Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к обезвреживанию отходов бурения, получаемых при строительстве горизонтальных скважин, например подземных переходов.
Известен способ переработки отработанного бурового раствора на водной основе и/или шлама с использованием модифицированного торфа моховой группы и безводной окиси кальция; в результате получают искусственный почвогрунт [Патент РФ №2187531, С09К 7/02, 2002]. Недостатком способа является необходимость использования ценных продуктов - модифицированного торфа и безводной окиси кальция.
Известен способ обезвреживания бурового шлама, содержащегося в отработанном буровом растворе [Патент РФ №2198142, C02F 11/00, 2003], включающий разделение твердой и жидкой фаз отработанного бурового раствора путем внесения алюмосиликатов, гидролизованных до значений рН 9-12, с последующей подачей в смеситель полученного в результате разделения осадка твердой фазы; в смесителе его смешивают с литифицирующим порошковым комплексообразователем, содержащим следующие компоненты, мас.%:
Портландцемент - 20-30
Известь негашеная - 10-15
Карбонат кальция - 10-20
Фосфогипс - 10-40
Доломит - 10-20
при этом на 1 вес.ч. обрабатываемого в смесителе осадка твердой фазы подают 0,2-1,0 вес.ч. литифицирующего порошкового концентрата.
Известный способ недостаточно эффективен и технологичен, т.к. применим только для обезвреживания бурового шлама; соответственно, необходимо предварительное его отделение от отработанного бурового раствора путем внесения алюмосиликатов. Для обезвреживания бурового шлама применяется литифицирующий порошковый комплексообразователь достаточно сложного состава, включающего ценные сырьевые компоненты.
Известен принятый за прототип способ обезвреживания отходов бурения, в особенности жидких и вязкопластичных буровых шламов, а также отработанных буровых растворов [Патент РФ №2199569, С09К 7/00, 2003] путем их обработки в смесителе известьсодержащей смесью, которая содержит, мас.%: алюмосиликатную породу 55-80; известь 5-10; портландцемент 5-20; неорганическую комплексообразующую добавку - хлорид двух- или трехвалентного металла или их смесь, или сульфат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или карбонат двух- или трехвалентного металла или их смесь, или фосфогипс 5-30.
Недостатком способа-прототипа является необходимость применения для обезвреживания смеси достаточно сложного состава.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заключаются в повышении эффективности и технологичности способа обезвреживания отходов бурения за счет упрощения: для обезвреживания используют многотоннажные известьсодержащие отходы, например, шлам химводоочистки (ХВО). Предлагаемым способом удается не только обезвредить отходы бурения, но и утилизировать, например, шлам ХВО; а также получить продукт обезвреживания, пригодный после высушивания для использования в качестве удобрения.
Поставленная задача решается тем, что способ обезвреживания отходов бурения путем их обработки в смесителе известьсодержащим реагентом, отличается тем, что в качестве известьсодержащего реагента используют известьсодержащий отход, например шлам химводоочистки, в соотношении по объему отходов бурения к известьсодержащему отходу 1:(1-2).
В качестве отходов бурения обезвреживают, например, отработанный буровой раствор, получаемый при производстве горизонтального направленного бурения, или его шлам.
В качестве известьсодержащего отхода, кроме шлама химводоочистки (ХВО), может использоваться отход водоподготовки.
Дополнительно продукт обезвреживания обезвоживают (высушивают) в естественных условиях на специально оборудованных площадках до влажности ≤40%.
Таким образом, отличие предлагаемого способа от прототипа не только в применении известьсодержащего обезвреживающего отхода вместо известьсодержащей обезвреживающей смеси, но отличие состоит также и в обратном численном соотношении обезвреживаемых отходов бурения и обезвреживающего известсодержащего отхода относительно RU 2199569:
по RU 2199569 на (1-2) весовые части обезвреживаемого бурового шлама (отхода бурения) берут одну весовую часть порошковой известьсодержащей обезвреживающей смеси.
По заявляемому способу обезвреживание отходов бурения является по существу одновременно и обезвреживанием известьсодержащих отходов, например отходов химводоочистки (ХВО)/ водоподготовки.
