационному Каталогу Отходов (ФККО).
В перечне отходов утверждены 5 классов опасности для природы и человека:
| I | Чрезвычайно опасные | Вещества, приводящие к быстрому, неотвратимому, невосполнимому разрушению природной среды. |
| II | Высоко опасные | Разрушают баланс экологической системы на несколько десятков лет. |
| III | Умеренно опасные | Восстановление природного баланса возможно, но не ранее чем через десять лет. |
| IV | Малоопасные | Экосистема приходит в первоначальное состояние через три года с момента удаления загрязняющих веществ. |
| V | Практически не опасные | Не влияют на состояние окружающей среды. |
Отходы первых четырех классов представляют опасность для природы и могут нанести непоправимый вред здоровью людей. Первый класс опасности отходов даже в небольшом количестве может повлечь за собой летальный исход.
Буровой шлам может привести к нарушению экологического баланса окружающей среды и причинить вред здоровью.
Состав бурового шлама
От контакта с буровым раствором шлам насыщается вредными компонентами, которые используются при бурении. Часть токсичных компонентов он приносит с собой из недр земли.
Буровые шламы содержат преимущественно смесь каолина (входит в состав белой глины) и кварца (основной компонент буровых пород). Остальные минералы представлены в меньших количествах. Их присутствие определяется особенностями породы и параметрами бурения.
Содержание воды в шламах может достигать 70%.
Химический и минеральный состав твердой фазы бурового шлама:
| Si | Кремний | Кварц в составе полевого шпата и глинистых минералов | до 50% |
| Al | Алюминий | Каолин, ортоклаз (разновидность полевого шпата, относится к силикатам), альбит (белый полевой шпат). | до 20% |
| Ca | Кальций | Гипс, мел. | до 6% |
| S | Сера | Сульфиды, сульфаты. | до 4% |
| K | Калий | Ортоклаз, растворимые соли. | каждый до 3 % |
| Mg | Магний | Природный минерал доломит | |
| Na | Натрий | Альбит, растворимые соли. |
Также в шламе в небольших количествах содержатся органические соединения и нефтяные углеводороды.
В буровые отходы могут попадать глубинные радионуклиды – опасные радиоактивные вещества. При выявлении радиоактивного заражения применяют специальные методы дезактивации.
Переработка
Откачка бурового шлама необходима с практической точки зрения. Если этого не делать, она будет мешать работе техники в районе бурения. Техническую операцию проводят лицензированные организации при помощи насосных установок с резервуарами для сбора жидкости – илососов.
Эти же организации занимаются переработкой и утилизацией продуктов бурения.
Перед переработкой буровые отходы обезвреживают. Делается это несколькими способами:
| Название | Принцип работы | Преимущества | Недостатки |
| Термический | Продукт выжигают в печах при температуре 800-12000 С. | Полученная масса используется для изготовления битума. | Продукты горения токсичны. Процесс дорогой из-за большого потребления тепловой энергии. |
| Механический | Шламовая суспензия разделяется на фракции в центрифугах. В результате получают жидкую и твердую фракции, которые затем утилизируют. | Автоматизация, биологическая безвредность. | Требуется специальное оборудование. Сложности утилизации. |
| Химический | При помощи химических растворителей и отвердителей с последующей переработкой. | Высокая эффективность. Образовавшийся порошок используется в дорожном строительстве. | Необходимо сложное оборудование, большое количество растворителей. |
| Физико-химический | Совмещает два предыдущих. Шлам обрабатывают коагулянтами и флокулянтами. Затем на центрифуге отделяют водную, нефтяную и механические примеси. | Экологически безопасен. Не требует серьезных технологических работ. | Применим не для всех нефтешламов. Высокая цена на реагенты. |
| Биологический | Разложение продукта непосредственно на месте с использованием бактерий и микроорганизмов. | Простота, незначительная вредность. | Низкая производи-тельность. |
Экономичным и экологически чистым является совмещение нескольких видов переработки бурового шлама.
