Способ утилизации бурового шлама с получением экологически чистого грунта

Способ утилизации бурового шлама с получением экологически чистого грунта

Реферат

Изобретение относится к способам утилизации бурового шлама с получением экологически чистого грунта, с последующим его применением для рекультивации кустовых площадок с безамбарным бурением прилегающих (примыкающих) к ним производственной и вспомогательной инфраструктуры, нарушенных земель временного и постоянного отвода.

Известен способ обезвреживания отработанных буровых шламов и почв, загрязненных нефтепродуктами, заключающийся в том, что буровой шлам извлекался экскаватором из шламовых амбаров на ровную поверхность и просушивается на солнце, с последующим внесением смеси фосфогипса и глауконита и перемешиванием при помощи бульдозера для загустения шлама, сорбирования и связывания солей тяжелых металлов в труднорастворимые формы. Далее на дно шламового амбара, отсыпанного глауконитом, производится размещение и уплотнение обезвреженного отработанного бурового шлама, с последующей послойной засыпкой глауконитом, минеральным грунтом и плодородным слоем, обогащенным глауконитом /RU 2596781, В09С 1/08, С09K 17/06, С09K 17/08, С09K 101/00, Е21В 21/01, Е21В 21/06, опубл. 10.09.2016 Бюл. №25/.

Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса обезвреживания бурового шлама: изымание бурового шлама из шламового амбара; необходимость больших площадей под размещение изъятого бурового шлама для просушивания на солнце; отсутствие гидроизоляции; большие экономические затраты на проведение работ.

Известен способ создания дорожно-строительного композиционного материала на основе бурового шлама, заключающийся в перемешивании бурового шлама влажностью 50-60%, полученного при бурении скважины на технической воде плотностью 1300-1800 кг/м³, 60-80 мас. %, портландцемента - 10-20% мас. %, мелкого заполнителя (кварцевого песка) крупностью 1,5-3 мм - 0-20 мас. %, хлорида кальция - 3-5 мас. % (от массы портландцемента), воды - остальное. Строительный материал используется для укладки в качестве дорожного покрытия дороги IV категории, а также для сооружения насыпей земляного полотна и укрепления грунтовых оснований строительных и других площадок /RU 2629634, Е01С 3/04, Е01С 7/10, С04В 18/04, С04В 28/04, С04В 111/20, опубл. 30.08.2017 Бюл. №25/.

Недостатком данного способа является использование большого количества портландцемента до 20%, дорогостоящего компонента - кварцевого песка, дополнительное использование воды; также существует риск размыва композиционного материала при использовании в качестве дорожного покрытия дороги.

Известен способ утилизации буровых отходов, включающий смешивание бурового шлама с углеродом техническим, негашеной известью, торфом, цементом и песком. Полученная смесь обеспечивает возможность переработки нефтесодержащих буровых шламов в строительный материал с повышенной прочностью, в экологически безопасный грунт, пригодный для компактного складирования или для использования в качестве мелиоранта для мульчирования рекультивируемого участка с улучшенными экологическими свойствами /RU 2508170, В09В 3/00, В28С 5/00, опубл. 27.02.2014 Бюл. №6/.

Недостатком данного способа является использование негашеной извести, которая способствует повышению рН среды бурового шлама, использование большого количества торфа.

Известен способ нейтрализации методом отверждения (инертизации) отходов бурения (отработанные глинистые буровые растворы и буровые шламы, а также другие шламы), содержащих нефтепродукты, тяжелые металлы, ПАВ и другие загрязнители. Состав, применяемый для инертизации отходов бурения, содержит цемент (40-80%), природный силикагель (20-60%), жидкое стекло (10-20% от сухого отверждаемого материала). Продуктом обезвреживания отходов бурения является инертная масса с характеристиками техногенных грунтов, соответствующих IV классу опасности, которая может использоваться в качестве инертного грунта для выравнивания рельефа местности, засыпки освобожденных от шлама амбаров, а также при строительстве дорог /RU 2387689, С09K 8/46, В09В 3/00, опубл. 27.04.2010, Бюл. №12/.

Недостатком данного способа является присутствие в составе для инертизации отходов бурения дорогостоящего компонента - жидкое стекло; при нарушении способ нейтрализации методом отверждения (инертизации) отходов бурения, полученный продукт не подлежит повторной утилизации.

Известен состав для дорожного строительства, содержащий цемент (2-12%), грунтощебень (100%) и модификатор (буровой шлам - 10-50%) и дополнительно фиброволокно (0,01-5%), полученный материал пригоден для строительства промысловых дорог и площадок /RU 2612039, Е01С 21/00, Е01С 3/00, С04В 28/00, С04В 111/76, С04В 111/20, опубл. 02.03.2017 Бюл. №7/.

Недостатком данного способа является то, что основным компонентом является грунтощебень, а объем использованного бурового шлама составляет до 50%.