Известна целесообразность использования шламов ХВО тепловых и атомных станций для изготовления теплоизоляционных и строительных материалов, керамических изделий и как наполнителя при кондиционировании радиоактивных отходов [Мадоян А.А., Паламарчук А.В. Об экологической и гигиенической безопасности использования шламов ХВО тепловых и атомных электростанций. ФГУП "ВИМИ", 2004, 468 с.].
Также известен [Патент РФ №2274502, В09В 3/00, 2006] способ переработки нефтешлама, когда его смешивают с шламом ХВО в соотношении 1:(1-2) соответственно, затем послойно промораживают и оттаивают в естественных условиях. В обезвоженную после промораживания и оттаивания смесь добавляют частично обезвоженную глину или буровой шлам в соотношении 1:0,5.
Однако механизмы обезвреживания нефтешлама и отходов бурения (отработанного бурового раствора) с применением шлама ХВО принципиально различаются. При обработке нефтешлама шлам ХВО с высокой удельной поверхностью способствует адсорбции нефтяной части нефтяного шлама. В заявляемом техническом решении, по мнению авторов, один или несколько компонентов шлама ХВО выступают в качестве электролита. При достижении порога коагуляции - минимальной критической концентрации электролита - начинается быстрая коагуляция обезвреживаемой коллоидной системы отходов бурения. В результате коагуляции получается продукт обезвреживания, способный к высушиванию в естественных условиях (в отличие от коллоидных отходов бурения, практически не способных к отдаче влаги). После дополнительного высушивания продукта обезвреживания получается комковатый, твердый, рассыпчатый продукт со стабильными свойствами: при его намокании коллоидное состояние, характерное для отходов бурения, не восстанавливается. Опасность воздействия на биоту необезвреженного отхода бурения, по мнению авторов, состоит именно в его способности даже после высушивания восстанавливать свое первоначальное коллоидное состояние под воздействием воды (например, атмосферных осадков). Исследование свойств продукта обезвреживания показало не только его безопасность (5 класс опасности), но и применимость после высушивания в качестве известкового удобрения.
Поэтому заявляемое техническое решение, по мнению авторов, соответствует критерию «изобретательский уровень».
Способ обезвреживания может быть осуществлен следующим образом.
1. Обработка отходов бурения (отработанного бурового раствора или его шлама) в смесителе известьсодержащим отходом, например шламом ХВО, в соотношении по объему отходов бурения к известьсодержащему отходу 1:(1-2).
2. Дополнительно - обезвоживание (высушивание) продукта обезвреживания, полученного по п.1, в естественных условиях на специально оборудованных площадках до влажности ≤40%.
Примеры конкретного осуществления способа
Пример 1. Обезвреживался отработанный буровой раствор (ОБР), полученный при производстве подземного перехода под рекой Белая (г.Уфа) методом горизонтального направленного бурения.
Отработанный буровой раствор представляет собой смесь минералов природного происхождения (более 90% на воздушно-сухую навеску), полимеров искусственного происхождения и добавок, препятствующих уничтожению органической составляющей микроорганизмами (таблица 1; здесь и далее ХПК - химический показатель кислорода, БПК5 - биологический показатель кислорода).
В естественном состоянии отработанный буровой раствор представляет собой жидкую желеобразную (коллоидную) неоднородную массу от серого до бурого цвета (в зависимости от цвета разбуриваемых пород). Исследования методом количественного химического анализа расчетным методом позволили отнести данный отход к 5 (практически неопасному) классу опасности. Однако результаты биотестирования не подтвердили результаты расчетного метода и показали соответствие свойств шлама отработанного бурового раствора 4 классу опасности (определение класса опасности проведено в соответствии со следующим нормативным документом: "Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды", М., 2001 г. Утв. Приказом №511 МПР России от 15.06.2001 г. - 9 с.).
Опасность воздействия на биоту необезвреженного отхода бурения, по мнению авторов, состоит в его способности даже после высушивания под воздействием воды (например, атмосферных осадков) восстанавливать свое первоначальное коллоидное состояние. Поэтому предлагаемый способ обеспечивает стабилизацию агрегатного состояния продукта обезвреживания без восстановления коллоидного состояния, характерного для обезвреживаемых отходов бурения.