Выгода переработки
Обезвреженный шлам используется в строительстве. В переработанный продукт добавляют сорбенты, впитывающие вредные вещества, и цемент, который придает материалу твердость.
Таким образом производят:
Уничтожение буровых отходов
В России проблема утилизации бурового шлама стоит очень остро. Нефтедобывающие компании не готовы нести дополнительные расходы на промышленную переработку шлама. Поэтому они захоранивают отходы – откачивают воду из резервуаров, вредоносные остатки бетонируют и засыпают землей.
Природные возможности не безграничны. Подобных опасных захоронений становится все больше. Площадь могильников токсичных отходов продолжает расти.
Решить проблему можно только на федеральном уровне. Для этого нужно ужесточить контроль и внедрить неотвратимость наказания за нарушения при утилизации буровых отходов. Одновременно целесообразно поощрять, субсидировать, предоставлять льготы тем предприятиям, которые внедряют на производствах инновационные технологии переработки отходов.
Целесообразность захоронения
Лицензированные полигоны, предназначенные для утилизации бурового шлама, расположены на удалении от добывающих и строительных площадок. Они в первую очередь должны принимать те отходы, которые невозможно использовать в производстве и для вторичной переработки.
Задействование таких площадок является экономически и экологически нецелесообразным по следующим причинам:
Метод захоронения предназначен для тех видов шламов, где класс опасности выше IV, превышены предельно допустимые концентрации содержания нефти и радиоактивных веществ.
Извлечение на поверхность большого количества породы предполагает рациональность возврата обезвреженных отходов обратно в земную кору путем вовлечения в процесс образования почвы.
Методы утилизации бурового шлама
Утилизация бурового шлама возможна путем снижения его опасности с целью дальнейшего использования для рекультивации земель. Для этого используют неопасные малотоксичные реагенты и минеральные песчаные и суглинистые смеси. Метод хорош тем, что применяется непосредственно на месте бурения. Обезвреженная таким образом масса используется для строительства насыпей буровых площадок.
Заслуживает внимания американская методика, по которой буровой шлам в центрифуге разделяется на фракции воды, нефти и сухого остатка. Нефть и вода используются в технических целях. Порода – в качестве сырья для производства строительных материалов.
Путем спекания смеси шламовой массы и песчано-глинистой фракции в термических печах получают прочный строительный керамический материал.
Технически оправдывает себя 4-ступенчатая очистка и сушка шламовой смеси. После обезвреживания ее закладывают в траншеи при строительстве буровых площадок. Этот метод прошел апробацию в условиях Крайнего Севера и вечной мерзлоты.
Шлам смешивают с песком в соотношении 1:0,5-0,7. Одновременно добавляют соляную кислоту. В итоге получается грунт со стандартной кислотностью рН 5-8.
Существует много схем обезвреживания нефтешлама, их применение зависит от предприятий-нефтедобытчиков.
Очистка и утилизация жидкой фазы отходов
Отходы бурения размещают в амбарах, которые защищены от утечки опасных отходов в грунт. В этих отстойниках происходит естественное расслоение на поверхностную нефтяную пленку, жидкую фазу отходов и осадок в виде породы.
Вначале отбирают поверхностную нефть, затем сливают жидкость в отстойник, добавляют сорбенты. Через несколько дней с поверхности собирают новую порцию нефти, которая находилась в растворенном состоянии.
Оставшуюся воду фильтруют и используют в технических целях. Если технологией предусмотрен сброс в естественные водоемы, то вода проходит дополнительную очистку.
Донные остатки сушатся в вертикальной центрифуге – осушителе бурового шлама.
Очистка бурового раствора от шлама
Буровой шлам обрабатывается паром, промывается горячей водой с добавлением поверхностно активных веществ и высушивается в вертикальных центрифугах.
На производствах используются другие механические устройства: сепараторы, сита, гидроциклонные, вибрационные установки для грубой, затем тонкой очистки.
Механическим средствами можно достичь степени очистки 90% и выше.