Известен способ утилизации бурового шлама, включающий следующие этапы: буровой шлам очищают и отжимают на четырехступенчатой системе очистки; затем буровой шлам размещают в траншее, сооруженной в теле насыпи площадки скважин; за траншеей устраивают временную земляную емкость для буровых сточных вод. При этом четырехступенчатая система очистки содержит высокоэффективные вибросита, ситогидроциклонную установку, илоотделитель и центрифугу. Данный способ позволяет использовать отходы бурения в качестве грунта для строительства насыпей площадок скважин /RU 2439098, C08J 11/00, С04В 18/04, опубл. 10.01.2012 Бюл. №1/.

Недостатком данного способа является, что применение данного способа рассчитано только на утилизацию бурового шлама, полученного при бурении нефтяных скважин с применением глинистых водорастворимых биоразлагаемых полимеров и буровых растворов, в процессе приготовления которых применяют химреагенты с классом опасности не более четвертого, имеющие согласованные в установленном порядке показатели токсичности (ПДК, ОБУВ, ЛД50 и др.). Используемая система очистки не обеспечивает снижение вредного воздействия бурового шлама до V класса опасности на окружающую природную среду.

Известен прототип смеси почвенной шламово-грунтовой (варианты) для рекультивации нарушенных земель и способ рекультивации карьеров и нарушенных земель, состоящей из двух смесей: в качестве нижнего рекультивационного слоя смесь содержит, об. %: буровой шлам - 50-65, песок или супесчаный грунт - 16-25, торф - 15-23, остальное - активные обезвреживающие и мелиорирующие добавки, в том числе гипс или фосфогипс в количестве 2-3% от ее объема. Используемая в качестве верхнего рекультивационного слоя смесь содержит, об. %: буровой шлам - 35-50%, песок или супесчаный грунт - 20-30%, торф - 27-32,5%, остальное - активные обезвреживающие и мелиорирующие добавки, в том числе гипс или фосфогипс в количестве 1,5-2% от ее объема. Полученный материал применяют при рекультивации нарушенных земель различного происхождения: техногенных с нарушенным почвенно-растительным покровом, нефтезагрязненных, занятых кустовыми площадками, амбарами, шламонакопителями, разведочными скважинами, коридорами коммуникаций, сухоройными карьерами и пр. /RU 2491135, В09В 1/00, опубл. 27.08.2013 Бюл. №24/.

Недостатком данного способа является использование большого количества торфа (23-32,5%), что предполагает проведение дополнительных разработок торфа и ведет к возрастанию антропогенной нагрузки на окружающую среду; использование в качестве рекультивируемого слоя с высоким содержанием торфопесчаной смеси (50-69%), что связано с увеличением энергетических затрат.

Основной задачей предлагаемого изобретения является эффективная технология утилизации бурового шлама, что выражается в следующем техническом решении: улучшение физико-химических свойств и структурообразованию бурового шлама путем введения гипса, в качестве мелиоранта, снижение концентрации нефтепродуктов и тяжелых металлов за счет внесения природных минеральных сорбентов (глауконит, диатомит), а также дополнительного использования песка для увеличения содержания физического песка во фракционном составе экологически чистого грунта.

Указанный технический результат достигается тем, что в буровой шлам из расчета на 100 объемных единиц вносится камень гипсовый (фракцией 0-60 мм) в количестве 5%, диатомит - 5%, глауконит - 5%, песок - 15% от объемной доли бурового шлама, с дальнейшим перемешиванием компонентов до получения экологически чистого грунта.

Полученный экологически чистый грунта по результатам биотестирования не оказывает острого токсического действия на окружающую природную среду.

Утилизация бурового шлама проводится следующим образом.

В буровой шлам вносят гипс, минеральные сорбенты (диатомит, глауконит) и песок с последующим механическим смешиванием компонентов до получения однородной массы (см. таблицу).

Полученный экологически чистый грунт можно использовать в качестве рекультиванта для рекультивации кустовых площадок с безамбарным бурением прилегающих (примыкающих) к ним производственной и вспомогательной инфраструктуры, нарушенных земель временного и постоянного отвода.

Пример 1

Из шламового амбара, который содержит отходы бурения III-IV класса опасности, находящийся в пределах территорий объектов обустройства кустовых площадок, территорий временного отвода земель производится откачка жидкой фазы и разбивка амбаров на секции. После этого в каждую секцию шламового амбара, разделенного разрезающими полосами, вносятся камень гипсовый (фракцией 0-60 мм) в количестве 5%, диатомит - 5%, глауконит - 5%, песок - 15%, с последующем перемешиванием при помощи экскаватора до получения экологически чистого грунта.

Способ утилизации бурового шлама с получением экологически чистого грунта, включающий смешивание бурового шлама и песка, отличающийся тем, что дополнительно в буровой шлам вводят гипсовый камень (фракцией 0-60 мм) в количестве 5%, диатомит - 5%, глауконит - 5%, песок - 15%, с дальнейшим механическим перемешиванием компонентов.