В качестве известьсодержащего отхода применяли шлам ХВО ТЭЦ-2 г.Уфы с характеристиками, приведенными в таблице 2.
В качестве смесителя использована металлическая емкость объемом 6 м3 с вмонтированным шнековым устройством, приводящимся в движение автономной силовой установкой, и нижним патрубком для выгрузки смеси.
Подача в смеситель отработанного бурового раствора в объеме 2 м3 и шлама ХВО в объеме 2 м3 осуществляется с помощью вертикального шламового насоса. Перемешивание с помощью шнека (скорость 100 об/мин) ведется до получения однородной пастообразной массы (определяется визуально), в течение около 20 минут. В процессе проведения работ соотношение отработанного бурового раствора и шлама ХВО может варьироваться от 1:1 до 1:2, при этом учитывается, что общий объем смеси, подаваемой в смеситель, должен составлять 4 м3.
После перехода смеси из коллоидного состояния в пастообразное шнек (скорость 100 об/мин) используется для выгрузки смеси из емкости по нижнему патрубку на предварительно подготовленную (обвалованную, с гидроизоляционным слоем) площадку для обезвоживания (высушивания) в естественных условиях до влажности не более 40% или, в случае организации площадки вне места проведения работ, на транспортерную ленту для подачи в кузов автомобиля. Скорость
выгрузки 2 м3/мин.
После выгрузки из смесителя смесь представляет собой однородную пастообразную массу от светло-серого до бурого цвета с влажностью 60-80% (в зависимости от соотношения по объему ОБР: шлам ХВО, равного от 1:1 до 1:2).
В таблицах 3, 4 приведены соответственно характеристики полученного продукта обезвреживания ОБР и высушенного продукта обезвреживания ОБР, полученных при соотношении по объему ОБР: шлам ХВО, равном 1:1.
В таблицах 5, 6 приведены соответственно характеристики полученного продукта обезвреживания ОБР и высушенного продукта обезвреживания ОБР, полученных при соотношении по объему ОБР: шлам ХВО, равном 1:2.
Существенно, что характеристики полученных продуктов (таблицы 3, 4, 5, 6) соответствуют 5 классу опасности для обоих продуктов (определение класса опасности проведено методом биотестирования в соответствии с нормативным документом "Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды", М., 2001 г. Утв. Приказом №511 МПР России от 15.06.2001 г. - 9 с.).
При высыхании до воздушно-сухого состояния (модельный опыт в лабораторных условиях при температуре 20-25°С показал, что потеря влаги происходит в течение первых трех суток) продукт обезвреживания ОБР приобретает цвет от светло-кремового до бурого. При механическом воздействии монолит высушенного продукта обезвреживания ОБР крошится на структурные отдельности; последние не водопрочны и, в отличие от высушенного отработанного бурового раствора, не восстанавливают коллоидность. Напротив, при смешивании 30 г необезвреженного высушенного отработанного бурового раствора и 150 мл воды получается коллоидный состав.
Состав образца отработанного бурового раствора, полученного при производстве подземного перехода под р. Белая (г.Уфа)
Состав образца шлама ХВО ТЭЦ-2 г.Уфы
Характеристика продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Белая (г.Уфа)
шламом ХВО ТЭЦ-2, соотношение по объему 1:1
Характеристика высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Белая (г.Уфа) шламом ХВО ТЭЦ-2, соотношение по объему 1:1
Характеристика продукта обезвреживания шлама ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Белая (г.Уфа) шламом ХВО ТЭЦ-2, соотношение по объему 1:2
Характеристика высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Белая (г.Уфа) шламом ХВО ТЭЦ-2, соотношение по объему 1:2
Пример 2. Обезвреживался отработанный буровой раствор (ОБР), полученный при производстве подземного перехода под рекой Сим (Иглинский р-н Республики Башкортостан) методом горизонтального направленного бурения (таблица 7), шламом ХВО ТЭЦ-4 г.Уфы (таблица 8), при соотношениях по объему 1:1 и 1:2.