Утилизация твердой фазы отходов бурового шлама
Утилизация твердой фазы бурового шлама с процентным содержанием влаги не более 15 % не должна сводиться к их транспортировке к месту захоронения.
Большой опыт зарубежных коллег и прогрессивные наработки передовых российских компаний позволяют использовать малоотходные и безотходные способы:
Вредное влияние на экологию
Вопросы экологической безопасности, практические рекомендации относительно того, как минимизировать воздействие на окружающую среду являются основными при проектировании и производстве работ, связанных с бурением скважин. Государственная политика в области обращения с отходами отдает приоритет поиску путей их использования.
Состав и виды шламов, влияние на окружающую среду, способы утилизации
Переработка и хранение красного шлама: последствия и опасности
Утилизация и переработка гальванического шлама
Закон о скважинах на воду в частном доме и на даче 2021
Влияние добычи нефти на окружающую среду
Экологические проблемы при добыче нефти
Что такое промышленные отходы, методы ликвидации и захоронения
Отходы от ремонтных и строительных работ
Что относится к первичной переработке нефти, установки и схемы процесса. Что же можно получить из нефти?
Обработка осадков сточных вод: методы очистки и сушки
4 метода очистки сточных вод от нефтепродуктов
Производственные сточные воды: ПДК, состав и способы утилизации
Буровой шлам: переработка и утилизация отходов бурения
В связи с увеличением общего объема бурения нарастает количество отходов — бурового шлама.
Наибольшую опасность представляют остатки, накапливаемые и хранящиеся в пределах границы территории буровой.
Чрезмерное количество бурового шлама оказывает негативное влияние на окружающую среду. Поэтому правильная утилизация экологически опасных отходов бурения важна и актуальна.
Образование отходов бурения
Под шламом буровым подразумевается смесь измельченной выбуренной породы, остатков бурового раствора (БР), сточных буровых вод, которые удаляются из буровой системы.
Агрегатное состояние бурового шлама (БШ) бывает:
Происхождение отходов связано:
Процесс бурения осуществляется преимущественно в осадочных отложениях глинистых пород.
Трещины и поры частиц выбуренных пород при их гидротранспортировке на поверхность заполняются, пропитываются жидкостями (промывочной, буферной) и фильтратами бурового раствора.
Происходит модификация (видоизменение) поверхности глинистых частиц. Так образуется буровой шлам.
Необходимость утилизации
Буровой раствор в процессе утилизации отделяется от шлама и используется снова, а буровой шлам — складируется.
Накопление БШ происходит:
В состав буровых шламов входят группы загрязняющих веществ:
Шламы буровые, в зависимости от условий происхождения, могут иметь класс опасности для окружающей среды от 3 до 5.
К основным компонентам, оказывающим негативное воздействие на экологию, относятся:
Поэтому отходы БШ, содержащие такие вещества, требуют вывоза и утилизации.
ФККО и класс опасности
Согласно «Федеральному классификационному каталогу отходов» (ФККО), отходы бурения, в соответствии с условиями их происхождения, относятся к блоку 2 «Добыча полезных ископаемых».
Тип кода — 29000000000, наименование: «Отходы прочих видов деятельности в области добычи полезных ископаемых, включая геологоразведочные, геофизические и геохимические работы».
Данный тип кода содержит в себе приведенные ниже подтипы, группы, подгруппы, виды кодов ФККО.
Группа 29010000000 — проведение геологоразведочных, геохимических и геофизических работ в области изучения недр. Содержит в себе виды кодов ФККО:
| Код | Наименование (происхождение) | Агрегатное состояние и физическая форма отходов | Класс опасности отходов | Расшифровка класса опасности отходов |
| 29010111394 | Шлам буровой. Проведение геологоразведочных работ |
Подтип 29100000000 — отходы в области добычи природного (попутного) газа, газового конденсата, сырой нефти (прочие виды деятельности).
Группа 29110000000 — отходы при бурении (добыча сырой нефти, газа природного, конденсата газового).