В таблицах 9, 10 приведены соответственно характеристики полученного продукта обезвреживания ОБР и высушенного продукта обезвреживания ОБР, полученных при соотношении по объему ОБР: шлам ХВО, равном 1:1.
В таблицах 11, 12 приведены соответственно характеристики полученного продукта обезвреживания ОБР и высушенного продукта обезвреживания ОБР, полученных при соотношении по объему ОБР: шлам ХВО, равном 1:2.
Пример 3. Обезвреживался шлам отработанного бурового раствора (шлам ОБР), полученный при производстве подземного перехода под рекой Уфа (Уфимский р-н Республики Башкортостан) методом горизонтального направленного бурения (таблица 13), отходом водоподготовки МУП «Уфаводоканал» (таблица 14), при соотношениях по объему 1:1 и 1:2.
В таблицах 15, 16 приведены соответственно характеристики полученного продукта обезвреживания шлама ОБР и высушенного продукта обезвреживания шлама ОБР, полученных при соотношении по объему шлам ОБР: отход водоподготовки, равном 1: 1.
В таблицах 17, 18 приведены соответственно характеристики полученного продукта обезвреживания шлама ОБР и высушенного продукта обезвреживания шлама-ОБР, полученных при соотношении по объему шлам ОБР: отход водоподготовки, равном 1: 2.
Существенно, что характеристики полученных продуктов (таблицы 9, 10, 11, 12 для примера 2 и таблицы 15, 16, 17, 18 для примера 3) соответствуют 5 классу опасности для всех продуктов (определение класса опасности проведено методом биотестирования в соответствии с нормативным документом "Критерии отнесения опасных отходов к классу опасности для окружающей природной среды", М., 2001 г. Утв. Приказом №511 МПР России от 15.06.2001 г. - 9 с.).
Состав образца отработанного бурового раствора, полученного при производстве подземного перехода под р.Сим (Иглинский район Республики Башкортостан)
Состав образца шлама ХВО ТЭЦ-4 г.Уфы
(в пересчете на
влажность)
Характеристика продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р.Сим (Иглинский р-н Республики Башкортостан) шламом ХВО ТЭЦ-4, соотношение по объему 1:1
Характеристика высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Сим (Иглинский р-н Республики Башкортостан) шламом ХВО ТЭЦ-4, соотношение по объему 1:1
серу)
Характеристика продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Сим (Иглинский р-н Республики Башкортостан) шламом ХВО ТЭЦ-4, соотношение по объему 1:2
Характеристика высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р. Сим (Иглинский р-н Республики Башкортостан) шламом ХВО ТЭЦ-4, соотношение по объему 1:2
Состав образца шлама отработанного бурового раствора, полученного при производстве подземного перехода под р. Уфа (Уфимский район Республики Башкортостан)
Состав образца отхода водоподготовки МУП «Уфаводоканал»
Характеристика продукта обезвреживания шлама ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р.Уфа (Уфимский р-н Республики Башкортостан) отходом водоподготовки МУП «Уфаводоканал», соотношение по объему 1:1
Характеристика высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания шлама ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р.Уфа (Уфимский р-н Республики Башкортостан) отходом водоподготовки МУП «Уфаводоканал», соотношение по объему 1:1
Характеристика продукта обезвреживания шлама ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р.Уфа (Уфимский р-н Республики Башкортостан) отходом водоподготовки МУП «Уфаводоканал», соотношение по объему 1:2
Характеристика высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания шлама ОБР, полученного при производстве подземного перехода под р.Уфа (Уфимский р-н Республики Башкортостан) отходом водоподготовки МУП «Уфаводоканал», соотношение по объему 1:2
Полученные в примерах 1-3 данные позволили свести в таблицу 19 характеристики получаемого предлагаемым способом известкового удобрения - высушенного продукта обезвреживания отхода горизонтального направленного бурения известьсодержащим отходом химводоочистки (ХВО)/водоподготовки. Предлагаемый заявителями в качестве известкового удобрения высушенный продукт обезвреживания имеет влажность не более 40%; суммарный показатель содержания СаСО3 и MgCO3 составляет не менее 50,5%.