Подгруппа 29111000000 — отработанные буровые растворы (бурение газовых, нефтяных, газоконденсатных скважин). Содержит виды кодов ФККО:
| Код | Наименование (происхождение отходов) | Агрегатное состояние и физическая форма отходов | Класс опасности отходов | Расшифровка класса опасности отходов |
| 29111001394 | Бурение нефтяных скважин. | Прочие дисперсные системы (39). | 4 | Малоопасные. Степень воздействия — низкая. Время восстановления — от 3 лет. |
| 29111011394 | Бурение газовых и газоконденсатных скважин. | 4 | ||
| 29111081394 | БР глинистый на водной основе, образованный при бурении скважин для добычи сырой нефти, газа природного, конденсата газового. | 4 | ||
| 29111112393 | БР на углеводородной основе. Происхождение — добыча сырой нефти, природного газа и конденсата газового. | Прочие дисперсные системы (39). | 3 | Умеренно опасные. Нарушают экологию. Длительность восстановления — 10 лет. |
| 29111411393 | Глинистый на водной основе ОБР, с добавками биоразлагаемых полимеров. Бурение связано с добычей природного газа, газового конденсата, сырой нефти. | 3 | ||
| 29111541393 | ОБР с добавлением фенольных реагентов и производных на основе фенола. Происхождение — проходка разрезов с соляно-купольной тектоникой. | 3 |
Использованные сокращения: БР — буровой раствор, ОБР — отработанный буровой раствор.
Подгруппа 29112000000 — шламы буровые (добыча сырой нефти, газа природного (попутного), газового конденсата). Содержит виды кодов ФККО:
| Код | Наименование (происхождение) | Агрегатное состояние и физическая форма отходов | Класс опасности отходов | Расшифровка класса опасности отходов |
| 29112001394 | Шламы буровые (добыча сырой нефти). | Прочие дисперсные системы (39). | 4 | Малоопасные. Степень воздействия — низкая. Время восстановления — от 3 лет. |
| 29112011394 | БШ (добыча газа природного и газового конденсата). | 4 | ||
| 29112081394 | БШ (добыча сырой нефти, газового конденсата, газа природного, с использованием глинистого бурового раствора на водной основе). | 4 | ||
| 29112111393 | БШ, умеренно опасный (добыча сырой нефти, газа природного, конденсата газового, с использованием БР на углеводородной основе). | 3 | Умеренно опасные. Нарушают экологию. Длительность восстановления — 10 лет. | |
| 29112112394 | БШ, малоопасный, образованный в результате добычи сырой нефти, природного газа, газового конденсата, с использованием БР на углеводородной основе. | 4 | Малоопасные. Степень воздействия — низкая. Время восстановления — от 3 лет. |
Использованные сокращения: БШ — буровой шлам, БР — буровой раствор.
Группа 29120000000 — отходы ремонта оборудования, применяемого при добыче газа природного, конденсата газового, сырой нефти.
Подгруппа 29126000000 — прочие отходы при ликвидации и капитальном ремонте скважин.
Подгруппа 29126100000 — отходы бурения от капитального ремонта скважин. Содержит в себе виды кодов ФККО:
| Код | Наименование (происхождение) | Агрегатное состояние и физическая форма отходов | Класс опасности отходов | Расшифровка класса опасности отходов |
| 29126111393 | БШ, образованные при капитальном ремонте скважин с использованием БР на углеводородной основе. | Прочие дисперсные системы (39) | 3 | Умеренно опасные. Нарушают экологию. Длительность восстановления — 10 лет. |
| 29126177395 | БШ (в смеси) от капитального ремонта скважин, используемых при добыче сырой нефти, газа, конденсата газового. | 5 | Практически неопасные, безвредные. Угроза для окружающей среды стремится к нулю. | |
| 29126178394 | БШ в смеси, с содержанием нефтепродуктов менее 2%, образованные от капитального ремонта скважин при добыче нефти, газа, газового конденсата. | 4 | Малоопасные. Степень воздействия — низкая. Время восстановления — от 3 лет. | |
| 29126179394 | БШ (в смеси), образованные от капитального ремонта скважин при добыче сырой нефти, природного газа, конденсата газового, содержащие более 2% нефтепродуктов. | 4 |
Использованные сокращения: БШ — буровой шлам.