В таблице 20 приведены данные, подтверждающие применимость высушенного продукта обезвреживания в качестве известкового удобрения.
За 25 рабочих дней (при 8-часовом рабочем дне) предлагаемым образом обезвреживается 1200 м3 отработанного бурового раствора с получением продукта, пригодного после высушивания в качестве известкового удобрения.
Характеристики безопасного* известкового удобрения - высушенного в течение 3 дней при температуре 20-25°С продукта обезвреживания
** - суммарно в пересчете на карбонат кальция и карбонат магния - не менее 50,5%
(ТУ 2189-326-00008064-99)
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗВЕСТКОВОГО УДОБРЕНИЯ | 2008 |
|
RU2378233C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ДЛЯ ПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ БЫТОВЫХ И ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ | 2010 |
|
RU2437845C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОРГАНОМИНЕРАЛЬНОГО УДОБРЕНИЯ | 2010 |
|
RU2426713C1 |
| СПОСОБ ДЕТОКСИКАЦИИ И ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ОСАДКОВ СТОЧНЫХ ВОД | 2010 |
|
RU2432324C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДЫ | 2010 |
|
RU2421277C1 |
| Способ очистки подотвальных вод и технологических растворов от меди | 2018 |
|
RU2686930C1 |
| СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДОВ БУРЕНИЯ И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2012 |
|
RU2519861C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ СИНТЕТИЧЕСКИХ ФЛЮСОВ ДЛЯ ЧЕРНОЙ МЕТАЛЛУРГИИ | 2007 |
|
RU2354707C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА ДЛЯ ПРЕДОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ НЕФТЕПРОДУКТОВ | 2009 |
|
RU2414295C1 |
| Способ переработки отходов бурения | 2020 |
|
RU2767535C1 |
Изобретение относится к области охраны окружающей среды, в частности к обезвреживанию отходов бурения, получаемых при строительстве горизонтальных скважин. Способ включает обезвреживание отходов бурения путем их обработки в смесителе известьсодержащим реагентом. В качестве известьсодержащего реагента используют известьсодержащий отход, например шлам химводоочистки, в соотношении по объему отходов бурения к известьсодержащему отходу 1:(1-2). Дополнительно продукт обезвреживания обезвоживают (высушивают) в естественных условиях на специально оборудованных площадках до влажности не более 55%. Обеспечивает повышение эффективности и технологичности способа обезвреживания отходов бурения. Позволяет обезвреживать непосредственно отработанный буровой раствор без предварительного отделения бурового шлама, а также получить продукт обезвреживания, пригодный для использования в качестве удобрения. 3 з.п. ф-лы, 20 табл.
1. Способ обезвреживания отходов бурения путем их обработки в смесителе известьсодержащим реагентом, отличающийся тем, что в качестве известьсодержащего реагента используют известьсодержащий отход, например, шлам химводоочистки, в соотношении по объему отходов бурения к известьсодержащему отходу 1:1-2.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве отхода бурения обезвреживают отработанный буровой раствор, получаемый при производстве горизонтального направленного бурения, или его шлам.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве известьсодержащего отхода используют отход водоподготовки.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что дополнительно продукт обезвреживания высушивают.
| СМЕСЬ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ И ЛИТИФИКАЦИИ БУРОВЫХ ШЛАМОВ И НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ГРУНТОВ | 2001 |
|
RU2199569C1 |
| Способ рекультивации накопителей отходов бурения | 1988 |
|
SU1575975A1 |
| СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ БУРОВОГО ШЛАМА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ В ОТРАБОТАННОМ БУРОВОМ РАСТВОРЕ | 2001 |
|
RU2198142C1 |
| СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТЕШЛАМОВ | 2004 |
|
RU2274502C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НЕФТЕШЛАМОВЫХ НАКОПИТЕЛЕЙ | 2006 |
|
RU2309128C1 |
| Способ переработки минерально-органического сырья | 1980 |
|
SU950439A1 |