Подгруппа 29220000000 — отходы бурения, связанного с добычей калийных солей. Содержит в себе виды кодов ФККО:
| Код | Наименование (происхождение) | Агрегатное состояние и физическая форма отходов | Класс опасности отходов | Расшифровка класса опасности отходов |
| 29220101324 | Отработанные буровые растворы, образованные при добыче калийных солей. | Твердое в жидком/суспензия |
Группа 29920000000 — отходы при добыче воды. Содержит в себе вид кода ФККО:
| Код | Наименование (происхождение) | Агрегатное состояние и физическая форма отходов | Класс опасности отходов | Расшифровка класса опасности отходов |
| 29921211395 | Буровые шламы от бурения, связанного с добычей подземных вод (пресных и солоноватых). | Прочие дисперсные системы | 5 | Практически неопасные, безвредные. Угроза для окружающей среды стремится к нулю. |
Способы переработки
После появления данных о токсичности буровых шламов (в 70-80 годах 20 века) и о миграции их компонентов в окружающей среде (особенно в грунтах и грунтовых водах) произошла переоценка используемых технологий утилизации и переработки отходов. Появились более совершенные методы и их сочетания.
Известные современные направления утилизации буровых отходов подразделяются на следующие группы (классификационные признаки):
Физические методы
Это направление представлено технологиями:
Конечной стадией способа захоронения должна служить рекультивация использованной территории или ее самозарастание. Закачка в пласт — перспективное направление, не нашедшее распространения в отечественной отрасли утилизации буровых отходов из-за высоких эксплуатационных затрат.
Химические и физико-химические
Методы включают такие способы утилизации:
Термические
Эта группа методов утилизации включает обработку отходов в печах различной конструкции.
Возможные термические процессы:
Термические способы обезвоживания, обезвреживания, утилизации буровых шламов за счет высоких температур обеспечивают уменьшение токсичности и избавляют отходы от вирусов, спор, патогенных микробов. Технологии эффективны, но не всегда экономически рентабельны.
Биологические
Включают микробиологическое и биотермическое разложение в почве и рекультивацию, а именно:
При выборе метода утилизации бурового шлама учитываются ландшафтные, природно-климатические, геологические условия. Играет роль удаленность буровых станций друг от друга, энергетические и транспортные затраты на реализацию того или иного способа.
Утилизация бурового раствора
Самым доступным направлением утилизации отработанного бурового раствора (ОБР) считается его повторное использование для бурения новых скважин.
Другие методы:
Также существует технология подземного захоронения ОБР. Отходы собираются в амбары. В первой секции — шламовом амбаре оседают механические примеси, а жидкая субстанция бурового раствора уходит во вторую секцию — накопительный амбар, из которого закачивается в поглощающие пласты.
Возможности повторного использования
Перспективное направление, связанное с утилизацией буровых отходов — повторное использование переработанного сырья.
Это получение строительных материалов:
Видео по теме
В данном видео поэтапно показан процесс переработки отходов бурения:
Заключение
В мировой практике используют разные направления утилизации бурового шлама. Большинство из них включает захоронение, термическое обезвоживание, отверждение, а также утилизацию с целью получения на основе бурового шлама продукции (повторное использование).
Несмотря на внедрение современных технологических решений, унифицированного способа утилизации и обезвреживания, подходящего для всех задач, не существует.
Каждый из методов имеет свои преимущества и недостатки, в соответствии с назначением предприятия, климатическими и геологическими условиями местности, составом бурового раствора и другими условиями.
И, несомненно, любой из выбранных способов утилизации, отвечающий условиям предприятия, сыграет свою положительную роль в снижении негативного воздействия буровых отходов (в зависимости от кода ФККО и класса опасности), на окружающую среду.